SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS

LAPORAN PRAKTIKUM SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS

Eka Lindawati            (J3L112138)

Siti Anissa Arahmah   (J3L112076)

Sabtu, 20 April 2013, Fachrurrozie, S.Si, Listiani Nurul Susanti, S.Si dan Ika Syarifatun Khasanah, S.S

SPEKTROFOTOMETER ULTRAVIOLET-VISIBEL

Prinsip Kerja

Spektrofotometer UV-VIS prinsipnya sama dengan spektrofotometer pada umumnya yaitu alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Pengukuran menggunakan spektrofotometer ini disebut dengan spektrofotometri (Saputra 2009). Prinsip kerja spektrofotometer berdasarkan hukum Lambert Beer adalah bila cahaya monokromatik melalui suatu media, maka sebagian cahaya tersebut diserap, sebagian dipantukan dan sebagian lagi dipancarkan (Clark 2007). Cahaya yang berasal dari lampu deuterium maupun wolfram yang bersifat polikromatis diteruskan melalui lensa menuju ke monokromator pada spektrofotometer dan filter cahaya pada fotometer. Monokromator kemudian akan mengubah cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis (tunggal). Berkas-berkas cahaya dengan panjang tertentu kemudian akan dilewatkan pada sampel yang mengandung suatu zat dalam konsentrasi tertentu. Oleh karena itu, terdapat cahaya yang diserap (diabsorbsi) dan ada pula yang dilewatkan. Cahaya yang dilewatkan ini kemudian di terima oleh detektor. Sinyal listrik dari detektor diproses, diubah ke digital dan dilihat hasilnya, perhitungan dilakukan dengan komputer yang sudah terprogram untuk mengetahui cahaya yang diserap oleh sampel. Cahaya yang diserap sebanding dengan konsentrasi zat yang terkandung dalam sampel sehingga akan diketahui konsentrasi zat dalam sampel secara kuantitatif.

Bagian-bagian Alat

A

Bagian – bagian Alat dari Luar :

B

Keterangan : A = Pintu masuk sampel B = Peralatan Komputer C = Tombol ‘On/Off’

Gambar 1 Spektrofotometri UV-VIS

Bagian – bagian Alat dari Dalam :

Keterangan : A = Sumber cahaya polikromatis B = Monokromator C = Kuvet D = Detektor E = Meteran (Read Out)

Gambar 2 Bagian Alat Spektrofotometri UV-VIS

                 Sumber cahaya pada spektrofotometer harus memiliki panacaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi. Sumber cahaya pada spektrofotometer UV-Vis ada dua macam yaitu lampu tungsten (Wolfram) dan lampu deuterium. Lampu Tungsten (Wolfram) digunakan untuk mengukur sampel pada daerah tampak. Bentuk lampu ini mirip dengan bola lampu pijar biasa. Memiliki panjang gelombang antara 350-2200 nm. Spektrum radiasinya berupa garis lengkung. Umumnya memiliki waktu 1000 jam pemakaian sedangkan lampu deuterium dipakai pada panjang gelombang 190-380 nm. Spektrum energi radiasinya lurus, dan digunakan untuk mengukur sampel yang terletak pada daerah UV. Memiliki waktu 500 jam pemakaian. Lalu monokromator, monokromator adalah alat yang akan memecah cahaya polikromatis menjadi  cahaya tunggal (monokromatis) dengan komponen panjang gelombang tertentu. Bagian-bagian monokromator, yaitu prisma, prisma akan mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin supaya di dapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatis. Grating (kisi difraksi), kisi difraksi memberi keuntungan lebih bagi proses spektroskopi. Dispersi sinar akan disebarkan merata, dengan pendispersi yang sama, hasil dispersi akan lebih baik. Selain itu kisi difraksi dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum. Celah optis, celah ini digunakan untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diharapkan dari sumber radiasi. Apabila celah berada pada posisi yang tepat, maka radiasi akan dirotasikan melalui prisma, sehingga diperoleh panjang gelombang yang diharapkan. Filter berfungsi untuk menyerap warna komplementer sehingga cahaya yang diteruskan merupakan cahaya berwarna yang sesuai dengan panjang gelombang yang dipilih. Kompartemen sampel digunakan sebagai tempat diletakkannya kuvet. Kuvet merupakan wadah yang digunakan untuk menaruh sampel yang akan dianalisis. Pada spektrofotometer double beam, terdapat dua tempat kuvet. Satu kuvet digunakan sebagai tempat untuk menaruh sampel, sementara kuvet lain digunakan untuk menaruh blanko. Sementara pada spektrofotometer single beam, hanya terdapat satu kuvet. Kuvet yang baik harus memenuhi beberapa syarat diantaranya adalah  permukaannya harus sejajar secara optis, tidak berwarna sehingga semua cahaya dapat di transmisikan, tidak ikut bereaksi terhadap bahan-bahan kimia, tidak rapuh, bentuknya sederhana.

Terdapat berbagai jenis dan bentuk kuvet pada spektrofotometer. Umumnya pada pengukuran di daerah UV, digunakan kuvet yang terbuat dari bahan kuarsa atau plexiglass. Kuvet kaca tidak dapat mengabsorbsi sinar uv, sehingga tidak digunakan pada saat pengukuran di daerah UV.  Oleh karena itu, bahan kuvet dipilih berdasarkan daerah panjang gelombang yang digunakan. Gunanya agar dapat melewatkan daerah panjang gelombang yang digunakan.

• UV : fused silika, kuarsa

• Tampak (Visible) : gelas biasa, silika atau plastik

• IR : KBr, NaCl, IRTRAN atau kristal dari senyawa ion

Tabel 1 Bahan Kuvet Sesuai Panjang Gelombang

Bahan	Panjang gelombang
Silika	150-3000
Gelas	375-2000
Plastik	380-800

Sinyal akan yang di teruskan oleh larutan ditangkap oleh detektor. Sinar kemudian diubah menjadi sinyal listrik oleh amplifier dan dalam rekorder dan ditampilkan dalam bentuk angka-angka pada reader (komputer). Syarat-syarat ideal sebuah detektor adalah mempunyai kepekaan tinggi, respon konstan pada berbagai panjang gelombang, waktu respon cepat dan sinyal minimum tanpa radiasi, sinyal listrik ayng dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.

Tabel 2 Jenis-jenis detektor berdasarkan panjang gelombang

Jenis detektor	λ range (nm)	Sifat pengukuran Penggunaan
Phototube	150 – 1000	arus listrik UV
Photomultiplier	150 – 1000	arus listrik UV/Vis
Solid state	350 – 3000
Thermocouple	600 – 20.000	arus listrik IR
Thermistor	600 – 20.000	hambatan listrik IR

Cara Pengoperasian

Semua alat dihubungkan ke stabilizer, komputer dinyalakan, spektrofotometer dinyalakan dengan menekan tombol ‘ON’, klik tombol ‘start’, pilih program ‘Hitachi Aplication UV solution’, tampilan program akan muncul dan memberitahukan bahwa proses instalisasi sedang berlangsung, tunggu hingga proses selesai ditandai dengan munculnya warna hijau dan tertulis status ‘ready’. Biarkan selama 15 menit untuk pemanasan, setelah itu spektrofotometer siap digunakan, atur panjang gelombangnya. Setelah itu spektrofotometer siap digunakan untuk pengukuran serapan sampel pada panjang gelombang tertentu. Setelah selesai bekerja, kuvet dikeluarkan dan dibersihkan dari pelarutnya kemudian dikeringkan. Spektrofotometer dimatikan dengan mengklik tanda silang pada bagian kanan atas kemudian pilih cole the lamps and cole the windows kemudian tekan tombol ‘ON’/’OFF’ pada main unit spektrofotometer.

Kelebihan Spektrofotometer

Penggunaannya luas, dapat digunakan untuk senyawa organik, anorganik dan biokimia yang diabsorbsi pada daerah ultraviolet maupun daerah tampak, sensitivitasnya tinggi, batas deteksi untuk mengabsorbsi dapat diperpanjang menjadi 10-6 sampai 10-7 M, selektivitasnya tinggi, ketelitiannya baik, pengukurannya mudah, dengan kinerja yang cepat.

Hal-hal yang harus diperhatikan

Larutan yang dianalisis merupakan larutan berwarna,  apabila larutan yang akan dianalisis merupakan larutan yang tidak berwarna, maka larutan tersebut harus diubah terlebih dahulu menjadi larutan yang berwarna. Kecuali apabila diukur dengan menggunakan lampu UV.

Panjang gelombang maksimum, panjang gelombang yang digunakan adalah panjang gelombang yang mempunyai absorbansi maksimal. Hal ini dikarenakan pada panajgn gelombang maksimal, kepekaannya juga maksimal karena pada panjang gelombang tersebut, perubahan absorbansi untuk tiap satuan konsentrasi adalah yang paling besar. Selain itu disekitar panjang gelombang maksimal, akan terbentuk kurva absorbansi yang datar sehingga hukum Lambert-Beer dapat terpenuhi dan apabila dilakukan pengukuran ulang, tingkat

Kalibrasi panjang gelombang dan Absorban, spektrofotometer digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang dipancarkan dan cahaya yang diabsorbsi. Hal ini bergantung pada spektrum elektromagnetik yang diabsorb oleh benda. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawa yang terbentuk. Oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi panjang gelombang dan absorban pada spektrofotometer agar pengukuran yang di dapatkan lebih teliti. Faktor-faktor yang sering menyebabkan kesalahan dalam menggunakan spektrofotometer dalam mengukur konsentrasi suatu analit adalah adanya serapan oleh pelarut. Hal ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko, yaitu larutan yang berisi selain komponen yang akan dianalisis termasuk zat pembentuk warna, serapan oleh kuvet, dan 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).

 

Kalibrasi

Yang perlu dikalibrasi adalah panjang gelombang dan absorbansi.

 

a. Kalibrasi Panjang gelombang

Menggunakan filter gelas helium oksida yang mempunyai panjang gelombang acuan (nm) , pasang  filter gelas holium oksida pada kompartemen sampel dan kompartemen pembanding dibiarkan kosong (udara) , Scan spektrum serapan holium oksida, bandingkan panjang gelombang spektrum yang diperoleh dengan data panjang gelombang acuan.

b. Kalibrasi Absorbans

Buat larutan kalium dikromat 50 + 0,5 mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat (larutan A) , Buat larutan kalium dikromat 100 + 1  mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat (larutan B) , buat larutan 0,005 mol/L asam sulfat sebagai pembanding dan bandingkan hasilnya dengan data acuan (+ 2%)

Cara Pemeliharaan

            Cara pemeliharaan spektrofotometer UV Vis adalah kompartment sampel selalu dibersihkan, suhu penyimpanan stabil, meja permanen, gunakan stabilizer, masukkan kuvet tegak lurus, alat harus selalu diperiksa, kuvet yang digunakan harus bersih. Sebelum digunakan, biarkan mesin warming-up selama 15-20 menit. Spektrofotometer sebisa mungkin tidak terpapar sinar matahari langsung, karena cahaya dari matahari akan dapat mengganggu pengukuran. Simpan spektrofotometer di dalam ruangan yang suhunya stabil dan diatas meja yang permanen. Pastikan kompartemen sampel bersih dari bekas sampel. Saat memasukkan kuvet, pastikan kuvet kering. Lakukan kalibrasi panjang gelombang dan absorban secara teratur.

Aplikasi

UV / Vis spektroskopi secara rutin digunakan dalam kuantitatif penentuan larutan dari logam transisi ion dan sangat dikonjugasikan senyawa organik, studi fotoelektrokimia lapisan tipis CdS hasil deposisi metode CBD, meneliti pengaruh kelembaban terhadap absorbansi optik lapisan gelatin dan dalam penentuan konsentrasi suatu larutan yang belum diketahui konsentrasinya menggunakan larutan standar.

Hasil Pengamatan

Tabel 3 Hasil Pengukuran Absorbansi pada Asam Galat pada λmaks 293 nm

Larutan	Konsentrasi (ppm)	Absorbansi
Standar 1	1	0,2541
Standar 2	2	0,2888
Standar 3	3	0,3854
Standar 4	4	0,7802
Sampel 1	x	0,0752
Sampel 2	x	0,3459

Tabel 4 Hasil Pengukuran Absorbansi pada Metil Merah pada λmaks 443 nm

Larutan	Konsentrasi (ppm)	Absorbansi
Standar 1	1	0,0885
Standar 2	2	0,1617
Standar 3	3	0,2576
Standar 4	4	0,3229
Standar 5	5	0,4362
Sampel 1	x	0,1752
Sampel 2	x	0,1516

Gambar 1 Kurva Standar Asam Galat Hasil Pengukuran Absorbansi

Gambar 2 Kurva Standar Metil Merah Hasil Pengukuran Absorbansi

Lampiran Perhitungan

1. Asam Galat

λmaks= 293 nm

Absorbansi Sampel 1 = 0.0752

                   Sampel 2 = 0,3459

Y= a + bx dengan a = 8,4x10^-3, b = 0,1675 , r = 0.8941 dan r² = 0,799

Konsentrasi Sampel 1

Y         = a + bx

0,0752 = 8,4x10^-3 + 0,1675 X

        X = 0,39 ppm

Konsentrasi Sampel 2

Y         = a + bx

0,3459 = 8,4x10^-3 + 0,1675 X

        X = 2,01 ppm

2. Metil Asetat

λmaks= 443 nm

Absorbansi Sampel 1 = 0,1752

                   Sampel 2 = 0,1516

Y= a + bx dengan a = -3,6x10^-3, b = 0,0856 , r = 0.9967 dan r² = 0,9934

Konsentrasi Sampel 1

Y         = a + bx

0,1752= -3,6x10^-3 + 0,0856 X

        X = 2,08 ppm

Konsentrasi Sampel 2

Y         = a + bx

0,1516= -3,6x10^-3 + 0,0856 X

        X = 1,81 ppm

Pembahasan

            Larutan asam galat dan metil merah dengan dibuat dengan ppm 1 sampai 5 yang  digunakan untuk larutan standar, sehingga dihasilkan kurva standar dari asam galat dan metil merah. Pada asam galat kurva standar yang dihasilkan tidak linear dikarenakan kesalahan pada saat melakukan pengenceran larutan untuk dibuat larutan standar dan warna larutan yang tidak berwarna walaupun berbeda konsentrasinya mengakibatkan sulitnya membedakan konsentrasi standar dengan ppm 1 dan yang lainnya, selain itu ruangan yang digunakan terdapat sinar LCD dan matahari yang melintasi alat sehingga banyak sinar yang polikromatik yang masuk ke dalam alat spektrofotometer UV-Vis. Sedangkan pada metil merah kurva standar yang dihasilkan cukup bersifat linear pada ppm 1 , 3, dan 5 namun pada titik ppm 2 dan 4 titiknya tidak terlewati oleh garis linear, hal ini disebabkan karena pada saat pembuatan larutan standar kurang dilakukan dengan teliti pada saat memipet dan pada saat pengenceran .

Simpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapat konsentrasi asam galat pada sampel 1 sebesar 0,39 ppm dan sampel 2 sebesar 2,01 ppm , dan konsentrasi metil merah pada sampel 1 sebesar 2,08 ppm dan sampel 2 sebesar 1,81 ppm.

Daftar Pustaka

Clark J. 2007. Hukum Beer lambert.[terhubung berkala] http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/instrumen_analisis/spektrum_serapan_ultraviolet-tampak__uv-vis_/hukum_beer_lambert/ (diakses pada tanggal 21 april 2013)

Hadiat. 2004. Kamus Sains.Jakarta: PT Balai Pustaka

Hamdani. 2008. Spektrofotometer UV Vis . [terhubung berkala] http://catatankimia . com /catatan/spektrofometri-uv-vis.html (diakses pada tanggal 21 april 2013)

Tahir I. 2008. Arti Penting kalibrasi Pada Proses Pengukuran Analitik: Aplikasi Pada Penggunaan PH Meter dan Spektrofotometer UV Vis. Jogjakarta: Universitas gadjah Mada

Scribd. 2010. Spektrofotometer UV VIS. [terhubung berkala] http://id.scribd.com/doc/89946634/SPEKTROFOTOMETER-UV-VIS (diakses pada tanggal 21 april 2013)

Pangestu Ayu. 2011. Spektofotometer UV VIS. [terhubung berkala] http://pangestu-ayupangestu.blogspot.com/2011/12/spektrofotometer-uv-vis-dan.html (diakses pada tanggal 21 April 2013)

Meirina Tri Arfiyah. 2012. Laporan Praktikum Pemeliharaan dan Pengoperasian Alat. http://arfiyahtrimeirina.blogspot.com/2012/01/laporan-praktikum-pemeliharaan-dan_8148.html (diakses pada tanggal 21 april 2013)

Lerianti Eno.2013.Praktikum Kimia Analitik Instrumen. [terhubung berkala] http://enolerianti2103.blogspot.com/2013_04_01_archive.html (diakses pada tanggal 21 april 2013)

Yuliartika Eka Widya. 2012. Spektrofotometri Kimia Kelas XII. [terhubung berkala]http://my.opera.com/ekawidyayuliartika/blog/2012/01/25/spektrofotometri-kimia-xii (diakses pada tanggal 21 april 2013)