Abstrak
Telah dilakukan percobaaan yang berjudul Absorpsi Cahaya Oleh Molekul : Spektrofotometri. Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk menentukan besar konsentrasi dari larutan K3Fe(CNS)6 yang di variasikan volumenya menggunakan aquades. Prinsip dari percobaan ini adalah penyerapan cahaya oleh suatu larutan (absorpsi). Dan metode yang di gunakan adalah spektrofotometri. Hasil yang didapat adalah dengan skala λ 460 nm nilai absorbansi yang didapat berbeda-beda, yaitu A1=0; A2=0,1; A3=0,2 ; A4=0,44; A5=0,6; A6=0,8; A7=0,95. Dan dengan skala λ 460 nm pula, nilai absorbansi dari larutan X adalah 0,006 dan konsentrasinya adalah 0,00062 N
PERCOBAAN 4
ABSORPSI CAHAYA OLEH MOLEKUL :
SPEKTROFOTOMETRI
I. Tujuan Percobaan1. Mengetahui bahwa molekul dapat menyerap cahaya
2. Mengenal dan mampu menentukan konsentrasi larutan dengan metode
penyerapan cahaya
II. Dasar Teori
2.1 Spektrofotometri
Spektrofotometri merupakan analisa kimia kuantitatif di dalam kimia analisis dengan mengukur berapa jauh energi radiasi yang diserap oleh absorbansi terisolasi suatu panjang gelombang. Cara untuk mengetahui zat kimia adalah dengan bantuan warna yang ditambahkan pada benda yang kita lewatkan cahaya pada suatu medium tertentu (zat kimia) yang akan tampak cahaya yang diabsorbsi dan diteruskan untuk mendeteksi gugus fungsional, mengidentifikan senyawa yang mengalisis campuran.
(Vogel, 1985)
2.2 Spektrofotometer
Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah 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, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kelebihan spektrofotometer dibandingkan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating ataupun celah optis. Suatu spektrofotometer tersusun dari spektrum tampak yang kontinu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorbsi antara sampel dan blanko ataupun pembanding.
(Khopkar, 1990)
Spektrofotometer tersusun dari:
a. Suatu sumber energi cahaya yang berkesinambungan yang meliputi daerah spektrum yang mana instrumen itu dirancang untuk beroperasi.
b. Monokromator
Yaitu suatu alat untuk memencilkan berkas radiasi dari sumber berkesinambungan (menghasilkan sumber sinar yang monokromatis). Komponennya adalah suatu sistem celah dan suatu unsur dispersif. Monokromator juga memencilkan pita sempit panjang gelombang dari spektrum lebar yang dipancarkan oleh sumber cahaya.
c. Sel absorpsi
Dapat berupa cuvet kaca atau cuvet kaca cara, sedang di daerah UV digunakan sel kuasa.
d. Detektor
Berupa transduser yang mengubah energi cahaya menjadi suatu syarat listrik detektor diharapkan memiliki kepekaan tinggi dalam daerah spektra yang diamati, respon linier terhadap gaya radiasi, waktu respon cepat, dapat digandakan dan kestabilan tinggi.
e. Wadah untuk sampel
f. Penggandaan / amplifier dan rangkaian yang berkaitan yang membuat isyarat listrik ini memadai untuk dibaca.
g. Sistem kaca, dimana pergerakan besarnya isyarat listrik.
(Underwood, 1992)
Suatu sinar yang melewati larutan dengan ketebalan b cm dan konsentrasi zat penyerap sinar c, maka akan mengalami sebuah pengurangan. Jika sinar yang akan masuk dilambangkan Po, maka sebagai akibat interaksi diantara cahaya dan partikel – partikel penyerap / pengabsorbsi merupakan berkurangnya sinar dari Po ke P. Transmitansi larutan T merupakan bagian dari cahaya yang diteruskan melalui larutan, sehingga :
Pengurangan kekuatan sinar oleh larutan pengabsorbsi
Transmitan (T) sering dinyatakan sebagai presentase (% T). Absorbansi (A) dari suatu larutan dinyatakan sebagai persamaan :
Hubungan antara jumlah zat / cahaya yang diserap larutan yang disebut absorban A dengan jumlah zat-zat c dengan persamaannya adalah :
A = a.b.c
Dimana, a adalah tetapan untuk semua jenis zat dan b merupakan tebal / tinggi larutan yang ilalui oleh cahaya / sinar.
Dua jenis larutan dari zat yang sama dengan absorbannya akan tampak secara visual dengan kepekatan warna yang sama.
A1 = a.b1.c1 dan A2 = a.b2.c2
Apabila kepekaan sama maka A1 = A2
sehingga :
Alat yang digunakan adalah spektrofotometer yang dilengkapi dengan fotosel.
( Brady, 1984 )
2.3 Hukum Bougner – Lambert
Hubungan antara serapan radiasi dan panjang jalan melewati medium yang menyerap mula-mula dirumuskan oleh Bougner (1729) meskipun kadang-kadang dikaitkan kepada Lambert (1768). Jika suatu berkas radiasi monokromatik (radiasi dengan panjang gelombang tunggal) diarahkan menembus medium itu, ternyata setiap lapisan menyerap fraksi yang sama besar. Misalnya bila lapisan pertama fraksi yang separuh radiasi yang memasuki lapisan tersebut, maka lapisan kedua akan menyerap separuh dari radiasi yang memasuki lapisan keluar dari lapisan kedua ini akan menjadi seperempat dari daya aslinya, dan lapisan ketiga seperdelapan dan seterusnya.
Penemuan Bougner-Lambert dapat dirumuskan secara matematis sebagai berikut :
Tanda (–) menunjukan daya itu berkurang karena penyerapan.
dengan mengintegrasi antara Po dan P serta b maka :
2.4 Hukum Beer
Hubungan antara konsentrasi larutan dan tingkat absorbsi dirumuskan oleh Beer (1859). Hukum Beer analog dengan hokum Lambert-Bougner memberikan pernyataan berkurangnya secara eksponen daya radiasi yang diteruskan dengan pertambahan aritmatik konsentrasi.
Secara matematis dirumuskan :
Hukum
ini adalah gabungan antara hukum Bougner-Lambert dengan Beer. Dalam
memperhatikan atau mempelajari efek konsentrasi yang berubah-ubah terhadap
absorbsi, tebal larutan diusahakan agar konstan namun hasil didapat akan
bergantung pada besarnya nilai konstan itu. Dengan kata lain, hukum dasar Beer
yang ditulis dengan ki = f [b] serupa hukum Lambert ki = f [c], sehingga dapat
diperoleh :
|
Panjang
gelombang (mm)
|
warna
|
warna
komplementer
|
|
400-435
|
violet
|
kuning
- hijau
|
|
435-480
|
biru
|
kuning
|
|
480-490
|
hijau
biru
|
orange
|
|
490-500
|
biru
hijau
|
merah
|
|
500-560
|
hijau
|
ungu
|
|
560-580
|
kuning
hijau
|
violet
|
|
580-595
|
kuning
|
biru
|
|
595-610
|
orange
|
hijau
- biru
|
|
610-750
|
merah
|
biru
- hijau
|
(Underwood, 1999)
2.7 Keabsahan Hukum Beer
Cahaya yang digunakan harus monokromatis, bila tidak demikian, maka akan diperoleh dua nilai absorbansi pada dua panjang gelombang. Hukum Beer tidak diikuti oleh larutan yang pekat. Konsentrasi lebih tinggi untuk beberapa garam tak berwarna. Jika selama pengukuran pada larutan encer terjadi reaksi kimia seperti polimerisasi, hidrolisis, atau disosiasi maka hukum Beer tidak berlaku.
(Underwood, 1999)
2.8 Spektroskopi searah
Secara mendasar metode-metode spektroskopi ini didasarkan pada interaksi antara cahaya dengan materi. Bila materi disinari, kemungkinan cahaya :
a. Diserap
b. Dihamburkan (nefelometri dan turbidimetri)
c. Diserap dan dipancarkan kembali dengan panjang gelombang yang sama /
berbeda (spektrometri)
d. Dibelokkan
e. Diubah sudut getarnya (polarimetri)
(Handayana,1994)
2.9 Aspek kuantitatif absorbansi
Spectra serapan dapat diperoleh dengan menggunakan sample dalam berbagai bentuk gas, lapisan tipis cairan, larutan dalam pelarut dan bahkan zat padat. Kebanyakan kerja analisis melibatkan larutan dan hubungan konsentrasi suatu larutan dan kemampuan menyerap radiasi. Serapan juga bergantung pada jarak yang diarungi radiasi melawati larutan itu, panjang gelombang radiasi dan sifat dasar spesies molekul dalam larutan.
(Unerwood,2001)
2.10 Transmintansi dan absorbansi
Transmitansi larutan T
merupakan bagian dari cahaya yang diteruskan melalui larutan, jadi
Berbeda dengan transmintasi, absorbsi larutan bertambah dengan pengurangan kekuatan sinar. Bila ketebalan benda atau kensentrasi materi yang dilewati cahaya bertambah maka cahaya diserap lebih banyak. Absorbsi berbanding lurus dengan ketebalan (b) dan konsentrasi (c).
Dimana A adalah konstanta absorbtivitas harga a bergantung pada satuan yang digunakan untuk b dan c. bila konsentrasi dinyatakan dalam absorbtivitas molar dan diberi symbol ∑ jadi :
A = ε.b.c dimana ε = L.cm-1 mol-1
(Handayana, 1994)
2.11 Syarat Hukum Beer
Ada beberapa persyaratan yang diperhatikan supaya hokum Lambert Beer dapat dipakai yaitu syarat konsentrasi, syarat kimia dan syarat cahaya.
a. Syarat konsentrasi
Pada konsentrasi tinggi (0,01 M) jarak rata-rata diantara zat pengabsorbsi
menjadi kecil sehingga masing-masing zat mempengaruhi distribusi muatan ke
tetanggannya. Interaksi ini dapat mengubah kemampuan untuk mengabsorbsi.
Oleh karena itu konsentrasi ini bergantung konsentrasi yang menyebabkan
penyimpangan dari kelinieran hubungan absorbansi dan konsentrasi.
b. Syarat kimia
Zat pengabsorbsi tidak boleh terdisosiasi atau bereaksi dengan pelarut
menghasilkan produk pengabsorbsi spectrum yang berbeda dari zat yang
dianalisis.
c. Syarat cahaya
Hukum Beer hanya berlaku untuk cahaya yang betul-betul monokromatik
(cahaya yang mempunyai satu macam panjang gelombang).
d. Syarat kejernihan
Kekeruhan larutan yang disebabkan oleh partikel-partikel koloid, menyebabkan
penyimpangan. Sebagian cahaya akan dihamburkan oleh partikel koloid
akhirnya kekuatan cahaya diabsorbsi berkurang.
Supaya hokum Beer dapat dipakai dengan baik maka :
a. konsentrasi rendah
b. zat yang diukur harus stabil
c. cahaya yang dipakai harus monokromatis
d. larutan yang diukur harus jernih
(Handayana,1994)
2.12 Spektrum absorbsi
Spektum anbsorbsi suatu senyawa yang ditetapkan dengan spektrofotometer, dapat dianggap sebagai indikasi identitas yang lebih elegan, obyektif dan andal. Spectrum absorbsi tergantung tidak hanya sifat dasar kimia dari senyawa tersebut, namun juga factor-faktor lain. Perubahan pelarut sering menghasilkan geseran dari pita serapan ribuan senyawa dan bahan telah direkam dan mencari spectra-spektra yang cocok untuk pembanding sehubungan dengan suatu problem khusus dapat merupakan kesukaan terdapat data empiris dalam literatur yang menunjukkan efek subsituen terhadap panjang gelombang pita serapan dalam spectra molekul induk.
(Underwood, 1994)
2.13 Hukum dasar spektroskopi absorbansi
Lambert (1760) dan Beer (1852) dan juga Bougner menujukkan hubungan :
Jika terang intensitas Io pada panjang gelombang ditentukan melalui suatu solusi yaitu suatu jenis zat yang dapat menyerap cahaya. Cahaya yang muncul dengan intensitas I mungkin terukur oleh suatu defektor yang sesuai.
Hukum Lambert-Beer:3.2 Skema Alat
3.3 Skema kerja
IV. Data Pengamatan
4.1 Penentuan panjang gelombang maksimum (λ max) dari tabung IV
|
Tabung
|
Skala (nm)
|
V K3Fe(CNS)6 (ml)
|
V aquades (ml)
|
A
|
|
IV
|
440
|
4
|
6
|
~
|
|
IV
|
450
|
4
|
6
|
~
|
|
IV
|
460
|
4
|
6
|
0,44
|
|
IV
|
470
|
4
|
6
|
0
|
|
IV
|
480
|
4
|
6
|
0,9
|
|
Tabung
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
V K3Fe(SCN)6
(mL)
|
0
|
1
|
2
|
4
|
6
|
8
|
10
|
|
V Aquades
|
10
|
9
|
8
|
6
|
4
|
2
|
0
|
|
M K3Fe(SCN)6
(M)
|
0
|
0,001
|
0,002
|
0,004
|
0,006
|
0,008
|
0
|
|
Absorbansi
|
0
|
0,1
|
0,21
|
0,44
|
0,6
|
0,8
|
0,85
|
|
Panjang gelombang
|
460
|
460
|
460
|
460
|
460
|
460
|
460
|
|
Tabung
|
x
|
y
|
x.y
|
x2
|
|
I
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
II
|
0,001
|
0,1
|
0,0001
|
0,000001
|
|
II
|
0,002
|
0,21
|
0,00042
|
0,000004
|
|
IV
|
0,004
|
0,44
|
0,00176
|
0,000016
|
|
V
|
0,006
|
0,6
|
0,0036
|
0,000036
|
|
VI
|
0,008
|
0,8
|
0,0064
|
0,000064
|
|
VII
|
0,01
|
0,95
|
0,0095
|
0,0001
|
|
∑
|
0,031
|
3,1
|
0,02178
|
0,0002
|
Hukum Beer dapat iterapkan benar-benar untuk radiasi monokromatik
dimana sifat dasar spesies penyerap tabung berubah sepanjang jangka konsentrasi
yang diselidiki.
(Underwood, 1996)
2.5 Hukum Lambert-Beer
Daya serap cahaya oleh larutan (A) dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu :
1. panjang jalan melewati larutan ( tebal larutan / b )
2. Konsentrasi larutan (c)
3. Koefisien ekstingsi molar larutan (ε)
(Underwood, 1966)
2.6. Klasifikasi perkiraan spectrum elektromagnetik
Spectrum elektromagnetik menyeluruh dikelompokkan kira-kira ditunjukan dalam gambar berikut :
Sedangkan spectrum cahaya tampak dan warna-warna komplementer ditunjukan pada table berikut:
Gambar tersebut memperlihatkan kekuatan sinar sebelum (Po) dan
sesudah (P) melewati larutan yang mempunyai ketebalan b cm dan konsentrasi zat
penyerap sinar c. Sebagai pelarut interaksi diantara cahaya dan partikel
penyerap (pengabsorbsi) adalah berkurangnya kekuatan sinar dari Po ke P.
2.14 Faktor-faktor yang mempengaruhi absorbansi
Faktor-faktor
yang mempengaruhi absorbansi adalah :
a. jenis pelarut
b. pH larutan
c. suhu
d. konsetrasi elektrolit yang tinggi
e. adanya zat pengganggu
Keberhasilan juga akan mempengaruhi
absorbansi termasuk bekas jari pada dinding tabung harus dibersihkan dengan
kertas tissue dan hanya memegang bagian ujung atas tabung sebelum pengukuran.
(Handayana,1994)
2.15 Pengenceran
Pengenceran
adalah pencampuran larutan pekat dengan pelarut
tambahan untuk mendapatkan larutan yang lebih encer / kurang pekat
dalam pengenceran jumlah zat terlarut tetap tetapi konsentrasinya berubah
karene banyaknya mol zat terlarut tetap sama selama pengenceran, maka :
N1.V1 = N2.V2
Dengan N1 = konsentrasi awal / normalitas awal
N2 = konsentrasi /
normalitas sesudah pengenceran
V1 = volume awal
V2 =
volume sesudah pengenceran
(Brady, 1999)
2.16 Senyawa kompleks
Senyawa kompleks
digunakan sebagai katalisator dalam berbagai reaksi. Senyawa kompleks terdiri
dari ion pusat dan ligan. Ion pusat adalah ion-ion dari unsur transisi dan
bermuatan positif, sedangkan ligan adalah molekul-molekul atau ion yang
mengelilingi pusat. Contoh : Fe(SCN)2+ maka Fe2+ sebagai
pusat, SCN- sebagai ligan. Reaksi-reaksi senyawa kompleks dibedakan
atas :
a. Reaksi Substitusi
Dengan mekanisme proses
disso-dacive dan displacement.
b. Reaksi Redoks
Mekanismenya:
- Transfer elektron terjadi pemindahan elektron
dari ato satu ke yang lain.
- Transfer atom, reduktor dan oksidator terikat dengan jembatan atom ion
melalui jembatan elektron berpindah dari atom
satu ke atom yang lain.
(Brown, 1997)
2.17 Analisis Bahan
2.17.1 K3Fe(SCN)6
Berupa kristal berwarna merah darah,
larut dalam suhu 0˚C, bersifat racun,
merupakan suatu oksidator, dalam lingkungan basa, dapat berubah menjadi
kalium ferosianida, dipakai dalam pemotretan dan reagen di laboratorium.
(Pringgodigdo, 1990)
2.17.2 Aquadest
Berupa cairan tidak berwarna, tidak
berasa, berat molekul 18,016 titik beku 0˚C,
titik didih 100˚C, ineks bias 1,333 , bersifat polar, merupakan senyawa
netral dengan pH 7, berat jenis 1
gram/cm2, ikatan hydrogen membentuk sudut 109,2 , alcohol dan etil
eter, merupakan pelarut / pengencer yang baik, larut dalam K3Fe(SCN)6,
termasuk elektrolit lemah, pemurniannya dengan penyulingan koagulasi.
(Pringgodigdo,
1990)
III. Metode percobaan
3.1
Alat dan Bahan
3.1.1 Alat
-
spektrometer
-
tabung reaksi
-
kuvet
3.1.2 Bahan
-
K3Fe(SCN)6 0,01 N
-
Aquadest
4.2 Data pengamatan praktikum
a. Penentuan konsentrasi larutan
V. PEMBAHASAN
Tujuan dari
percobaan ini adalah menentukan besar konsentrasi dari larutan K3Fe(CNS)6
yang di variasikan volumenya menggunakan aquades. Prinsip dari percobaan ini adalah
penyerapan cahaya oleh suatu larutan (absorpsi). Spektrofometri merupakan
analisa kimia kuantitatif dalam kimia analisis dengan mengukur berapa jauh
energi radiasi yang diserap oleh absorbansi terisolasi suatu panjang gelombang.
Hal yang pertama dilakukan
adalah mengencerkan K3Fe(CNS)6 dengan aquades yang
volumenya berbeda-beda sehingga didapatkan konsentrasi larutan yang
berbeda-beda. Pengenceran dilakukan karena apabila tidak diencerkan dan
konsentrasi larutan tetap tinggi, hal ini dapat menyebabkan penghamburan cahaya
yang besar. Dalam konsentrasi larutan yang tinggi terkadang molekulnya banyak.
semakin banyak molekul yang terkandung dalam larutan, penghamburan cahaya
semakin besar pula. Oleh karena itu, larutan dilakukan pengenceran untuk menurunkan
konsentrasi. Konsentrasi larutan yang rendah meningkatkan jarak rata-rata
antara molekul besar sehingga tidak berpengaruh besar tehadap penghamburan
cahaya karena cahaya dapat ditembusakan ke dalam larutan. Pada pengenceran
dilakukan pengojogan tujuannya agar larutan homogen. Digunakan 7 tabung
bertujuan sebagai pembanding untuk mencari panjang gelombang maksimum. Panjang
gelombang maksimum dicari nilai nya bertujuan untuk mengetahui tingkat
absorbansi. Larutan aquades yang digunakan sebagai blanko bertujuan untuk
pengkalibrasian spektronik sehingga skala ukur tetap dimulai pada angka nol.
Digunakan aquades yang berwarna jernih karena cahaya yang masuk ke dalam
larutan aquades langsung diterusakan tanpa ada penyerapan cahaya.
Cara kerja
spektrofotometer adalah sebagai berikut tempatkan larutan pembanding, misalnya
blanko dalam sel pertama sedangkan larutan yang akan di analisis pada sel
kedua. Kemudian pilih fotosel yang cocok antara 440-500 nm agar daerah λ yang
dipelukan dapat terliputi. Dengan
ruang fotosel dalam keadaan tertutup “nol” galvanometer dengan menggunakan
tombol dark-current. Pilih h yang diinginkan, buka fotosel dan lewatkan berkas
cahaya pada blanko dan “nol” galvanomrter di dapat dengan memutar tombol
sensitivitas. Dengan menggunakan transmitasi , kemudian atur besarnya pada
100%. Lewatkan berkas cahaya bpada larutan sample yang akan di analisis. Skala absorbansi menunjukkan absorbansi larutan sample.
(Khopkar,
1990)
Dalam percobaan ini digunakan larutan K3Fe(CNS)6
karena larutan tersbut adalah salah satu larutan berwarna yang konsentrasinya
dapat dihitung dengan absorbansi warna larutan terhadap cahaya spektometri.
Dari pengukuran dengan skala λ 460 nm, di dapat nilai absorbansi A1=0;
A2=0,1; A3=0,2 ; A4=0,44; A5=0,6; A6=0,8;
A7=0,95.
Sedangkan nilai
absorbansi dari larutan X adalah 0,006 dan konsentrasinya adalah 0,00062 N.
VI. Kesimpulan
1. Semakin tinggi konsentrasi larutan maka absorbansi juga semakin
tinggi
2. Dengan skala λ 460 nm,
didapat nilai absorbansi A1=0; A2=0,1; A3=0,2 ; A4=0,44;
A5=0,6; A6=0,8; A7=0,95.
3. Dengan skala λ
460 nm, nilai absorbansi dari larutan X adalah 0,006 dan konsentrasinya adalah 0,00062 N
Daftar Pustaka
Brady, James, 1984, “Kimia Universitas-Asas dan Srtuktur”, Erlangga, JakartaBrown,
Handayana, Sumar, 1994, “Kimia Analitik Instrumen”, Edisi I, IKIP Semarang Press, Semarang
Khopkar, S.M, 1990, “Konsep Dasar Kimia Analitik”, UI Press, Jakarta
Pavia, L. Donald, 1991, “Introduction to Organic Laboratory Techniques a Conemporary Aproach”, 2nd edition, Saunders Collage Publishing, New York
Pringgodogdo, 1990, “Ensiklopedi Umum”, Yayasan Para Buku Franklin, Jakarta
Underwood, 1966, “Analisa Kimia Kuantitatif”, Erlangga, Jakarta
Vogel, 1985, “Buku Teks Analisis Organik Kualitatif Makro dan Semimikro”, Edisi kelima, P.T, Kalman Media Pustaka, Jakarta
Analisa Grafik
Grafik tersebut menunjukkan hubungan antara konsentrasi K3Fe(CNS)6 dengan absorbansi. Grafik di atas merupakan grafik lurus atau linier, sehingga dapat disimpulkan bahwa konsentrasi berbanding lurus dengan absorbansi. Semakin besar konsentrasi larutan, maka absorbansinya semakin besar pula.
Disclaimer;
Agar pengetahuan ini lebih banyak dibaca oleh yang membutuhkan, maka silakan dibagikan ke sosial media dan bagikan juga ke group yang Anda ikuti. Terima kasih.
Silahkan menuju halaman feedback kami agar kami bisa lebih baik. Halaman Feedback
Tag :
Praktikum
0 Komentar untuk "PERCOBAAN IV ABSORPSI CAHAYA OLEH MOLEKUL : SPEKTROFOTOMETRI"