Spektrofotometri Serapan Atom I.
Tujuan
II.
Menentukan kepekaan dan daerah konsentrasi analisis logam Cu pada panjang gelombang 324.7 nm Menentukan pengaruh spesi lain, matriks, dan nyala api pada larutan Ca2+ 10 ppm Menentukan kadar kalsium dalam sampel air.
Teori Dasar Metoda spektrofotometri serapan atom merupakan suatu metoda analisis kuantitatif yang menjadikan serapan atas energi cahaya sebagai parameter utama dalam pengukuran. Sesuai dengan namanya, yang melakukan penyerapan atas energi cahaya ini adalah atom-atom dalam keadaan tingkat energi dasarnya. Oleh karena itu, untuk dapat melakukan pengukuran dengan metoda ini diperlukan suatu proses atomisasi analit dari larutannya. Pengatoman ini dapat dilakukan dengan berbagai cara. Dua mcara atomisasi yang umum digunakan adalah dengan menggunakan nyala dan elektrotermal (David Harvey, 2000). Cara atomisasi yang digunakan dalam percobaan ini adalah dengan menggunakan nyala. Pengukuran dengan memanfaatkan serapan atas energi cahaya ini menerapkan hukum Lambert-Beer. Hukum Lambert-Beer menyatakan bahwa konsentrasi suatu zat yang menyerap cahaya berbanding lurus dengan serapan yang zat tersebut lakukan. Berikut adalah persamaan yang dikemukakan oleh Lambert-Beer.
A=∈ . b .C Dengan A merupakan absorbansi, ε merupakan absorptivitas molar, b merupakan panjang jalan sinar, dan C merupakan konsentrasi zat penyerap warna. Biasanya, jika dilakukan pengukuran atas serapan oleh larutan berwarna, b merupakan nilai lebarnya kuvet. Berbeda dengan hal itu, dalam percobaan ini b merupakan lebarnya celah keluar nyala pada bagian atomizer. III.
Data Pengamatan 1. Penentuan kepekaan analisis Cu Larutan 1 2 3 4 5 6 7
Konsentrasi (ppm) 1 2 5 8 10 12 15
Absorbansi 0.0647 0.1055 0.3248 0.3063 0.4220 0.5571 0.7060 2
8 9 Sampel 1 Sampel 2
20 30 0 0.149
0.8695 1.2462 0 0.0084
2. Gangguan aluminium dan analisis kalsium Larutan Ca2+ Ca2+ + SO42Ca2+ + Sr2+ 2+ Ca + SO42- + Sr2+ Ca2+ + Al3+ 2+ Ca + Al3+ + Sr2+ Ca2+ + KCl Ca2+ + KCl + Sr2+ Ca2+ + Sr2+ + matriks Fe Ca2+ + Sr2+ nyala reduksi Ca2+ + Sr2+ nyala oksidasi Ca2+ tinggi api “5” Ca2+ tinggi api “9”
Konsentrasi (ppm) 10 10; 100 10; 5000 10; 100; 5000 10; 100 10; 100; 5000 10; 100 10; 100; 5000
Absorbansi 0.0002 0.1310 0.1262 0.0788 0.1015 0.0700 0.0800 0.0150
10; 5000
0.0644
10; 5000
0.1066
10; 5000
0.0758
10 10
0.0739 0.0731
3. Penentuan kadar kalsium dalam sampel Larutan 1 2 3 4 5
IV.
konsentrasi (ppm) 2 4 6 8 10 Sampel
Absorbansi 0.0181 0.0311 0.0420 0.0604 0.0737 0.1093
Pengolahan Data 1. Penentuan kepekaan analisis Cu Dialurkan kurva konsentrasi standar Cu terhadap absorbansi dan didapatkan hasil sebagai berikut:
3
Kurva Kepekaan Analisis Cu 1.4 1.2
f(x) = 0.04x + 0.04 R² = 0.99
1 0.8
Absorbansi 0.6 0.4 0.2 0 0
5
10
15
20
25
30
35
Konsentrasi (ppm)
kepekaan
( S )=
0.0044 0.0044 = =0.107 tg α 0.0409
Daerah konsentrasi akan ditentukan dengan memasukkan nilai
y=0.2
dan
y=0.8
sehingga didapatkan untuk
y=0.2
0.2=0.0409 x +0.0438
x=3.82 ppm untuk
y=0.8
0.8=0.0409 x +0.0438 x=18.49 ppm
2. Gangguan terhadap perbedaan nilai Absorbansi Larutan Ca2+ Ca2+ + SO42Ca2+ + Sr2+ 2+ Ca + SO42- + Sr2+ Ca2+ + Al3+ 2+ Ca + Al3+ + Sr2+ Ca2+ + KCl Ca2+ + KCl + Sr2+ Ca2+ + Sr2+ + matriks Fe Ca2+ + Sr2+ nyala
Konsentrasi (ppm) 10 10; 100 10; 5000 10; 100; 5000 10; 100 10; 100; 5000 10; 100 10; 100; 5000
Absorbansi 0.0002 0.1310 0.1262 0.0788 0.1015 0.0700 0.0800 0.0150
10; 5000
0.0644
10; 5000
0.1066 4
2+
Ca
Ca2+ Ca2+
reduksi + Sr2+ nyala oksidasi tinggi api “5” tinggi api “9”
10; 5000
0.0758
10 10
0.0739 0.0731
Gangguan terhadap perbedaan A 0.14 0.12 0.1 0.08
Axis Title
0.06 0.04 0.02 0
1
2
3
4
Axis Title
3. Penentuan kadar kalsium dalam sampel Dialurkan kurva konsentrasi Ca2+ terhadap absorbansi dan didapatkan hasil sebagai berikut:
Kurva Analisis Ca2+ 0.08 0.07
f(x) = 0.01x + 0 R² = 0.99
0.06 0.05
Absorbansi
0.04 0.03 0.02 0.01 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Konsentrasi (ppm)
Dari kurva diatas didapatkan persamaan garis
y=0.007 x +0.0029
diketahui untuk sampel, y = 0.1093 maka 5
0.1093=0.007 x +0.0029 x=15.2 ppm Konsentrasi ini didapat dari pengenceran hingga 100 mL. Kadar Ca2+ dalam sampel
2+¿ Ca ¿ ¿ ¿
V.
Pembahasan Pada penentuan kepekaan analisis Cu2+, didapatkan bahwa dengan mengalurkan kurva serapan terhadap standar pada panjang gelombang 324.7 nm didapatkan grafik yang cukup linier. Kelinieran ini dapat ditinjau berdasarkan nilai R2 kurva yang mencapai 0.9868. Kelinieran maksimum suatu kurva adalah 1, sehingga kelinieran kurva yang didapatkan dari hasil eksperimen menunjukkan kepekaan analisis Cu 2+ pada standar sangat baik dan dapat mendeteksi standar dengan konsentrasi yang cukup rendah yaitu hingga 1 ppm. Kepekaan analisis Cu 2+ adalah 0.107 serta daerah konsentrasi sebesar 3.82 ppm hingga 18.49 ppm. Pada percobaan penentuan pengaruh gangguan pada larutan Ca 2+, gangguan yang digunakan adalah penambahan anion dan penambahan kation lainnya. Dalam percobaan ini digunakan larutan Ca 2+ 10 ppm sebagai pembanding. Pada larutan yang mengandung SO 42- secara teori seharusnya terjadi penurunan absorpsi karena kelarutan CaSO 4 di dalam air cukup rendah, sehingga di dalam larutan akan terbentuk endapan CaSO4. Dengan terbentuknya endapan maka jumlah Ca 2+ di dalam larutan akan berkurang dan jumlah atom Ca yang dihasilkan dari atomisasi pun akan berkurang sehingga serapan oleh atom Ca akan berkurang. Dari hasil percobaan
didapatkan
untuk
larutan
2
serapan
justru
meningkat.
Kesalahan yang mungkin terjadi adalah pada saat pengenceran. Untuk larutan 3 terdapat spesi Sr2+ yang merupakan ion suppressor. Ion suppressor
adalah
suatu
spesi
yang
lebih
mudah
terionisasi
jika
dibandingkan dengan analit. Dengan kemudahannya untuk terionisasi, Sr2+ akan menghasilkan elektron yang kemudian akan bereaksi dengan spesi Ca2+ yang terionisasi akibat pembakaran sehingga kesalahan perhitungan akibat berkurangnya jumlah analit dapat diatasi. Pada larutan ke-4 yaitu larutan yang mengandung spesi Sr 2+ dan SO42-, secara teori absorbansi larutan akan lebih besar jika dibandingkan dengan larutan ke-2 6
karena Sr2+ selain berfungsi sebagai ion surpressor juga berfungsi sebagai releasing agent, yaitu spesi yang beraksi lebih baik terhadap spesi pengganggu dibandingkan analit. Dari literature didapatkan bahwa ksp SrSO4 sebesar 3.44 x 10-7 dan ksp CaSO4 sebesar 4.93x10-5. Pada larutan ke-5, spesi Al3+ merupakan interferen terhadap pengukuran konsentrasi Ca2+ karena dengan adanya spesi tersebut, absorbansi Ca 2+ berkurang cukup drastis. Dengan adanya Sr2+ pada larutan ke-6 maka pengaruh Al 3+ sebagai interferen dapat dikurangi. Larutan KCl meningkatkan absorbansi karena K+ di dalam KCl juga dapat berperan sebagai ion surpressor. Hal ini dapat dilihat pada larutan ke-7 dan ke-8 dan membandingkannya dengan larutan ke-1 dan ke-3. Larutan ke-9 yang memiliki matriks Fe mengalami pengurangan absorbansi. Hal ini disebabkan adanya interaksi antara analit dengan Fe, yang menyebabkan analit tidak lagi menyerap panjang gelombang sekuat sebelumnya. Selanjutnya untuk larutan ke-10 yang diatur adalah nyala pembakarannya. Nyala reduksi adalah nyala yang tidak mengakibatkan Ca2+ bereaksi dengan Oksigen, karena bahan bakar yang digunakan pada nyala reduksi adalah N 2O dan asetilen. Hal ini diketahui karena pada saat pembakaran suhu nyala diatur lebih tinggi dibandingkan suhu pembakaran sebelumnya. Hasilnya adalah absorbansi untuk larutan ini menjadi tinggi. Untuk larutan ke-10 digunakan nyala oksidasi, dimana pembakaran dilakukan dengan bahan bakar oksigen sehingga
terdapat
kemungkinan
terjadi
pembentukan
CaO
yang
mengurangi absorbansi Ca2+. Hal ini dapat dibuktikan dengan suhu nyala yang lebih rendah dibandingkan atomisasi larutan sebelumnya dan absorbansi yang dihasilkan pun sangat rendah. Aplikasi metode AAS sudah banyak berkembang di berbagai bidang dan disiplin ilmu, misalnya digunakan dalam penentuan kadar timah dalam makanan kaleng, penentuan kadar timbal dalam urin, penentuan kadar selenium dalam serum darah manusia, dan dapat digunakan untuk analisis wine. Pada penentuan kadar Ca2+ digunakan metode standar eksternal dengan beberapa standar. Dengan mengalurkan konsentrasi analit di dalam sampel terhadap kurva kalibrasi yang sebelumnya telah dibuat dari kurva standar didapatkan bahwa konsentrasi Ca2+ di dalam sampel sebesar 18.44 ppm. Penambahan Sr 2+ sekali lagi dilakukan karena peranannya sebagai ion suppressor sehingga tidak terjadi gangguan kimia akibat analit yang terionisasi pada saat pembakaran. 7
VI.
VII.
Simpulan Kepekaan analisis Cu2+ adalah 0.107 Daerah konsentrasi Cu2+ 3.82-18.49 ppm Pengaruh SO42: Interferent Pengaruh Sr2+ : Ion suppressor dan releasing agent 3+ Pengaruh Al : Interferent Pengaruh KCl : Ion suppressor Pengaruh matriks Fe : menyebabkan gangguan matriks
berinteraksi Ca2+ Pengaruh nyala reduksi Pengaruh nyala oksidasi
absorbansi Konsentrasi Ca2+ sampel sebesar 60.8 ppm
karena
: meningkatkan absorbansi : Membentuk oksida, mengurangi
Daftar Pustaka
A. S., Douglas. 1998. Principles of Instrumental Analysis. United States of America: Saunders College Publishing. halaman 206 G.H., Jeffery. 1989. Vogel’s: Textbook of Quantitative Chemical Analysis. New York: Longman Group. halaman 783 H., David. 2000. Modern Analytical Chemistry. United States of America: McGraw-Hill. halaman 412
8
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANALITIK KI-3121 SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (AAS) Nama
: Fadli Aprianto
NIM
: 10511057
Kelompok
:1
Tanggal Praktikum
: 24 Oktober 2014
Tanggal Pengumpulan : 31 Oktober 2014 Asisten
: Sylvia A.B. (20511302)
LABORATORIUM KIMIA ANALITIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2014
9
