i
PENGEMBANGAN DAN PENGUKURAN KINERJA ANALITIK SPEKTROFOTOMETER SINAR TAMPAK ‘KUANTIVIS’ BERBASIS DETEKTOR CHARGE-COUPLE DEVICE
MULYATI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
ii
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengembangan dan Pengukuran Kinerja Analitik Spektrofotometer Sinar Tampak ‘KuantiVis’ Berbasis Detektor Charge-Couple Device adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2014 Mulyati NIM G44100075
ii
i
ABSTRAK MULYATI. Pengembangan dan Pengukuran Kinerja Analitik Spektrofotometer Sinar Tampak ‘KuantiVis’ Berbasis Detektor Charge-Couple Device. Dibimbing oleh RUDI HERYANTO dan WISNU ANANTA KUSUMA. Kemajuan teknologi memungkinkan pengembangan spektrofotometer alternatif dari komponen sederhana seperti web camera dengan detektor charge-couple device. Penelitian ini bertujuan mengembangkan spektrofotometer sinar tampak ‘KuantiVis’ dengan komponen elektronik dan perangkat lunak berbasis web Spectral Workbench untuk sistem akuisisi data. Kinerja KuantiVis ditentukan dengan memvalidasi pengukuran standar merah metil dalam etanol dan kadar rhodamin B dalam sampel makanan (pacar cina). Keseluruhan hasil dibandingkan dengan hasil pengukuran menggunakan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Pengukuran standar merah metil dalam etanol menunjukkan linearitas dengan R2 0.9629, limit deteksi 0.6953 ppm, limit kuantisasi 2.1070 ppm, perolehan kembali 110.00%, dan simpangan baku relatif 7.59%. Hasil validasi KuantiVis telah memenuhi kriteria standar Association of Analytical Communities tetapi belum menyamai kinerja dari Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. KuantiVis menunjukkan kadar rhodamin B dalam pacar cina sebesar 0.0022 (%b/b). Evaluasi hasil menggunakan uji t dan uji F terhadap kadar rhodamin B KuantiVis dibanding hasil pengukuran dengan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV menunjukkan kadar yang tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%. Kata kunci: charge-couple device, merah metil, rhodamin B, spektrofotometer sinar tampak
ABSTRACT MULYATI. Development and Measurement of Analytical Performance of Visible Spectrophotometer ‘KuantiVis’ Based on Charge-Couple Device Detector. Supervised by RUDI HERYANTO and WISNU ANANTA KUSUMA. The advancement of technology provides alternative ways to develop spectrophotometer using simple components such as web camera with chargecouple device detector. The objective of the research is to develop visible spectrophotometer ‘KuantiVis’ with simple electronic components and web-based software Spectral Workbench as data acquisition system. The performance of KuantiVis was determined by validation of methyl red analysis and rhodamine B measurement in food sample (pacar cina). The whole result was compared with analysis using Spectronic 20D+ and Genesys 10UV. The analytical performance of KuantiVis for methyl red showed linearity with R2 was 0.9629, limit of detection was 0.6953 ppm, limit of quantitation was 2.1070 ppm, recovery was 110.00%, and relative standard deviation was 7.59%. The overall results met the Association of Analytical Communities standard but have not equal to the performance of Spectronic 20D+ and Genesys 10UV. Rhodamine B in pacar cina was 0.0022 (%w/w) based on measurement using KuantiVis. This result was not significantly different at the confidence level 95% using t test and F test as compared to the result using Spectronic 20D+ and Genesys 10UV. Keywords:
charge-couple device, spectrophotometer
methyl
red,
rhodamine
B,
visible
i
PENGEMBANGAN DAN PENGUKURAN KINERJA ANALITIK SPEKTROFOTOMETER SINAR TAMPAK ‘KUANTIVIS’ BERBASIS DETEKTOR CHARGE-COUPLE DEVICE
MULYATI
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
NAMA DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
ii
iii
Judul Skripsi : Pengembangan dan Pengukuran Kinerja Analitik Spektrofotometer Sinar Tampak ‘KuantiVis’ Berbasis Detektor Charge-couple Device Nama : Mulyati NIM : G44100075
Disetujui oleh
Rudi Heryanto, MSi Pembimbing I
Dr Wisnu Ananta Kusuma, MT Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
ii
iii
PRAKATA Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan hasil penelitian yang berjudul Pengembangan dan Pengukuran Kinerja Analitik Spektrofotometer Sinar Tampak ‘KuantiVis’ Berbasis Detektor Charge-Couple Device sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Rudi Heryanto, SSi, MSi dan Dr Wisnu Ananta Kusuma, ST, MT selaku pembimbing atas ilmu, arahan dan bimbingannya selama penelitian. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia dan DIKTI yang telah membiayai saya selama kuliah di IPB dan bantuan dana penelitian melalui program Bidikmisi. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Jeffrey Warren selaku co-founder dari Public Laboratory atas bantuannya dalam pengolahan data serta kepada pihak-pihak Laboratorium Kimia Analitik, antara lain Pak Eman, Pak Dede, dan Bu Nunung serta Pak Caca atas bantuannya dalam teknis pelaksanaan penelitian. Terima kasih tidak lupa penulis haturkan kepada Ibu, Ayah, Adik, dan keluarga atas doa dan semangatnya, serta teman seperjuangan penelitian yang selalu menyemangati dan membantu di bidang teknis dan akademis, yaitu Wulan, Lita, dan Adani. Semoga laporan hasil penelitian ini dapat bermanfaat.
Bogor, September 2014 Mulyati
ii
iii
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
METODE
2
Bahan dan Alat
2
Metode Penelitian
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Spektrofotometer KuantiVis Berbasis Detektor Charge-Couple Device
5
Hasil Uji Kinerja Spektrofotometer Sinar Tampak ‘KuantiVis’
8
Penentuan Kadar Rhodamin B dalam Sampel Pacar Cina SIMPULAN DAN SARAN
10 12
Simpulan
12
Saran
12
DAFTAR PUSTAKA
13
LAMPIRAN
15
RIWAYAT HIDUP
34
iv
DAFTAR TABEL 1 2 3 4
Hasil uji linearitas Limit deteksi dan limit kuantisasi Penentuan kadar rhodamin B Hasil uji t dan uji F pada SK 95%
9 9 11 12
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6
Skema spektrofotometer sinar tampak ‘KuantiVis’ Contoh spektrum warna yang diubah menjadi spektrum hubungan antara intensitas dan panjang gelombang Skema spektrofotometer sinar tampak KuantiVis’ berbasis detektor charge-couple device Cara kerja charge couple device Spektrum warna dan garis dengan jarak lampu-detektor (a) 15 cm, (b) 20 cm, (c) 25 cm, dan (d) 30 cm Spektrum garis dengan jarak lampu-detektor 15 cm (putih), 20 cm (merah), 25 cm (kuning), dan 30 cm (hijau)
3 4 6 7 7 8
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Bagan alir penelitian Skema Spectronic 20D+ dan genesys 10UV Spektrum pancaran radiasi lampu LED Penentuan panjang gelombang maksimum merah metil Genesys 10UV Pemilihan bagian DVD untuk dijadikan kisi Spektrum warna dan garis lampu neon (CFL) Linearitas standar merah metil Genesys 10UV (λ=495 nm) Linearitas standar merah metil Spectronic 20D+ (λ=495 nm) Penentuan panjang gelombang maksimum merah metil KuantiVis Linearitas standar merah metil KuantiVis (λ=495 nm) Limit deteksi (LOD) dan limit kuantisasi (LOQ) Kurva kalibrasi KuantiVis Kurva kalibrasi Genesys 10UV Kurva kalibrasi Spectronic 20D+ Akurasi dan presisi KuantiVis Akurasi dan presisi Spectronic 20D+ Akurasi dan presisi Genesys 10UV Gambar sampel pacar cina dan ekstrak rhodamin B dalam HCl Hasil uji kualitatif rhodamin B secara kromatografi lapis tipis Panjang gelombang maksimum rhodamin B Genesys 10UV Penentuan panjang gelombang maksimum rhodamin B KuantiVis Kurva kalibrasi larutan standar rhodamin B Penentuan kadar rhodamin B
15 16 16 17 17 17 18 19 20 22 23 24 24 24 25 25 26 26 27 28 29 31 32
1
PENDAHULUAN Spektrofotometer merupakan instrumen yang penggunannya paling luas dan dapat digunakan secara kualitatif dan kuantitatif. Secara kualitatif, spektrofotometer telah digunakan untuk identifikasi flavonoid (Sukadana 2009) dan asam benzoat (Kaunang et al. 2012). Sementara secara kuantitatif, spektrofotometer antara lain telah digunakan untuk penentuan kadar boraks dengan pereaksi kurkumin (Rusli 2012) dan analisis kadar fenol dalam sampel air (Fatimah 2003). Selain penggunaan secara kualitatif dan kuantitatif, spektrofotometer juga dapat dikombinasikan penggunaannya dengan kemometrik. Penggabungan teknik kemometrik telah banyak dilakukan pada metode spektrofotometri derivatif. Salah satunya, yaitu Yanti (2006) telah melakukan kuantifikasi terfenadin dalam sediaan farmasi secara spektrofotometri derivatif ultraviolet dan Fatmawati (2008) telah melakukan penentuan simultan kafein, vitamin B1, B2, dan B6 dengan kombinasi spektrum ultraviolet dan model kalibrasi multivariat. Fungsi spektrofotometer yang luas ini didasari pada prinsip pengukuran sinyal yang dihasilkan dari interaksi antara radiasi dan materi (Harvey 2000). Sinyal-sinyal ini dihasilkan oleh 5 komponen instrumen, yaitu sumber sinar, pengolah sinyal, kompartemen sampel, detektor, dan pemroses data. Perkembangan teknologi elektronik yang terjadi saat ini membuat komponenkomponen tersebut dapat diperoleh dengan mudah dan cukup murah. Hal tersebut memungkinkan untuk mengembangkan spektrofotometer alternatif dari spektrofotometer yang sudah tersedia secara komersial. Beberapa penelitian telah mencoba mengembangkan spektrofotometer menggunakan komponen yang sederhana, murah, dan mudah didapat. Penelitian sejauh ini telah mengembangkan spektrofotometer menggunakan lampu light emitting diode (LED) merah dan hijau (Thal & Samide 2001) dan lampu LED putih (Albert et al. 2012) sebagai sumber sinar. Selain itu, Seney et al. (2005) telah menggunakan detektor chargecouple device (CCD) untuk menentukan beberapa unsur dengan spektrometer emisi nyala. Detektor CCD berupa web camera (Niece & Lourigan 2006) dan kamera digital (Quagliano & Marks 2013) digunakan untuk menangkap spektrum warna menggunakan spektrofotometer sinar tampak. Penelitian ini mencoba mengembangkan spektrofotometer dengan komponen yang sederhana, murah, dan mudah didapat. Sumber sinar menggunakan lampu LED, kisi menggunakan kepingan digital versatile discs (DVD), detektor menggunakan web camera berupa CCD, dan pengolah data menggunakan perangkat lunak berbasis web Spectral Workbench (Publiclab 2013). Perangkat yang dibuat ditentukan kinerja analitiknya dengan mengukur linearitas, limit deteksi, limit kuantisasi, akurasi, dan presisi pada senyawa merah metil dalam etanol. Sebagai pembanding, kinerja analitik juga ditentukan pada instrumen Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV dengan sampel yang sama. Spectronic 20D+ dipilih karena umum digunakan pada pengukuran serapan daerah sinar tampak. Genesys 10UV juga digunakan karena dapat mengukur serapan pada daerah UV dan sinar tampak. Sebagai aplikasi, spektrofotometer sinar tampak digunakan untuk menganalisis rhodamin B pada sampel makanan. Rhodamin B dipilih karena memiliki serapan pada daerah panjang gelombang
2 yang sama dengan merah metil. Rhodamin B merupakan pewarna tekstil yang berbahaya bila terakumulasi dalam tubuh (Cahyadi 2008). Rhodamin B masih banyak digunakan sebagai pewarna makanan dikarenakan harganya yang lebih murah dibandingkan pewarna makanan khusus pangan. Sampel makanan yang digunakan adalah pacar cina berwarna merah muda. Penelitian ini bertujuan mengembangkan dan mengukur kinerja analitik spektrofotometer sinar tampak ‘KuantiVis’ berbasis detektor charge-couple device dengan membandingkannya pada instrumen Spectronic 20D+, dan Genesys 10UV serta aplikasinya dalam menentukan kadar rhodamin B dalam sampel makanan, yaitu pacar cina.
METODE Bahan dan Alat Alat-alat yang digunakan meliputi komputer, akrilik, karton hitam, gunting, pisau, web camera Logitech HD C270, perangkat lunak berbasis web Spectral Workbench, lakban hitam, kepingan DVD-R, seperangkat alat gelas, lempeng hangat, corong pisah, Genesys 10UV, dan Spectronic 20D+. Bahan yang digunakan adalah standar merah metil, etanol 96%, pacar cina, standar rhodamin B, amonia 2% dalam etanol 70%, NaOH 10%, NaOH 0.5%, HCl 0.1 N, dietil eter, n-butanol, asam asetat glasial, dan akuades.
Metode Penelitian Pengembangan spektrofotometer KuantiVis diawali dengan perancangan tata letak setiap komponen menurut PublicLaboratory (2013). Komponen spektrofotometer diletakkan pada wadah berwarna hitam yang terbuat dari bahan akrilik. Sumber sinar menggunakan lampu LED putih, kisi difraksi menggunakan kepingan DVD-R, detektor menggunakan CCD berupa web camera HD, komputer digunakan sebagai pemroses sinyal. Pengukuran kinerja analitik dilakukan dengan membuat kurva standar dari larutan standar merah metil pada spektrofotometer KuantiVis, Genesys 10UV, dan Spectronic 20D+. Hasil data dari ketiga alat tersebut kemudian dibandingkan dengan melihat nilai linearitas, limit deteksi, limit kuantisasi, presisi, dan akurasi. Spektrofotometer KuantiVis dapat diaplikasikan dalam menentukan kandungan rhodamin B dalam sampel makanan. Pada penelitian ini, sampel makanan yang digunakan adalah pacar cina yang berwarna merah muda. Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Lampiran 1. Pembuatan Spektrofotometer Sinar Tampak Berbasis Detektor CCD Pembuatan spektrofotometer KuantiVis dibuat dengan meletakkan komponen-komponen seperti pada Gambar 1. Skema tersebut memiliki perbedaan dengan skema pada Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Skema Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV dapat dilihat pada Lampiran 2. Setiap komponen diatur agar menghasilkan spektrum warna yang jelas dengan intensitas yang maksimum
3 sehinggga dapat ditangkap oleh detektor dengan baik. Jarak sumber sinar dengan detektor diatur sedemikian rupa agar spektrum warna yang dihasilkan jelas, tajam, dan intensitas yang maksimum. Jarak dan posisi celah dengan kisi difraksi juga diatur agar sinar yang masuk ke celah dapat didifraksikan dengan baik.
Gambar 1 Skema spektrofotometer sinar tampak ‘KuantiVis’ Kalibrasi Spektrofotometer Sinar Tampak Berbasis Detektor CCD Spektrofotometer KuantiVis kemudian dikalibrasi dengan menggunakan lampu neon atau compact fluorescent lamp (CFL) sebagai sumber sinar. Lampu neon akan diukur serapannya oleh spektrofotometer KuantiVis dengan cara dihubungkan ke perangkat lunak berbasis web Spectral Workbench sehingga diperoleh spektrum warna dan spektrum garis. Spectral Workbench dapat diakses melalui internet di spectralworkbench.org. Pada situs tersebut dipilih capture spectra sehingga Spectral Workbench dapat terhubung dengan spektrofotometer KuantiVis melalui kabel USB dari web camera. Setelah web camera pada spektrofotometer KuantiVis sudah terhubung maka dapat dipilih menu begin capturing sehingga Spectral Workbench mulai merekam spektrum warna yang muncul dan dapat mengubahnya menjadi spektrum garis. Spektrum yang dihasilkan oleh lampu neon kemudian digunakan sebagai pengalibrasi panjang gelombang dari spektrum yang diperoleh spektrofotometer dengan lampu LED sebagai sumber sinar. Kalibrasi panjang gelombang dilakukan dengan memilih puncak serapan spektrum garis lampu neon pada warna indigo dan hijau atau pada panjang gelombang 436 dan 546 nm. Cara Pengukuran Serapan dan Perolehan Data Absorbans Larutan dimasukkan ke dalam kuvet kemudian diletakkan pada alat spektrofotometer yang telah terhubung dengan perangkat lunak berbasis web Spectral Workbench. Larutan diukur serapannya hingga terbentuk spektrum warna dan spektrum garis yang dapat dilihat pada Gambar 3. Spektrum garis menunjukkan hubungan antara intensitas dengan panjang gelombang. Spektrum garis tersebut dapat diekspor ke dalam format xls sehingga dapat diperoleh data berupa panjang gelombang dan intensitas. Nilai intensitas tersebut dapat diubah ke dalam bentuk absorbans menggunakan persamaan berikut ini: Po A= log P Keterangan: A = Absorbans Po = intensitas awal (blangko)
4 P = intensitas yang diteruskan Panjang gelombang maksimum dipilih dengan dua tahap, pertama menentukan rentang panjang gelombang warna komplementer larutan standar. Kedua memilih panjang gelombang yang menunjukkan hubungan linier antara intensitas dan konsentrasi larutan standar.
Gambar 2 Contoh spektrum warna yang diubah menjadi spektrum hubungan antara intensitas dan panjang gelombang Uji Linearitas Uji ini dilakukan dengan membuat kurva kalibrasi dari 5 larutan standar merah metil. Larutan baku merah metil ditimbang 10 mg dan dilarutkan dalam 100 mL etanol sehingga didapatkan larutan baku 100 ppm. Selanjutnya, larutan baku merah metil 100 ppm diencerkan menjadi 25 ppm. Larutan merah metil 25 ppm dibuat variasi konsentrasi sebesar 3, 5, 7, 9, dan 10 ppm dalam labu takar 25 mL. Masing-masing larutan standar diukur serapannya menggunakan spektrofotometer KuantiVis, Genesys 10UV, dan Spectronic 20D+ pada panjang gelombang maksimum. Pengukuran serapan dilakukan sebanyak 6 kali ulangan. Kurva kalibrasi dibuat dengan menghubungkan antara konsentrasi (sumbu x) dan absorbans (sumbu y). Linearitas dapat dilihat dari nilai regresinya (R2). Limit Deteksi dan Limit Kuantisasi Limit deteksi ditentukan dengan mengukur serapan blangko sebanyak 10 ulangan pada masing-masing alat. Limit deteksi diperoleh dari nilai standar deviasi blangko dan kemiringan dari kurva kalibrasi. 3.3 × SD 10 × SD LOD = LOQ = S S Keterangan: LOD = limit deteksi LOQ = limit kuantisasi SD = standar deviasi S = kemiringan kurva kalibrasi Akurasi dan Presisi
5 Akurasi dinyatakan dengan persen perolehan kembali. Perolehan kembali ditentukan dengan mengukur konsentrasi larutan standar yang sudah ditentukan sebanyak 10 kali ulangan. Sementara itu, presisi dinyatakan dengan simpangan baku relatif (SBR). Perolehan kembali dan SBR diperoleh dengan rumus berikut: Konsentrasi terukur Perolehan kembali (%) = ×100% Konsentrasi awal SBR (%) =
Standar deviasi ×100% konsentrasi terukur
Uji Rhodamin B dalam Sampel Makanan (Yamlean 2011) Rhodamin B yang diduga berada dalam paca cina dipisahkan dengan ekstraksi pelarut. Selanjutnya keberadaan rhodamin B ditentukan secara kualitatif dan kuantitatif. Ekstraksi rhodamin B. Sebanyak 5 gram pacar cina direndam dalam 100mL amonia 2% dalam etanol 70% selama 24 jam sampai semua pewarna larut. Larutan berwarna disaring dan diuapkan diatas lempeng hangat pada suhu 65 °C selama 4 jam hingga pekat. Hasil penguapan ditambahkan 30 mL akuades kemudian diaduk sampai homogen. Larutan dimasukkan ke dalam corong pisah dan ditambahkan 6 mL NaOH 10% lalu dikocok. Sebanyak 30 mL dietil eter ditambahkan ke dalam corong pisah dan dikocok hingga terbentuk dua lapisan. Lapisan air (berwarna merah muda) dibuang sementara lapisan eter dicuci dengan 5 mL NaOH 0.5% dan kemudian dikocok kembali. Lapisan eter yang terbentuk diekstraksi dengan 10 mL HCl 0.1 N sebanyak 3 kali. Ekstrak HCl ditampung dalam labu takar 50 mL dan diencerkan sampai tanda tera dengan HCl 0.1 N. Uji kualitatif. Ekstrak HCl diidentifikasi kandungan Rhodamin B dengan kromatografi lapis tipis (KLT). Eluen yang digunakan adalah n-butanol, asam asetat glasial, dan akuades dengan perbandingan 40:10:24 (Silalahi & Rahman 2011). Pelat KLT dipanaskan dalam oven terlebih dahulu pada suhu 100 °C selama 15 menit. Ekstrak rhodamin B sampel dan standar ditotolkan pada pelat KLT dan kemudian dielusi dengan eluen yang telah disiapkan. Pelat KLT dikeringkan dan kemudian disinari di bawah lampu UV 254 dan 366 nm. Uji kuantitatif. Kadar Rhodamin B ditentukan dengan mengukur absorbans sampel dan larutan standar Rhodamin B menggunakan spektrofotometer KuantiVis, Spectronic 20 D+, dan Genesys 10UV. Hasil yang diperoleh dari ketiga alat tersebut kemudian dilakukan uji t dan F.
HASIL DAN PEMBAHASAN Spektrofotometer KuantiVis Berbasis Detektor Charge-Couple Device Pembuatan spektrofotometer KuantiVis menggunakan komponenkomponen yang sederhana dan harga yang terjangkau (Gambar 3). Komponenkomponen yang digunakan adalah batu baterai, lampu LED, kepingan DVD, web camera dengan detektor CCD, dan perangkat lunak berbasis web Spectral
6 Workbench. Lampu LED putih digunakan karena dapat memancarkan radiasi pada panjang gelombang sinar tampak. Pancaran radiasi lampu LED memiliki rentang panjang gelombang 400-700 nm yang dapat dilihat pada Lampiran 3. Kisi yang berupa DVD memiliki 1350 garis/mm (Wakabayashi 2006). Hal tersebut membuat DVD berpotensi sebagai monokromator dengan resolusi yang tinggi dan beberapa sudah menyatakan DVD dapat digunakan sebagai kisi difraksi (Wakabayashi 2006). Namun, kepingan DVD yang berbentuk lingkaran membuat potongan dari kepingan DVD tidak seluruhnya memiliki garis tegak lurus sehingga ketika cahaya didifraksikan kurang sempurna. Oleh sebab itu, pemotongan kepingan DVD perlu memilih bagian yang paling tegak lurus. Bagian DVD yang digunakan sebagai kisi dapat dilihat pada Lampiran 4. Kestabilan sumber daya, yaitu baterai sangat memengaruhi spektrum yang dihasilkan. Daya baterai rendah akan menghasilkan spektrum yang lebih rendah pula, begitu juga sebaliknya. Oleh sebab itu, lama pemakaian baterai perlu diatur agar daya baterai tetap stabil selama proses pengukuran.
Gambar 3 Skema spektrofotometer sinar tampak KuantiVis’ berbasis detektor charge-couple device Detektor CCD merupakan teknologi yang biasa digunakan untuk menangkap gambar. CCD berupa chip silikon yang terbentuk dari jutaan fotodioda sensitif yang disebut juga piksel. Piksel ini akan menghasilkan muatan bila cahaya mengenainya (Magnan 2003). Besarnya muatan yang dihasilkan sesuai dengan cahaya yang diterima piksel. Muatan listrik ini akan dikonversi oleh amplifier menjadi voltase dan nantinya akan diubah menjadi sinyal analog. Sinyal analog ini berupa gambar yang dapat dikonversi menjadi nilai RGB. RGB inilah yang menjadi intensitas dari sinyal spektrofotometer yang dibuat sehingga nantinya dapat dikonversi menjadi nilai absorbans (Warren J 16 April 2014, komunikasi pribadi).
7
(Magnan 2003) Gambar 4 Cara kerja charge couple device Pembuatan spektrofotometer KuantiVis diawali dengan mencari jarak optimum dari masing-masing komponen. Optimasi dilakukan agar spektrum warna dan garis yang dihasilkan jelas, tajam, memiliki intensitas yang maksimum, dan dapat ditangkap oleh detektor dengan baik. Jarak lampu-detektor perlu diatur karena jarak yang tidak tepat membuat spektrum warna menjadi tidak terdeteksi, hanya berupa warna putih seperti pada Gambar 5a dan Gambar 5b. Sebaliknya, jarak lampu-detektor yang sesuai dapat menghasilkan spektrum warna yang jelas seperti terlihat pada Gambar 5c dan 5d. Oleh sebab itu, jarak 25 cm dan jarak 30 cm berpotensi untuk digunakan pada KuantiVis sebagai jarak lampu-detektor.
c
d
Gambar 5 Spektrum warna dan garis dengan jarak lampu-detektor (a) 15 cm, (b) 20 cm, (c) 25 cm, dan (d) 30 cm
8
Gambar 6 Spektrum garis dengan jarak lampu-detektor 15 cm (putih), 20 cm (merah), 25 cm (kuning), dan 30 cm (hijau) Akan tetapi, intensitas yang dihasilkan pada jarak 30 cm masih lebih rendah dibanding jarak 25 cm seperti ditunjukkan pada Gambar 6. Berdasarkan intensitas Gambar 6 spektrum yang diperoleh tersebut maka jarak antara detektor dan lampu yang digunakan adalah 25 cm. Jarak 25 cm ini menunjukkan lensa kamera dapat menangkap spektrum warna dengan resolusi yang baik. Kalibrasi spektrofotometer KuantiVis dilakukan menggunakan lampu neon atau compact fluorescent lamp (CFL). Lampu neon dipilih karena memiliki spektrum warna yang khas. Spektrum serapan lampu neon dapat dilihat pada Lampiran 5. Spektrum lampu neon dicirikan dengan puncak serapan pada panjang gelombang 436 dan 546 nm. Puncak serapan inilah yang dijadikan acuan sebagai koreksi panjang gelombang yang diperoleh dari lampu LED spektrofotometer KuantiVis. Spectral Workbench akan mengoreksi panjang gelombang yang diperoleh dari spektrofotometer KuantiVis berdasarkan puncak serapan yang diperoleh dari lampu neon. Sistem ini berjalan sebagaimana proses alignment dalam kromatografi. Hasil Uji Kinerja Spektrofotometer Sinar Tampak ‘KuantiVis’ Linearitas Uji linearitas diperlukan pada sistem spektrofotometer KuantiVis untuk mengetahui adanya respons yang linear antara sinyal instrumen dan konsentrasi. Pengujian dilakukan dengan membuat kurva kalibrasi dari beberapa konsentrasi larutan standar merah metil. Spektrofotometer KuantiVis menghasilkan nilai koefisien determinasi sebesar 0.9629. Hasil tersebut masih belum baik bila dibandingkan dengan hasil dari Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV (Tabel 1). Namun, nilai koefisien determinasi yang sudah mendekati satu menunjukkan hubungan yang cukup proporsional antara sinyal instrumen dan konsentrasi. Nilai intersep pada spektrofotometer KuantiVis lebih besar dibandingkan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Nilai intersep yang lebih besar ini menunjukkan pengaruh matriks yang besar terhadap pengukuran (Chan et al. 2004). Sementara itu, nilai kemiringan yang lebih kecil dibandingkan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV menunjukkan sensitivitas perubahan konsentrasi terhadap sinyal instrumen masih rendah (Chan et al. 2004).
9 Tabel 1 Hasil uji linearitas Instrumen
R2
Kemiringan Intersep
KuantiVis
0.9629
0.1222
-0.2551
Spectronic 20D+
0.9985
0.1396
-0.0423
Genesys 10UV
0.9992
0.1464
-0.1290
Berdasarkan hukum Lambert-Beer, jumlah radiasi yang diserap atau diteruskan akan sebanding dengan konsentrasi suatu bahan, sama halnya dengan KuantiVis, konsentrasi akan berbanding terbalik dengan nilai RGB yang diperoleh. Apabila konsentrasi merah metil semakin tinggi maka warna komplementer yang dihasilkan akan memiliki nilai RGB yang semakin kecil. Sebaliknya, konsentrasi merah metil yang semakin rendah akan menghasilkan warna komplementer dengan nilai RGB yang semakin besar. Oleh sebab itu, deret konsentrasi dapat memengaruhi linearitas dari KuantiVis karena semakin lebar kisaran konsentrasi yang dibuat maka warna komplementer yang dihasilkan akan memiliki nilai RGB yang kurang linear antarkonsentrasi. Kisaran konsentrasi yang digunakan pada deret konsentrasi adalah 2 ppm, hal ini diduga sebagai penyebab dari linearitas yang kurang baik. Linearitas yang baik seharusnya dapat diperoleh apabila kisaran konsentrasi yang digunakan tidak terlalu besar, yaitu sekitar 1 ppm. Limit Deteksi dan Limit Kuantisasi Limit deteksi instrumen ditentukan dengan mengukur blangko, yaitu etanol sebanyak 10 kali ulangan. Limit deteksi digunakan untuk mengetahui konsentrasi terendah analit yang masih dapat dideteksi dibandingkan blangko. Berdasarkan data pada Tabel 2, KuantiVis memiliki limit deteksi yang lebih besar dibandingkan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Limit deteksi tersebut menunjukkan bahwa di bawah konsentrasi 0.6953 ppm KuantiVis tidak dapat membedakan secara nyata sinyal blangko dan analit. Sementara itu, pada konsentrasi yang sama, Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV masih dapat membedakan secara nyata antara sinyal blangko dan analit. Tabel 2 Limit deteksi dan limit kuantisasi Instrumen
LOD (ppm)
LOQ (ppm)
KuantiVis
0.6953
2.1070
Spectronic 20D+
0.1086
0.3291
Genesys 10UV
0.0584
0.1771
Limit kuantisasi merupakan konsentrasi terendah analit yang dapat dikuantisasi secara tepat dan teliti (AOAC 1998). KuantiVis memiliki limit kuantisasi sebesar 2.1070 ppm yang menandakan di bawah konsentrasi ini KuantiVis memberikan ketepatan dan ketelitian kurang baik. KuantiVis juga
10 memiliki limit kuantisasi jauh lebih besar dibandingkan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV yang ditunjukkan pada Tabel 2. Limit kuantisasi yang besar berarti memerlukan konsentrasi yang lebih tinggi dibandingkan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV untuk mengkuantisasi analit secara tepat dan teliti. Berbeda halnya bila menggunakan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV, kedua instrumen tersebut apabila menggunakan konsentrasi pada kisaran 0.6953-2.1070 ppm mampu mengkuantisasi analit secara tepat dan teliti. Limit deteksi dan kuantisasi yang masih besar menunjukkan bahwa perbandingan antara sinyal dengan derau masih kecil. Salah satu yang memengaruhi adalah tingginya tingkat derau. Derau yang tinggi dapat disebabkan beberapa hal diantaranya, yaitu detektor, sumber sinar, dan faktor lingkungan. Sumber sinar dan detektor yang dapat memancarkan dan menangkap radiasi sinar tampak menjadi salah satu faktor yang menyebabkan tingginya tingkat derau. Faktor lingkungan seperti kemungkinan masuknya sinar dari luar juga dapat memengaruhi hal tersebut. Akurasi dan Presisi Akurasi KuantiVis dinyatakan melalui persen perolehan kembali. Perolehan kembali dilakukan dengan mengukur konsentrasi standar merah metil. Rerata nilai perolehan kembali yang didapat sebesar 110.00%. Nilai perolehan kembali tersebut masih belum mendekati nilai sebenarnya dibandingkan dengan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Kedua instrumen tersebut masing-masing memiliki perolehan kembali sebesar 103.74% dan 104.66%. Perolehan kembali yang belum mendekati nilai sebenarnya dapat diterima karena masih masuk dalam rentang yang disyaratkan oleh AOAC (1998), yaitu pada rentang 80-110%. Perolehan kembali yang masih masuk dalam rentang 80-110% menunjukkan bahwa KuantiVis memiliki keakuratan yang cukup baik walaupun belum lebih baik dibandingkan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Presisi instrumen diperoleh dengan menentukan kedapatulangan, yaitu mengukur sebanyak sepuluh kali ulangan larutan standar merah metil. Presisi menggambarkan kedekatan nilai dari sederet pengukuran atau ukuran sebaran data di sekitar nilai tengahnya. Presisi lazim dituliskan sebagai simpangan baku relatif (SBR). KuantiVis memiliki nilai SBR sebesar 7.59% sementara Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV memiliki nilai SBR berturut-turut 6.38% dan 7.17%. Hasil tersebut menandakan KuantiVis belum mampu menyamai presisi dari Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Namun, KuantiVis masih memperlihatkan presisi yang baik karena masih masuk dalam kisaran yang disarankan AOAC (1998), yaitu di bawah 11%.
Penentuan Kadar Rhodamin B dalam Sampel Pacar Cina Pacar Cina berwarna merah muda yang diduga mengandung rhodamin B ditentukan kadarnya menggunakan spektrofotometer KuantiVis. Pacar cina perlu dipreparasi terlebih dahulu dengan cara maserasi menggunakan amonia dalam etanol. Selain itu, sampel juga dilakukan ekstraksi cair-cair menggunakan dietil eter untuk mengekstrak pewarna rhodamin B. Uji kualitatif juga dilakukan menggunakan metode kromatografi lapis tipis (KLT). KLT dipilih karena
11 metodenya mudah dan cepat. Sampel dan standar dapat langsung dielusi sekaligus serta secara visual dapat dengan mudah dibandingkan antara sampel dan standar. Hasil identifikasi pewarna rhodamin B melalui KLT menghasilkan warna secara visual berwarna merah muda baik pada larutan baku rhodamin B maupun sampel pacar cina. Selain itu, pada standar maupun sampel memiliki bercak tunggal berupa komponen rhodamin B. Hasil tersebut dapat dilihat dari kromatogram pada Lampiran 19. Bercak pada larutan baku rhodamin B dan sampel pacar cina juga berfluoresensi jika disinari lampu UV 254 dan 366 nm. Nilai Rf yang dimiliki larutan baku rhodamin B dan sampel pacar cina juga memiliki Rf yang sama, yaitu sebesar 0.84. Berdasarkan hasil tersebut, dapat dikatakan bahwa sampel pacar cina positif mengandung rhodamin B. Kadar rhodamin B diperoleh dari kurva kalibrasi larutan standar rhodamin B yang sebelumnya telah ditentukan menggunakan KuantiVis. Penentuan panjang gelombang maksimum ditentukan dengan melihat spektrum warna. Kadar rhodamin B yang diperoleh menggunakan KuantiVis, Spectronic 20D+, dan Genesys 10UV dapat dilihat pada Tabel 3. Kadar rhodamin B yang diperoleh pada sampel pacar cina menunjukkan bahwa pewarna tekstil digunakan sebagai pewarna makanan. Kadar yang diperoleh memang tidak terlalu besar, akan tetapi bila terakumulasi dalam tubuh maka dapat membahayakan bagi tubuh. Menurut Cahyadi (2008), penggunaan rhodamin B pada makanan dalam waktu yang lama (kronis) dapat mengakibatkan gangguan fungsi hati dan juga dapat menimbulkan kanker. Pengujian statistik juga dilakukan untuk mengetahui perbandingan perolehan kadar rhodamin B pada masing-masing instrumen. Tabel 3 Penentuan kadar rhodamin B
a
Parameter
KuantiVisa
Spectronic 20D+b
Genesys 10UVb
[Rhodamin B] (%b/b)
0.0022
0.0021
0.0022
SD
6.30E-05
3.35E-05
1.3E-05
SBR (%)
2.9077
1.5623
0.6079
Batas galat
8.75E-05
4.66E-05
1.84E-05
Rhodamin B diukur pada panjang gelombang 563 nm Rhodamin B diukur pada panjang gelombang 558 nm
b
Pengujian statistik dilakukan dengan uji beda nyata menggunakan varians dan rerata sampel dari KuantiVis, Spectronic 20D+, dan Genesys 10UV pada taraf kepercayaan 95% yang dapat dilihat pada Tabel 4. Hasil uji F antara spektrofotometer dan Spectronic 20D+ menunjukkan Fhitung lebih kecil dibandingkan Ftabel. Hal ini menandakan bahwa varians hasil dari kedua alat tidak berbeda nyata. Sementara hasil uji F antara KuantiVis dan Genesys 10UV memperlihatkan Fhitung juga lebih kecil dibandingkan Ftabel. Hal ini juga menunjukkan bahwa varians hasil dari KuantiVis dan Genesys 10UV tidak berbeda nyata. Berdasarkan hal tersebut, dapat dikatakan bahwa KuantiVis memiliki ketelitian yang tidak berbeda nyata dengan kedua instrumen lainnya. Uji t antara KuantiVis dan Spectronic 20D+ maupun Genesys menunjukkan thitung
12 lebih kecil dari ttabel. Hasil ini menunjukkan rerata dari KuantiVis dengan Spectronic 20D+ maupun Genesys 10UV tidak berbeda nyata sehingga dapat dikatakan KuantiVis memiliki akurasi yang masih dapat diterima dengan baik. Secara keseluruhan dapat dikatakan penentuan kadar rhodamin B menggunakan spektrofotometer KuantiVis menunjukkan kinerja yang baik karena pada taraf kepercayaan 95% baik uji t maupun uji F diperoleh hasil yang tidak berbeda nyata. Tabel 4 Hasil uji t dan uji F pada SK 95% Uji t
Uji F
Instrumen thitung KuantiVis dengan Spectronic 20D+ KuantiVis dengan Genesys 10UV
ttabel
0.5614
Fhitung
Ftabel
0.2500 2.7800
0.5548
9.6050 0.0110
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Pengembangan spektrofotometer KuantiVis menggunakan komponen yang sederhana dengan pengolah data berbasis web Spectral Workbench telah dilakukan. Pengukuran kinerja analitik menggunakan standar merah metil dalam etanol menunjukkan linearitas dengan koefisien determinasi (R2) 0.9629, limit deteksi 0.6953 ppm, limit kuantisasi 2.1070 ppm, akurasi dengan perolehan kembali 110.00%, dan presisi dengan SBR 7.59%. Nilai tersebut menunjukkan hasil yang cukup baik karena telah memenuhi kriteria dari lembaga terkait walaupun belum menyamai hasil dari Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV. Aplikasi spektrofotometer sinar tampak dengan mengidentifikasi rhodamin B dalam pacar cina menunjukkan kadar rhodamin B sebesar 0.0022 (%b/b). Evaluasi hasil menggunakan uji t dan uji F terhadap kadar rhodamin B KuantiVis dibanding hasil pengukuran dengan Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV menunjukkan kadar yang tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%.
Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dalam mengembangkan spektrofotometer sinar tampak berbasis detektor CCD diantaranya, yaitu kualitas dari detektor CCD dan kisi yang digunakan perlu ditingkatkan lagi agar memperoleh spektrum dengan resolusi yang baik, stabilitas dari baterai yang digunakan juga perlu diperhatikan, serta perlu diukur perbandingan antara sinyal dan derau.
13
DAFTAR PUSTAKA Albert DR, Todt MA, Davis HF. 2012. A low-cost quantitative absorption spectrophotometer. J Chem Educ. 89:1432-1435. doi: 10.1021/ed200829d. [AOAC] Association of Analytical Communities. 1998. AOAC Perr-Verified Methods Program. Arlington (US): AOAC International. Cahyadi W. 2008. Analisis & Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan. Jakarta (ID): Bumi Aksara. Chan CC, Lam H, Lee YC, Zhang X. 2004. Analytical Method Validation and Instrument Performance Verification. New Jersey (US): J wiley. Fatimah I. 2003. Analisis fenol dalam sampel air menggunakan spektrofotometri derivatif. Logika. 9(10):21-29. Fatmawati Y. 2008. Kombinasi spectrum ultraviolet dan model kalibrasi multivariat untuk penentuan simultan kafein, vitamin B1, B2, dan B6 [skripsi]. Bogor (ID): Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Harvey D. 2000. Modern Analytical Chemistry. Amerika Serikat (US): Mc-GrawHill. Kaunang J, Fatimawali, Fatimah F. 2012. Identifikasi dan penetapan kadar pengawet benzoat pada saus tomat produksi lokal yang beredar di pasaran kota Manado. Pharmacon. 25-31. Magnan P. 2003. Detection of visible photons in CCD and CMOS: a comparative view. Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A. 504: 199-212. Niece BK, Lourigan GA. 2006. Simultaneous display of spectral images and graphs using a web camera and fiber-optic spectrophotometer. J Chem Educ. 83(5):761-764. Publiclab. 2013. Desktop Spectrometry Kit [internet]. [diakses 2014 Januari 10]. Tersedia dari: http://www.publiclab.org/wiki/dsk. Quagliano JM, Marks CA. 2013. Demystifying spectroscopy with secondary students: designing and using a custom-built spectrometer. J Chem Educ. 90(10):1409-1410. doi: 10.1021/ed3007499. Rusli R. 2012. Penetapan kadar boraks pada mie basah yang beredar di pasar Ciputat dengan metode spektrofotometri UV-Vis menggunakan pereaksi kurkumin [skripsi]. Jakarta (ID): Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah. Seney CS, Sinclair KV, Bright RM, Momoh PO, Bozeman AD. 2005. Development of a multiple-element flame emission spectrometer using CCD detection. J Chem Educ. 82(12):1826-1829. Silalahi J, Rahman F. 2011. Analisis rhodamin B pada jajanan anak sekolah dasar di Kabupaten Labuan Batu Selatan Sumatera Utara. J Indon Med Assoc. 61(7):293-298. Sukadana IM. Senyawa antibakteri golongan flavonoid dari buah belimbing manis (Averrhoa carambola Linn. L). J Kimia. 3(2):109-116. Thal MA, Samide MJ. 2001. Applied electronics: construction of a simple spectrophotometer. J Chem Educ. 78(11):1510-1512. Wakabayashi F. 2006. A dvd spectroscope: a simple, high-resolution classroom spectroscope. J Chem Educ. 83(1):56-58.
14 Widiatmoko E, Widayani, Budiman M, Abdullah M, Khairurrijal. 2011. A simple spectrophotometer using common materials and a digital camera. Physics Educ. 46(3):332-339. doi: 10.1088/0031-9120/46/3/014. Yamlean PVY. 2011. Identifikasi dan penetapan kadar rhodamin B pada jajanan kue berwarna merah muda yang beredar di kota Manado. J Ilmiah Sains. 11(2):289-295. Yanti N. 2006. Metode cepat kuantifikasi terfenadin dalam sediaan farmasi secara spektrofotometri derivatif ultraviolet [skripsi]. Bogor (ID): Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
15
LAMPIRAN Lampiran 1 Bagan alir penelitian Tahap 1 Pembuatan dan uji kinerja analitik spektrofotometer ‘KuantiVis’ Spektrofotometer sinar tampak
Spectronic 20D+ dan Genesys 10UV
Batas deteksi
Uji kinerja analitik
Batas kuantisasi
Linearitas
Presisi
Akurasi
Tahap 2 Ekstraksi dan penentuan kadar rhodamin B Pacar cina maserasi Ekstrak rhodamin B diuapkan T= 65 °C Ekstrak pekat rhodamin B Ekstraksi cair-cair dengan dietil eter Ekstrak eter Ekstraksi cair-cair dengan NaOH 0.5% Ekstrak eter Ekstraksi cair-cair dengan HCl Analisis dengan KLT
Ekstrak HCl Analisis dengan spektrofotometer sinar tampak, Spectronic 20D+, dan Genesys 10UV Kadar rhodamin B Uji T dan Uji F
16
Lampiran 2 Skema Spectronic 20D+ dan genesys 10UV Skema Spectronic 20D+
Skema Genesys 10UV
Lampiran 3 Spektrum pancaran radiasi lampu LED
17 Lampiran 4 Pemilihan bagian DVD untuk dijadikan kisi
(Widiatmoko et al. 2011)
Lampiran 5 Spektrum warna dan garis lampu neon (CFL)
Lampiran 6 Penentuan panjang gelombang maksimum merah metil Genesys 10UV
Panjang gelombang maksimum =
494 + 496 2
= 495 nm
18 Lampiran 7 Linearitas standar merah metil Genesys 10UV (λ=495 nm) Absorbans
Konsentrasi MM (ppm)
1
2
3
4
5
6
3 PPM
0.3220
0.2970
0.2910
0.2900
0.3280
0.3360
0.3107
5 PPM
0.6020
0.6250
0.5870
0.6160
0.6090
0.6230
0.6103
7 PPM
0.8780
0.8650
0.8670
0.8670
0.9220
0.9040
0.8838
9 PPM
1.1620
1.1860
1.1720
1.1720
1.2220
1.2120
1.1877
10 PPM
1.3250
1.3280
1.3290
1.3320
1.3690
1.3660
1.3415
Kemiringan
0.1422
0.1457
0.1476
0.1464
0.1497
0.1470
0.1464
Intersep
-0.1093
-0.1304
-0.1547
-0.1404
-0.1281
-0.1111
-0.1290
0.9995
0.9979
0.9997
0.9985
0.9997
0.9996
0.9992
2
R
Rerata
19 Lampiran 8 Linearitas standar merah metil Spectronic 20D+ (λ=495 nm) Ulangan
1
2
3
4
5
6
Rerata
Konsentrasi MM (ppm)
%T
A
Aterkoreksi
Blangko
78.60
0.1046
3.0000
34.00
0.4685
0.3639
5.0000
17.40
0.7595
0.6549
7.0000
9.20
1.0362
0.9316
9.0000
5.20
1.2840
1.1794 1.3156
10.0000
3.80
1.4202
Blangko
78.40
0.1057
3.0000
35.80
0.4461
0.3404
5.0000
16.40
0.7852
0.6795
7.0000
9.40
1.0269
0.9212
9.0000
4.80
1.3188
1.2131
10.0000
3.60
1.4437
1.3380
Blangko
77.00
0.1135
3.0000
33.20
0.4789
0.3654
5.0000
16.40
0.7852
0.6716
7.0000
8.80
1.0555
0.9420
9.0000
4.60
1.3372
1.2237
10.0000
3.40
1.4685
1.3550
Blangko
78.60
0.1046
3.0000
34.00
0.4685
0.3639
5.0000
17.20
0.7645
0.6599
7.0000
8.60
1.0655
0.9609
9.0000
5.00
1.3010
1.1965
10.0000
3.80
1.4202
1.3156
Blangko
78.80
0.1035
3.0000
33.20
0.4789
0.3754
5.0000
16.80
0.7747
0.6712
7.0000
8.40
1.0757
0.9722
9.0000
4.40
1.3565
1.2531
10.0000
3.40
1.4685
1.3650
Blangko
78.40
0.1057
3.0000
33.40
0.4763
0.3706
5.0000
17.00
0.7696
0.6639
7.0000
8.80
1.0555
0.9498
9.0000
4.60
1.3372
1.2316
10.0000
3.40
1.4685
1.3628
Kemiringan
Intersep
R2
0.1350
-0.0292
0.9991
0.1408
-0.0589
0.9971
0.1408
-0.0461
0.9994
0.1361
-0.0260
0.9969
0.1428
-0.0438
0.9987
0.1420
-0.0498
0.9998
0.1396
-0.0423
0.9985
20 Lanjutan Lampiran 8 Contoh perhitungan: log %T
log 34.00
A = - 100 = - 100 = 0.4685 Aterkoreksi = Astandar – Ablangko = 0.4685 – 0.1046 = 0.3639
Lampiran 9 Penentuan panjang gelombang maksimum merah metil KuantiVis Spektrum warna berbagai konsentrasi larutan standar MM
Intensitas
Panjang gelombang (nm)
Blangko
3 ppm
5 ppm
7 ppm
9 ppm
10 ppm
490
164
101
80
55
26
17
491
164
101
81
55
27
17
492
165
101
80
54
26
17
493
167
103
80
54
26
17
494
168
100
79
54
25
17
495
171
113
80
56
25
17
496
174
103
79
57
24
17
497
174
106
81
58
24
18
498
176
106
83
59
23
16
498
176
107
84
60
26
18
499
176
111
86
62
28
19
500
176
113
87
63
30
22
501
176
114
91
64
34
21
502
176
119
93
66
36
23
503
177
120
96
68
36
23
504
176
123
98
70
38
25
505
176
124
98
72
37
25
21 Lanjutan lampiran 9 Panjang gelombang (nm) 490 491 492 493 494 495 496 497 498 498 499 500 501 502 503 504 505
Intensitas (%) Blangko
3 ppm
5 ppm
7 ppm
9 ppm
10 ppm
63.81 63.81 64.20 64.98 65.37 66.54 67.70 67.70 68.48 68.48 68.48 68.48 68.48 68.48 68.87 68.48 68.48
39.30 39.30 39.30 40.08 38.91 43.97 40.08 41.25 41.25 41.63 43.19 43.97 44.36 46.30 46.69 47.86 48.25
31.13 31.52 31.13 31.13 30.74 31.13 30.74 31.52 32.30 32.68 33.46 33.85 35.41 36.19 37.35 38.13 38.13
21.40 21.40 21.01 21.01 21.01 21.79 22.18 22.57 22.96 23.35 24.12 24.51 24.90 25.68 26.46 27.24 28.02
10.12 10.51 10.12 10.12 9.73 9.73 9.34 9.34 8.95 10.12 10.89 11.67 13.23 14.01 14.01 14.79 14.40
6.61 6.61 6.61 6.61 6.61 6.61 6.61 7.00 6.23 7.00 7.39 8.56 8.17 8.95 8.95 9.73 9.73
Contoh perhitungan: I 164 %I = 257 ×100% = 257 ×100% = 63.81% Panjang gelombang (nm) 490 491 492 493 494 495 496 497 498 498 499 500 501 502 503 504 505
Absorbans 3 ppm
5 ppm
7 ppm
9 ppm
10 ppm
0.2105 0.2105 0.2132 0.2099 0.2253 0.1799 0.2277 0.2152 0.2202 0.2161 0.2002 0.1924 0.1886 0.1700 0.1688 0.1556 0.1521
0.3118 0.3064 0.3144 0.3196 0.3277 0.3299 0.3429 0.3321 0.3264 0.3212 0.3110 0.3060 0.2865 0.2770 0.2657 0.2543 0.2543
0.4745 0.4745 0.4851 0.4903 0.4929 0.4848 0.4847 0.4771 0.4747 0.4674 0.4531 0.4462 0.4393 0.4260 0.4155 0.4004 0.3882
0.7999 0.7835 0.8025 0.8077 0.8274 0.8351 0.8603 0.8603 0.8838 0.8305 0.7984 0.7684 0.7140 0.6892 0.6917 0.6657 0.6773
0.9844 0.9844 0.9870 0.9923 0.9949 1.0025 1.0101 0.9853 1.0414 0.9902 0.9668 0.9031 0.9233 0.8838 0.8862 0.8476 0.8476
Contoh perhitungan: A = log
%Iblangko %Istandar
63.81
= log 39.30 = 0.2105
Panjang gelombang maksimum 495 nm
Kemiringan
Intersep
R2
0.1111 0.1103 0.1111 0.1121 0.1115 0.1178 0.1140 0.1136 0.1203 0.1125 0.1104 0.1033 0.1031 0.1002 0.1013 0.0978 0.0989
-0.1992 -0.1981 -0.1953 -0.1984 -0.1844 -0.2348 -0.1901 -0.1983 -0.2291 -0.1999 -0.2046 -0.1791 -0.1906 -0.1919 -0.2029 -0.2003 -0.2087
0.9442 0.9419 0.9478 0.9514 0.9475 0.9600 0.9414 0.9450 0.9322 0.9391 0.9420 0.9534 0.9401 0.9492 0.9429 0.9480 0.9448
22 Lampiran 10 Linearitas standar merah metil KuantiVis (λ=495 nm) Ulangan
1
2
3
4
5
6
Rerata
Konsentrasi MM (ppm)
I
%I
Blangko
171
66.54
3.0000
113
43.97
0.1799
5.0000
80
31.13
0.3299
7.0000
56
21.79
0.4848
9.0000
25
9.73
0.8351
10.0000
17
6.61
1.0025
Blangko
160
62.26
3.0000
105
40.86
0.1829
5.0000
71
27.63
0.3529
7.0000
50
19.46
0.5051
9.0000
22
8.56
0.8617
10.0000
16
6.23
1.0000
Blangko
152
59.14
3.0000
100
38.91
0.1818
5.0000
71
27.63
0.3306
7.0000
48
18.68
0.5006
9.0000
21
8.17
0.8596
10.0000
14
5.45
1.0357
Blangko
161
62.65
3.0000
105
40.86
0.1856
5.0000
74
28.79
0.3376
7.0000
48
18.68
0.5256
9.0000
21
8.17
0.8846
10.0000
14
5.45
1.0607
Blangko
169
65.76
3.0000
111
43.19
0.1826
5.0000
79
30.74
0.3303
7.0000
54
21.01
0.4955
9.0000
22
8.56
0.8855
10.0000
17
6.61
0.9974
Blangko
147
57.20
3.0000
114
44.36
0.1104
5.0000
70
27.24
0.3222
7.0000
52
20.23
0.4513
9.0000
21
8.17
0.8451
10.0000
14
5.45
1.0212
A
Kemiringan
Intersep
R2
0.1178
-0.2348
0.9600
0.1179
-0.2211
0.96849
0.1225
-0.2516
0.9604
0.1260
-0.2579
0.9653
0.1204
-0.2408
0.9613
0.1286
-0.3244
0.9617
0.1222
-0.2551
0.9629
23 Lanjutan lampiran 10 Contoh perhitungan: I 113 %I = 257 ×100% = 257 ×100% = 43.97% A = log
%Iblangko %Istandar
66.54
= log 43.97 = 0.1799
Lampiran 11 Limit deteksi (LOD) dan limit kuantisasi (LOQ) Ulangan
Spektrofotometer sinar tampak I %I A
%T
A
Genesys 10UV A
Spectronic 20D+
1
171
66.54
0.1769
80.40
0.0947
0.0550
2
160
62.26
0.2058
78.40
0.1057
0.0550
3
152
59.14
0.2281
77.00
0.1135
0.0560
4
161
62.65
0.2031
78.60
0.1046
0.0590
5
169
65.76
0.1820
78.80
0.1035
0.0590
6
147
57.20
0.2426
78.40
0.1057
0.0590
7
170
66.15
0.1795
78.20
0.1068
0.0580
8
177
68.87
0.1620
78.20
0.1068
0.0600
9
155
60.31
0.2196
78.80
0.1035
0.0630
10
168
65.37
0.1846
78.60
0.1046
0.0610
Rerata
0.1984
0.1049
0.0585
SD
0.0257
0.0046
0.0026
Kemiringan
0.1222
0.1396
0.1464
LOD
0.6953
0.1086
0.0584
LOQ
2.1070
0.3291
0.1771
Contoh perhitungan: I × 257 171 × 257 %I = 100 = 100 = 66.54% %I
A = -log 100 = -log SD
66.54 100
= 0.1769 0.0257
LOD = 3.3 × kemiringan = 3.3 × 0.1222 = 0.6953 ppm SD
0.0257
LOQ = 10 × kemiringan = 10 × 0.1222 = 2.1070 ppm
24 Lampiran 12 Kurva kalibrasi KuantiVis Konsentrasi MM (ppm)
I
%I
Blangko
174
67.70
4.0000
110
42.80
0.1992
5.0000
92
35.80
0.2768
6.0000
79
30.74
0.3429
7.0000
67
26.07
0.4145
8.0000
59
22.96
0.4697
Aterkoreksi
Kemiringan
Intersep
R2
0.0679
-0.0667
0.9971
Contoh perhitungan: I × 257 174 × 257 %I = 100 = 100 = 67.70% %I
67.70
A = log %Iblangko = log 42.80 = 0.1992 standar
Lampiran 13 Kurva kalibrasi Genesys 10UV Konsentrasi MM (ppm)
A
4.0000
0.3630
5.0000
0.4780
6.0000
0.6150
7.0000
0.7320
8.0000
0.8350
Kemiringan
Intersep
R2
0.1198
-0.1142
0.9979
Lampiran 14 Kurva kalibrasi Spectronic 20D+ Konsentrasi MM (ppm)
%T
A
4.0000
38.80
0.4112
5.0000
29.40
0.5317
6.0000
21.80
0.6615
7.0000
16.40
0.7852
8.0000
12.80
0.8928
Contoh perhitungan: %T 38.80 A = -log 100 = -log 100 = 0.4112
Kemiringan
Intersep
R2
0.1217
-0.0736
0.9991
25 Lampiran 15 Akurasi dan presisi KuantiVis Ulangan
I
%I
A
Konsentrasi terukur (ppm)
Blangko 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rerata SD SBR
163 88 86 85 84 72 81 76 79 80 75
63.42 34.24 33.46 33.07 32.68 28.02 31.52 29.57 30.74 31.13 29.18
0.2677 0.2777 0.2828 0.2879 0.3549 0.3037 0.3314 0.3146 0.3091 0.3371
4.9261 5.0732 5.1480 5.2237 6.2100 5.4564 5.8640 5.6164 5.5359 5.9488
Perolehan kembali (%) 98.52 101.46 102.96 104.47 124.20 109.13 117.28 112.33 110.72 118.98 110.00 8.34 7.59
Contoh perhitungan: I × 257 174 × 257 %I = 100 = 100 = 67.70% %I
67.70
A = log %Iblangko = log 34.24 = 0.2961 standar
A-intersep
0.2961-(-0.0667)
Konsentrasi terukur = kemiringan = Perolehan kembali =
= 5.3439 ppm
0.0679
konsentrasi terukur konsentrasi awal
5.3439
×100% = 5.0000 ×100% =106.88%
Lampiran 16 Akurasi dan presisi Spectronic 20D+ Ulangan
%T
A
Konsentrasi terukur (ppm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rerata SD SBR
30.20 29.00 29.40 28.40 21.80 27.60 26.20 28.80 28.80 27.80
0.5200 0.5376 0.5317 0.5467 0.6615 0.5591 0.5817 0.5406 0.5406 0.5560
4.8784 5.0231 4.9742 5.0978 6.0418 5.1997 5.3855 5.0478 5.0478 5.1740
Perolehan kembali (%) 97.57 100.46 99.48 101.96 120.84 103.99 107.71 100.96 100.96 103.48 103.74 6.61 6.38
Contoh perhitungan: %T 30.20 A = -log 100 = -log 100 = 0.5200 A - intersep
Konsentrasi terukur = kemiringan = Perolehan kembali =
0.5200-(-0.0736)
konsentrasi terukur konsentrasi awal
0.1217
= 4.8784 ppm
4.8784
×100% = 5.0000 ×100% = 97.57%
26 Lampiran 17 Akurasi dan presisi Genesys 10UV Ulangan
A
Konsentrasi terukur (ppm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rerata SD SBR
0.4690 0.4950 0.4880 0.5010 0.6300 0.5160 0.5360 0.4960 0.4880 0.5080
4.8681 5.0851 5.0267 5.1352 6.2120 5.2604 5.4274 5.0935 5.0267 5.1937
Perolehan kembali (%) 97.36 101.70 100.53 102.70 124.24 105.21 108.55 101.87 100.53 103.87 104.66 7.51 7.17
Contoh perhitungan: A - intersep
Konsentrasi terukur = kemiringan = Perolehan kembali =
0.4690-(-0.1142)
konsentrasi terukur konsentrasi awal
0.1198
= 4.8681 ppm
4.8681
×100% = 5.0000 ×100% = 97.36%
Lampiran 18 Gambar sampel pacar cina dan ekstrak rhodamin B dalam HCl
Pacar cina yang digunakan
Ekstrak rhodamin B dalam HCl 0.1 N
27 Lampiran 19 Hasil uji kualitatif rhodamin B secara kromatografi lapis tipis
Hasil analisis KLT
Sampel
Bercak
Standar Tunggal rhodamin B Pacar cina Tunggal Jarak tempuh eluen = 6.9 cm
Jarak tempuh (cm)
Rf
Warna bercak
5.8
0.84
Merah muda
5.8
0.84
Merah muda
Contoh perhitungan: Jarak tempuh bercak Rf standar rhodamin B = Jarak tempuh eluen =
5.8 6.9
= 0.84
28 Lampiran 20 Panjang gelombang maksimum rhodamin B Genesys 10UV
λmaks
Panjang gelombang maksimum 558 nm
29 Lampiran 21 Penentuan panjang gelombang maksimum rhodamin B KuantiVis
Intensitas
Panjang gelombang (nm)
Blangko
1 ppm
2 ppm
3 ppm
4 ppm
5 ppm
555
169
133
102
94
86
69
556
171
130
95
94
82
67
557
172
130
95
94
79
64
558
170
128
94
93
78
62
559
170
128
94
91
76
60
560
172
126
93
90
74
61
561
172
126
93
86
71
55
562
170
116
94
85
71
57
563
170
116
94
82
67
54
564
168
113
94
82
69
53
565
168
113
96
82
68
53
566
169
114
99
84
69
53
567
169
115
99
85
71
54
568
166
119
104
87
73
60
569
167
120
107
90
74
56
570
164
124
112
92
78
59
30 Lanjutan lampiran 21 Intensitas (%)
Panjang gelombang (nm)
Blangko
1 ppm
2 ppm
3 ppm
4 ppm
5 ppm
555
65.76
51.75
39.69
36.58
33.46
26.85
556
66.54
50.58
36.96
36.58
31.91
26.07
557
66.93
50.58
36.96
36.58
30.74
24.90
558
66.15
49.81
36.58
36.19
30.35
24.12
559
66.15
49.81
36.58
35.41
29.57
23.35
560
66.93
49.03
36.19
35.02
28.79
23.74
561
66.93
49.03
36.19
33.46
27.63
21.40
562
66.15
45.14
36.58
33.07
27.63
22.18
563
66.15
45.14
36.58
31.91
26.07
21.01
564
65.37
43.97
36.58
31.91
26.85
20.62
565
65.37
43.97
37.35
31.91
26.46
20.62
566
65.76
44.36
38.52
32.68
26.85
20.62
567
65.76
44.75
38.52
33.07
27.63
21.01
568
64.59
46.30
40.47
33.85
28.40
23.35
569
64.98
46.69
41.63
35.02
28.79
21.79
570
63.81
48.25
43.58
35.80
30.35
22.96
Contoh perhitungan: I × 257 169 × 257 %I = 100 = 100 = 65.76% Panjang gelombang (nm) 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570
Absorbans 1 ppm
2 ppm
3 ppm
4 ppm
5 ppm
0.1040 0.1191 0.1216 0.1232 0.1232 0.1352 0.1352 0.1660 0.1660 0.1722 0.1722 0.1710 0.1672 0.1446 0.1435 0.1214
0.2193 0.2553 0.2578 0.2573 0.2573 0.2670 0.2670 0.2573 0.2573 0.2522 0.2430 0.2323 0.2323 0.2031 0.1933 0.1656
0.2548 0.2599 0.2624 0.2620 0.2714 0.2813 0.3010 0.3010 0.3166 0.3115 0.3115 0.3036 0.2985 0.2806 0.2685 0.2511
0.2934 0.3192 0.3379 0.3384 0.3496 0.3663 0.3843 0.3792 0.4044 0.3865 0.3928 0.3890 0.3766 0.3568 0.3535 0.3227
0.3890 0.4069 0.4293 0.4381 0.4523 0.4502 0.4952 0.4746 0.4981 0.5010 0.5010 0.5036 0.4955 0.4420 0.4745 0.4440
Contoh perhitungan: %I
65.76
A = log %Iblangko = log 51.75 = 0.1040 standar
Kemiringan
Intersep
R2
0.0644 0.0640 0.0696 0.0711 0.0750 0.0729 0.0837 0.0739 0.0811 0.0792 0.0807 0.0822 0.0801 0.0749 0.0822 0.0802
0.0589 0.0802 0.0731 0.0706 0.0657 0.0812 0.0654 0.0939 0.0851 0.0871 0.0819 0.0733 0.0737 0.0608 0.0400 0.0203
0.9545 0.9246 0.9389 0.9400 0.9526 0.9573 0.9724 0.9875 0.9951 0.9862 0.9904 0.9843 0.9819 0.9961 0.9755 0.9755
31 Lampiran 22 Kurva kalibrasi larutan standar rhodamin B KuantiVisa
Konsentrasi rhodamin B (ppm)
I
%I
Blangko
170
66.15
1.0000
116
2.0000
Spectronic 20D+b
Genesys 10UVb
A
%T
A
A
45.14
0.1660
68.80
0.1624
0.1750
94
36.58
0.2573
45.00
0.3468
0.3830
3.0000
82
31.91
0.3166
31.60
0.5003
0.5600
4.0000
67
26.07
0.4044
21.60
0.6655
0.7630
5.0000
54
21.01
0.4981
15.60
0.8069
0.9440
Kemiringan
0.0811
0.1608
0.1918
Intersep
0.0851
0.0141
-0.0104
0.9951
0.9981
0.9994
2
R
Keterangan: a = Panjang gelombang 563 nm b = Panjang gelombang 558 nm Contoh perhitungan: I × 257 170 × 257 %I = 100 = 100 = 66.15% %Iblangko
A = log %I
standar
%T
66.15
= log 45.14 = 0.1660
A = -log 100 = -log
68.80 100
= 0.1624
32 32
Lampiran 23 Penentuan kadar rhodamin B KuantiVisa
Spectronic 20D+b
Genesys 10UVb
A
[Rhoda min B] (ppm)
[Rhodamin B] (%b/b)
%T
A
[Rhodamin B] (ppm)
[Rhodamin B] (%b/b)
A
[Rhodamin B] (ppm)
[Rhodamin B] (%b/b)
36.58
0.2573
2.1228
0.0021
42.80
0.3686
2.2043
0.0022
0.4130
2.2075
0.0022
94
36.58
0.2573
2.1228
0.0021
44.00
0.3565
2.1296
0.0021
0.4060
2.1710
0.0022
92
35.80
0.2667
2.2380
0.0022
44.20
0.3546
2.1174
0.0021
0.4090
2.1867
0.0022
4
92
35.80
0.2667
2.2380
0.0022
43.80
0.3585
2.1420
0.0021
0.4090
2.1867
0.0022
5
94
36.58
0.2573
2.1228
0.0021
43.60
0.3605
2.1543
0.0022
0.4080
2.1814
0.0022
Ulangan
I
%I
Blangko
170
66.15
1
94
2 3
Rerata
0.0022
SD
6.30E-05
3.35E-05
1.33E-05
SBR
2.9077 8.75E-05
1.5623 4.66E-05
0.6079 1.84E-05
Batas galat
Keterangan:
a = panjang gelombang 563 nm b = panjang gelombang 558 nm
Contoh perhitungan: I × 257 170 × 257 %I = 100 = 100 = 66.15% %Iblangko
A = log %I
standar
%T
66.15
= log 36.58 = 0.2573
A = -log 100 = -log
42.80 100
= 0.3686
0.0021
0.0022
33 Lanjutan lampiran 23 A - intersep
[Rhodamin B] = kemiringan = [Rhodamin B] = Batas galat =
2.1228 mg/L
0.2573 - 0.0851
×
0.0811 1g
5.0088 g 103 mg t ×SD 2.78 × 6.30E-05
=
n-1
4
= 2.1228 ppm
× 0.05 L = 0.0021 %b/b
= 8.75E-05 ppm
34
RIWAYAT HIDUP Penulis lahir di Bogor pada tanggal 7 Pebruari 1993. Penulis merupakan anak pertama dari pasangan Ukat dan Asanih. Penulis lulus dari Sekolah Menengah Atas Negeri 5 Bogor pada tahun 2010 dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi Ujian Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Selama menjalani perkuliahan, penulis aktif di organisasi Ikatan Mahasiswa Kimia (IMASIKA) pada tahun 2011/2012 dan 2012/2013. Pada bulan JuliAgustus 2013 penulis mengikuti kegiatan Praktik Lapangan di Pusat Pendidikan dan Pelatihan Minyak dan Gas Bumi, Cepu, Blora, Jawa Tengah dengan judul Analisis Logam Hg dan Ni dalam Sedimen Sungai Cilacap di Sekitar Pabrik X dengan Spektroskopi Serapan Atom. Selama menjadi mahasiswa penulis juga pernah menjadi asisten praktikum Asas Kimia Analitik dan praktikum Analisis Instrumental. Pada tahun 2013, penulis mendapatkan dana hibah dari DIKTI untuk program kreativitas mahasiswa (PKM) yang berjudul Steak Loba.
