PENENTUAN KADAR BESI SECARA SPEKTROVOTOMETRI SINAR TAMPAK

PENENTUAN KADAR BESI SECARA SPEKTROVOTOMETRI SINAR TAMPAK

I.               Tujuan

Menentukan kadar besi secara spektrofotometri sinar tampak.

  II.          Tinjauan Pustaka

Besi adalah metal berwarna putih keperakan, liat, dan dapat dibentuk, biasanya di alamdidapat sebagai hematit. Besi merupakan elemen kimiawi yang dapat dipenuhi hampir di semua tempat di muka bumi, pada semua bagian lapisan geologis dan semua badan air. Pada air permukaan, jarang ditemui kadar Fe lebih besar dari 1 mg/L, tetapi didalam air, kadar tanah Fe dapat jauh lebih tinggi. Konsentrasi Fe yang tinggi dapat dirasakan dan dapat menodai kain dan perkakas dapur, selain itu juga menimbulkan pengendapan pada dinding pipa, pertumbuhan bakteri besi, kekeruhan karena adanya koloidal yang terbentuk (Anonim, 2012).

Tubuh manusia hanya mengandung besi sebanyak 4g. Adanya unsur besi di dalam tubuh berfungsi untuk memenuhi kebutuhan akan unsur tersebut dalam mengatur metabolisme tubuh. Dalam tubuh, sebagian besar unsur besi terdapat dalam hemoglobin, pigmen merah yang terdapat dalam sel darah merah. Karena itulah masukan besi setiap hari sangat diperlukan untuk mengganti zat besi yang hilang melalui tinja, air kencing, dan kulit. Namun masukan zat besi yang dianjurkan juga harus dipenuhi oleh dua faktor yaitu kebutuhan fisiologis perseorangan dan persediaan zat besi di dalam makanan yang disantap (Trianjaya, Z., 2009).

Spektrofotometri merupakan suatu metode analisis yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar makromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan fototube atau tabung foton hampa. Alat yang digunakan adalah spektrofotometer, yaitu suatu alat yang di gunakan untuk menentukan suatu senyawa baik secara kuantitatif maupun kualitatif dengan mengukur transmitan atau absorbansi dari suatu cuplikan sebagai fungsi dari konsentrasi (Hardjadi, 1990).

Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol (Anonim, 2012).

Elektron pada keadaan normal atau berada pada kulit atom dengan energi terendah disebut keadaan dasar (ground-state). Energi yang dimiliki sinar tampak mampu membuat elektron tereksitasi dari keadaan dasar menuju kulit atom yang memiliki energi lebih tinggi atau menuju keadaan tereksitasi (Anonim, 2012).

Menurut Anonim (2012), Cahaya yang diserap oleh suatu zat berbeda dengan cahaya yang ditangkap oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari-hari disebut warna komplementer. Misalnya suatu zat akan berwarna orange bila menyerap warna biru dari spektrum sinar tampak dan suatu zat akan berwarna hitam bila menyerap semua warna yang terdapat pada spektrum sinar tampak. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut.

Panjang gelombang (nm)	Warna warna yang diserap	Warna komplementer (warna yang terlihat)
400 – 435	Ungu	Hijau kekuningan
435 – 480	Biru	Kuning
480 – 490	Biru kehijauan	Jingga
490 – 500	Hijau kebiruan	Merah
500 – 560	Hijau	Ungu kemerahan
560 – 580	Hijau kekuningan	Ungu
580 – 595	Kuning	Biru
595 – 610	Jingga	Biru kehijauan
610 – 800	Merah	Hijau kebiruan

Pada spektrofotometer sinar tampak, sumber cahaya biasanya menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram. Wolfram merupakan salah satu unsur kimia, dalam tabel periodik unsur wolfram termasuk golongan unsur transisi tepatnya golongan VIB atau golongan 6 dengan simbol W dan nomor atom 74. Wolfram digunakan sebagai lampu pada spektrofotometri tidak terlepas dari sifatnya yang memiliki titik didih yang sangat tinggi yakni 5930 °C (Anonim, 2012).

Panjang gelombang yang digunakan untuk melakukan analisis adalah panjang gelombang dimana suatu zat memberikan penyerapan paling tinggi yang disebut λ_maks. Hal ini disebabkan jika pengukuran dilakukan pada panjang gelombang yang sama, maka data yang diperoleh makin akurat atau kesalahan yang muncul makin kecil (Anonim, 2012).

Berdasarkan hukum Beer absorbansi akan berbanding lurus dengan konsentrasi, karena b atau l harganya 1 cm dapat diabaikan dan ε merupakan suatu tetapan. Artinya konsentrasi makin tinggi maka absorbansi yang dihasilkan makin tinggi, begitupun sebaliknya konsentrasi makin rendah absorbansi yang dihasilkan makin rendah (Anonim, 2012).

Pembentukan bentuk molekul yang dapat menyerap sinar tampak diperlukan bila senyawa yang dianalisis tidak melakukan penyerapan dsinar tampak. Dalam hal demikian, senyawa  demikian, senyawa tersebut harus diubah menjadi senyawa lain yang berwarna. Ion besi (III) warnanya sangat lemah (kuning) sehingga serapannya kecil. Untuk itu perlu direaksikan dengan pereaksi tertentu, misalnya 1,10-fenantrolin atau kalium tiosianat, sehingga memberikan watna yang menyerap dengan kuat sehingga dapat digunakan untuk analisis besi dalam keadaan kecil (Sikanna, R., 2012).

Menurut Anonim (2012), fungsi masing-masing bagian:

1.      Sumber sinar polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. Untuk sepktrofotometer:

·         UV menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi hidrogen

·         VIS menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram

·         UV-VIS menggunan photodiode yang telah dilengkapi monokromator.

·         Infra merah, lampu pada panjang gelombang IR.

2.      Monokromator berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monaokromatis. Jenis monokromator yang saat ini banyak digunakan adalan gratting atau lensa prisma dan filter optik.
Jika digunakan grating maka cahaya akan dirubah menjadi spektrum cahaya. Sedangkan filter optik berupa lensa berwarna sehingga cahaya yang diteruskan sesuai dengan warnya lensa yang dikenai cahaya. Ada banyak lensa warna dalam satu alat yang digunakan sesuai dengan jenis pemeriksaan. Dengan adanya pendispersi hanya satu jenis cahaya atau cahaya dengan panjang gelombang tunggal yang mengenai sel sampel

3.      Sel sampel berfungsi sebagai tempat meletakan sampel
UV, VIS dan UV-VIS menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas, namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik. Hal ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak (VIS). Cuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm.

4.      Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor :

·      Kepekaan yang tinggi.

·      Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi.

·      Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.

·      Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.

·      Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.

Macam-macam detektor:

·      Detektor foto (Photo detector)

·      Photocell, misalnya CdS.

·      Phototube

·      Hantaran foto

·      Dioda foto

·      Detektor panas

5.      Read out merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor. Proses Absorbsi Cahaya pada Spektrofotometri. Ketika cahaya dengan panjang berbagai panjang gelombang (cahaya polikromatis) mengenai suatu zat, maka cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Di dalam suatu molekul yang memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom yang ada hingga terbentuk suatu materi. Elektron-elektron yang dimiliki oleh suatu molekul dapat berpindah (eksitasi), berputar (rotasi) dan bergetar (vibrasi) jika dikenai suatu energi. Jika zat menyerap cahaya tampak dan UV maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan tereksitasi. Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. Apabila cahaya yang diserap adalah cahaya inframerah maka elektron yang ada dalam atom atau elektron ikatan pada suatu molekul dapat hanya akan bergetar (vibrasi). Sedangkan gerakan berputar elektron terjadi pada energi yang lebih rendah lagi  misalnya pada gelombang radio. Atas dasar inilah spektrofotometri dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu suatu yang ada dalam suatu sampel. Dimana zat yang ada dalam sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Ketika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan dihamburkan dan sebagian lagi akan diteruskan.

III. Alat dan Bahan

3.1 Alat

1.      Labu ukur 25 ml

2.      Gelas ukur 10 ml

3.      Pipet tetes

4.      Kuvet

5.      Spektronik 20

6.      Rak tabung

7.      Botol semprot

3.2 Bahan

1.      Larutan standar besi 100 ppm

2.      Larutan HCl 4 N

3.      Aquades

4.      Larutan tiosianat 2 M

5.      Tissue

6.      Sampel darah

IV. Prosedur Kerja

a)      Penentuan panjang gelombang maksimum.

1.      Memasukkan 0,15 ml larutan standar besi dalam labu ukur 25 mL dan menambahkan 2,5 mL larutan Tiosianat

2.      Mengukur serapan ari larutan tersebut pada panjang gelombang antaa 420 – 520 nm, tiap kenaikan 20 nm.

3.      Membuat kurva serapan Vs panjang gelombang. Dan menentukan panjang gelombang maksimum.

b)      Penentuan kurva kalibrasi.

1.      Dalam  5 labu ukur 25 mL dan masing-masing memasukkan larutan dtandar besi sebanyak 0 mL, 0,05 mL, 0,1 mL, 0,15 ml dan 0,2 mL.

2.      Menambahkan pada masing-masing labu ukur  2,5 mL larutan tiosianat dan 1,5 mL HCl 4 N. Menambahkan aquadest sampai tanda batas.

3.      Mengukur serapan dari semua larutan pada panjang gelombang maksimum.

4.      Membuat kurva kalibrasinya.

c)      Penentuan kadar besi dalam larutan.

1.      Mengambil 1 mL larutan cuplikan dan memasukkan ke dalam labu ukur 25 mL.

2.      Menambahkan 2,5 mL larutan tiosianat dan 1,5 ml HCL 4 N. Menambahkan aquadest hingga tanda batas.

3.      Mengukur serapan pada panjang gelombang maksimum dan mengalurkan serapan tersebut pada kurva kalibrasi.

4.      Menentukan kadar besi dari cuplikan.

V.  Hasil Pengamatan

a. Penentuan Panjang Gelombang

Panjang gelombang (λ) nm	Absorbansi (A)
400	0,094
420 (λ maks)	0,099
440	0,077
460	0,063
480	0,074
500	0,045

b. Penentuan Kurva Kalibrasi

Fe (ml)	Absorbansi (A)
0	0,260
0,05	0,523
0,1	0,416
0,15	0,346
0,2	0,395

c. Penentuan Kadar Besi Dalam Darah

Fe dalam darah	Absorbansi (A)
λ  420 nm	1,432

VI. Analisa Data

5.1       Penentuan kadar besi dalam larutan. x 10^-2

M₁ x V₁ = M₂ x V₂

·           Fe 0 mL

M₂             =

            =

   = 0 ppm

·           Fe 0,05 mL

M₂             =

                                    =

     = 0,2 ppm

·           Fe 0,1 mL

M₂             =

                 =

                 = 0,4 ppm

                                 

·           Fe 0,15 mL

M₂             =

                 =

                 = 0,6 ppm

·           Fe 0,2 mL

M₂             =

                 =

                 = 0,8 ppm

5.2       Grafik penentuan panjang gelombang maksimum

5.3       Grafik penentuan kurva kalibrasi

Perhitungan regresi

X (ppm)	Y	x.y	x2
0	0,260	0	0
0,2	0,523	0,1046	0,04
0,4	0,416	0,1664	0,16
0,6	0,346	0,2076	0,36
0,8	0,395	0,3160	0,64
2	1,94	0,7946	1,2

0,388

0,4

b        =

=

=

=  

= 0,024

y   = ȳ + b ( x – x)

y₁     = 0,388 + 0,024 ( 0- 0,4 ) = 0,3784

y₂     = 0,388 + 0,024 ( 0,2 - 0,4)     = 0,3832

y₃     = 0,388 + 0,024 ( 0,4 - 0,4)     = 0,388

y₄   = 0,388 + 0,024 ( 0,6 - 0,4)     = 0,3928

y₅     = 0,388 + 0,024 ( 0,8 - 0,4)     = 0,3976

·      Grafik sebelum regresi

·         Grafik setelah regresi

Penentuan nilai K :

Tg α     =

                                    =    

=

= 0,024

K         = 2,303 x Tg α

= 2,303 x 0,024

= 0,05527

Mengalurkan serapan cuplikan pada kurva kalibrasi :

Menghitung konsentrasi :

A = k x C

C =

=

= 25,9091

VII. Pembahasan

Besi adalah metal berwarna putih keperakan, liat, dan dapat dibentuk, biasanya di alam didapat sebagai hematit. Besi merupakan elemen kimiawi yang dapat dipenuhi hampir di semua tempat di muka bumi, pada semua bagian lapisan geologis dan semua badan air. Tubuh manusia hanya mengandung besi sebanyak 4g. Adanya unsur besi di dalam tubuh berfungsi untuk memenuhi kebutuhan akan unsur tersebut dalam mengatur metabolisme tubuh. Dalam tubuh, sebagian besar unsur besi terdapat dalam hemoglobin, pigmen merah yang terdapat dalam sel darah merah. Dalam percobaan analisis instrument kali ini hendak menenetapkan kadar besi (Fe) dalam darah manusia secara spektrofotometer sinar tampak. Menggunakan alat spektronik 20.

Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm. Salah satu contoh spektrofotometer sinar tampak yaitu spektronik 20.

Perlakuan pertama adalah menentukan panjang gelombang maksimum. Sebanyak 0,15 ml lartutan standar besi 100 ppm ditambahkan dengan 2,5 ml larutan tiosianat dalam labu ukur 25 ml. Kemudian mengukur serapan dari larutan tersebut pada panjang gelombang antara 400 – 500 nm, pada tiap kenaikan 20 nm. Selanjutnya membuat kurva serapan Vs panjang gelombang. Kemudian menentukan panjang gelombang maksimum. Dari hasil pengamatan didapatkan panjang gelombang maksimum pada 420 nm dengan nilai serapan sebesar 0,099.

Perlakuan kedua adalah penentuan kurva kalibrasi. Dengan cara memasukkan dalam 5 labu 25 ml dengan larutan standar besi 100 ppm masing-masing 0 ml, 0,05 ml, 0,1 ml, 0,15 ml dan 0,2 ml. kemudian menambahkan pada masing-masing labu ukur larutan tiosianat 2,5 ml dan 1,5 ml larutan HCl 4 N sambil menambahkan aquades sampai tanda batas. Selanjutnya mengukur serapan masing-masing larutan menggunakan spektronik 20 pada panjang gelombang maksimum yakni 420 nm. Kemudian membuat kurva kalibrasinya. Metode yang digunakan adalah metode tiosianat. Dimana Besi bervalensi dua maupun besi bervalensi tiga dapat membentuk kompleks berwarna dengan suatu reagen pembentuk kompleks dimana intensitas warna yang terbentuk dapat diukur dengan spektrofotometri sinar tampak. Dari hasil penukuran didapatkan bahwa nilai serapan tidak berbanding lurus dengan jumlah Fe (besi) dalam larutan. Hal ini tidak sesuai literature. Dimana menurut Kartasasmita (2008), semakin banyak jumlah Fe (besi) dalam larutan, maka nilai serapan akan semakin tinggi. Hal ini dikarenakan semakin banyak elektron valensi yang menyerap cahaya sehingga meningkatkan nilai absorbansinya. Karena reaksi antara Fe(besi) dengan larutan tiosianat akan membentuk kompleks berwana.

Perlakuan ketiga adalah penentuan kadar besi dalam larutan. Dengan cara mengambil sampel darah manusia sebanyak 0,125 ml atau sebanyak 3 tetes. Kemudian memasukkan sampel darah kedalam labu ukur 25 ml dan menambahkan dengan 2,5 ml larutan tiosianat dan 1,5 ml larutan HCl 4 N sambil menambahkan aquades sampai tanda batas.  Karena warna besi relatif lemah yaitu warna kuning maka dicampurkan dengan larutan tiosianat yang mempunyai warna yang kuat yaitu merah. Dan dapat mempertahakan warnanya relatif lama. Proses ini disebut juga pembentukan kompleks.  Penambahan HCl adalah untuk mempermudah proses pemebntukan kompleks tiosinat dan besi. Dengan reaksi sebagai berikut :

Fe³⁺ + SCN^-                     (FeSCN)²⁺

penggunaan aquadest dikarenakan aquadest merupakan pelarut yang tidak akan ikut berekasi dengan sampel dan merupakan penyerap cahaya yang baik. Proses selanjutnya mengukur serapan pada panjang gelombang maksimum yakni 420 nm. Hasil yang diperoleh nilai serapan adalah 1,432. Pertama-tama harus diketahui terlebih dahulu konsentrasi Fe setelah dilakukan pengenceran kemudian dilakukan perhitungan regresi. Setelah didapatkan kurva regeresi kemudian dapat dihitung nilai K. Dengan diperolehnya nilai k maka dapat menghitung konsentrasi dengan rumus:

A = k x C

Dengan menggunakan rumus tersebut dapat dihitung konsentrasi besi dalam cuplikan yaitu sebesar 0,05527.

VIII. Penutup

8.1 Kesimpulan

Dari hasil pengamatan dapat disimpulakan bahwa :

1.      Menetapkan kadar Fe dalam darah dapat menggunakan spektrofotometri visibel yaitu spektronik 20.

2.      Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm.

3.      Panjang gelombang maksimum yaitu pada 420 nm dengan serapan 0,099.

4.      Semakin tinggi konsentrasi Fe (besi) maka semakin tinggi pula nilai absorbansinya, dimana nilai konsentrasi dan nilai absorbansi berbanding lurus.

5.      Kadar besi dari cuplikan (darah) adalah 0,05527.

8.2    Saran

Diharapkan pecobaan yang dilakukan sesuai dengan yang ada pada penuntun praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2012.  Laporan Kimia Analitik Spektrofotometri. (http://itatrie.blogspot.com) diakses pada tanggal 30 Desember 2012.   

Anonim. 2012. Spektrofotometri Sinar Tampak.(http://wanibesak.wordpress.com) diakses pada tanggal 30 Desember 2012. 

Anonim. 2012. Laporan Spektrofotometr. (http://punyaastrid.blogspot.com) diakses pada tanggal 30 Desember 2012. 

Hardjadi, W. 1990. Ilmu Kimia Analitik Dasar. PT. Gramedia. Jakarta.

Trianjaya, Z. 2009. Penentuan Kadar Besi pada Soft Water secara Spektrofotometri di PT. Cocacola Bottling di Indonesia. Karya Ilmiah. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Sikanna, R. 2012. Penuntun Praktikum Analisis Instrumen. Jurusan kimia FMIPA UNTAD. Palu.