ANALISIS INSTRUMEN

  LAPORAN PRAKTIKUM

ANALISIS INSTRUMEN

PERCOBAAN II

”PENENTUAN PARAMETER KINERJA ANALISIS

DALAM PENGUKURAN KONSENTRASI ION LOGAM

METODE SPEKTROFOTOMETER UV-VIS”

NAMA                                :     MASLAN MAPPATUNRU

STAMBUK                        :     A1C4 14 025

KELOMPOK                     :     II A

             

LABORATORIUM PENGEMBANGAN JURUSAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2016

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Air memegang peranan penting di dalam kehidupan manusia dan juga makhluk hidup lainnya. Oleh Manusia air dipergunakan untuk minum, memasak, mencuci dan mandi. Di samping itu air juga banyak diperlukan untuk mengairi sawah, ladang, industri, dan masih banyak lagi. Pencemaran air adalah peristiwa masuknya zat, energi, unsur, atau komponen lainnya kedalam air sehingga menyebabkan kualitas air terganggu. Kualitas air yang terganggu ditandai dengan perubahan bau, rasa, dan warna.

Masalah utama yang dihadapi berkaitan dengan sumber daya air adalah kuantitas air yang sudah tidak mampumemenuhi kebutuhan yang terusmeningkat dan kualitas air untuk keperluan domestik yang semakin menurun dari tahun ke tahun. Kegiatan industri, domestik, dan kegiatan lain berdampak negatif terhadap sumber daya air, termasuk penurunan kualitas air. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan, dan bahaya bagimahluk hidup yang bergantung padasumber daya air (Effendi, 2003).

Penurunan kualitas air tidak hanya diakibatkan oleh limbah industri, tetapi juga diakibatkan oleh limbah rumah tangga baik limbah cair maupun limbah padat (Lallanilla, 2013). Air yang mengandung besi cenderung menimbulkan rasa mual apabila dikonsumsi selain itu dalam dosis yang besar dapat merusak organ-organ dalam pada tubuh manusia. Besi merupakan salah satu mineral penting yang  dibutuhkan manusia. Di dalam makanan, besi berupa ion-ion yaitu ion Fe 2+  dan Fe 3+.  Adanya unsur besi di dalam tubuh berfungsi untuk memenuhi kebutuhan akan unsur tersebut dalam mengatur metabolisme tubuh dan pembentukan sel darah merah, namun jika jumlah yang dikonsumsi terlalu berlebihan maka akan membahayakan kesehatan, seperti menyebabkan kerusakan hati, diabetes, dan penyumbatan pembuluh jantung serta berdampak buruk bagi lingkungan, seperti timbulnya warna coklat pada air.

Kadar maksimal kandungan Fe dalam air  minum, menurut persyaratan yang diatur dalam Peraturan Daerah Jawa Timur No. 2 Tahun, maksimal 0,3 mg/L. Analisis dilakukan pada kandungan besi pada perairan dan sedimen, karena perairan dan sedimen itulah mengandung banyak ligan yang dapat menyebabklogam berat bergabung (Harteman. E, Soedharma. D, Winarto. A, dan Sanusi, 2008276). Untuk menguji kadar besi dalam perairan dan sedimen dilakukan dengametode spektroskopi serapan atom (AAS/SSA). Unsur besi menyerap pada panjangelombang 248,3 nm, karena cahaya pada panjang gelombang tersebut mempunyenergi yang cukup untuk mengubah tingkat elektronik atom besi (Khopka1990:283). Oleh karena itu dilakukan percobaan mengenai Penentuan Parameter Kinerja Analisis dalam Pengukuran Konsentrasi Ion Logam Metode Spektrofotometer UV-VIS.

B.     Tujuan Praktikum

Tujuan praktikum ini yaitu agar mahasiswa dapat melakukan analisis konsentrasi logam metode spektrofotometer UV-Vis dengan teknik kurva standar dan dapat menghitung parameter kinerja dari suatu instrumen.

C.    Prinsip Percobaan

Prinsip percobaan kali ini adalah ion Fe(III) dapat ditentukan konsentrasinya secara spektrofotometer dengan cara direaksikan dengan potassium sianida sehingga terbentuk kompleks yang berwarna yang menyerap pada daerah visible. Untuk menentukan konsentrasi Fe pada sampel menggunakan persamaan regresi yang diperoleh dari data pengukuran larutan standar atau menggunakan persamaan Lambeert-Beer.

BAB II

TEORI PENDUKUNG

A.  Spektrofotometri UV-Vis

Metoda spektrofotometri uv-vis adalah salah satu metoda analisis kimia untuk menentukan unsur logam, baik secara kualitatif maupun secara kuantitatif. Analisis secara kualitatif berdasarkan pada  panjang gelombang yang ditunjukkan oleh puncak spektrum (190 nm s/d 900 nm), sedangkan analisis secara kuantitatif berdasarkan pada penurunan intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media. Intensitas ini sangat tergantung  pada tebal tipisnya media dan konsentrasi warna spesies yang ada pada media tersebut. Pembentukan warna dilakukan dengan cara menambahkan bahan pengompleks yang selektif  terhadap unsur yang ditentukan (Fatimah, 2009).

UV-Vis spectrophotometry is one of the most frequently employed technique in pharmaceutical analysis. It involves measuring the amount of ultraviolet or visible radiation absorbed by a subtance in solution. Instrument which measure the ratio, or function of ratio, of the intensity of two beams of light in the UV-Vis region are called UV-Visible spectrophotometers. In qualitative analysis, organic compound can be identified by use of spectrophotometers, if any recorded data is available, and quantitaative spectrophotometric analysis is used to ascertain the quantity of molecular species absorbing the radiation (Bahere., et al, 2012).

            UV-Vis spektrofotometri adalah salah satu teknik yang paling sering digunakan dalam analisis farmasi. Menggunakan jumlah radiasi ultraviolet atau terlihat diserap dalam larutan. Instrumen yang mengukur rasio, atau fungsi dari rasio, intensitas dua berkas cahaya di daerah UV-Vis disebut spektrofotometer UV-Visible. Dalam analisis kualitatif, senyawa organik dapat diidentifikasi dengan menggunakan spektrofotometer, jika ada data yang tercatat tersedia, dan analisis spektrofotometri quantitaative digunakan untuk memastikan jumlah spesies molekul menyerap radiasi (Bahere., et al, 2012).

B. Ligan

Perbedaan nilai potensial reduksi tersebut terutama berkaitan dengan (1) muatan ion, dan (2) sifat spin ion besinya yang disebabkan oleh perbedaan kuat medan ligan yang bersangkutan. Pada dasarnya ion logam bermuatan tinggi. Untuk ion komplek pertama, bola koordinasi ligan menghaslkan muatan negatif yang terlalu besar (6CN^-) di seputar ion besi (II) dan muatan ion total yang terlalu tinggi (-4) sehingga mengurangi stabilitas muatan ion pusat. Tetapi ligan siano menghasilkan ligan yang kuat, sehingga ion kompleks bersifat low-spin dengan energi penstabilan medan ligan yang lebih besar dan komfikurasi elektronik yang relatif lebih simetri pada [Fe(CN)₆]^4-- d⁶ dibandingkan dengan kedua aspek tersebut pada [Fe(CN)₆]^3- - d⁶_. Dengan demikian, kompensasi kedua aspek imi kurang saling mendukung untuk kestabilan kedua tingkat oksidasi dn akibatnya nilai potensial reduksi ion kompleks ini agak rendah                                  (Sugiarno dan Suyanti, 2010).

C. Logam

Besi merupakan logam transisi yang sangat berguna dan logam yang sangat reaktif. Dalam keadaan murni, besi tidak terlalu keras, tetapi jika ditambahkan dengan sedikit karbon dan logam lainnya maka akan terbentuk alloy baja yang kuat. Kadar besi dapat ditentukan dengan metode spektrofotometri UV-Vis. Besi yang akan dianalisis, direduksi terlebih dahulu kemudian dikomplekskan dengan senyawa pengompleks, sehingga menghasilkan warna spesifik. Senyawa besi memiliki dua tingkat oksidasi, yaitu Fe²⁺ (ferro) dan Fe³⁺ (ferri). Pengompleksan besi dengan menggunakan 1,10-fenantrolin akan menghasilkan pewarnaan merah jingga, yang disebabkan pembentukan kation kompleks [Fe(C₁₂H₈N₂)₃]²⁺. Selain itu dalam penentuan larutan standar besi dengan 1,10-fenantrolin secara spektrofotometri absorbansi tidak berubah dalam waktu tertentu (Dianawati, 2013).

D. Thiosianat

Each laboratory used in house validated test methodology for the measurement of thiocyanate. In general, the aqueous phase was extracted from the milk samples by the addition of acetonitrile for protein precipitation, followed by defatting using a reversephase column filled with polydivinylbenzene polymer (or equivalent degreasing column, or commercialized RP column). Then appropriate aliquots of the samples and external standard solution (sodium thiocyanate) were injected separately into an ion chromatograph, with electric conductivity or UV detection. The analyte identification was based on the retention time with respect to the standard peak, and the concentration of thiocyanate ion in test sample were obtained from the peak area ratio with respect to the external standard. The test method used at Analytica Laboratory included a stable isotope labeled internal standard, protein precipitation with acetonitrile, dilution and tandem mass spectroscopy detection (Young, et al, 2016).

“Setiap laboratorium menggunakan metodologi uji divalidasi di rumah untuk pengukuran tiosianat. Secara umum fasa air diambil dari sampel susu dengan penambahan asetonitril untuk pengendapan protein, diikuti oleh defatting menggunakan filled kolom reversephase dengan polydivinylbenzene polimer (atau setara degreasing kolom, atau diperdagangkan RP kolom). Maka sesuai aliquots sampel dan eksternal larutan standar (natrium tiosianat) yang disuntikkan secara terpisah ke ion chromatograph, dengan konduktivitas listrik atau deteksi UV. Analyte identification adalah berdasarkan waktu retensi sehubungan dengan puncak standar, dan konsentrasi ion tiosianat dalam ujian sampel diperoleh dari rasio daerah puncak sehubungan dengan standar eksternal. Metode tes yang digunakan di laboratorium Analytica termasuk isotop stabil yang berlabel internal standar, curah hujan protein dengan asetonitril, peleburan, dan tandem spektroskopi massa deteksi” (Young, et al, 2016).

E.       Teknik Kurva Standar

Metode analisa yang lazim digunakan dalam analisis suatu unsur secara kuantitatif dalam pengukuran spektrofotometri pada umumnya menggunakan teknik kurva kalibrasi. Tetapi pada metode tersebut terdapat kelemahan yang dikarenakan adanya matrik dalam sampel tersebut sedangkan pada larutan standar tidak adanya matrik, sehingga diperlukan metode lain yang diharapkan dapat meminimalisir pengaruh dari kondisi tersebut. Presisi adalah ukuran kedekatan nilai data satu dengan yang lainnya dalam suatu pengukuran pada kondisi analisis yang sama. Nilai batas deteksi merupakan nilai batas konsentrasi terendah dari analit yang masih dapat terdeteksi oleh alat spektrofotometer (Suriansyah, 2012).

 

BAB III

METODE PRAKTIKUM

A.      Alat dan Bahan

1.        Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini yaitu labu ukur 100 mL, 50 mL, 25 mL, tabung reaksi, pipet volume 25 mL, botol semprot, filer, gelas beker 250 mL, dan batang pengaduk.

2.        Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu larutan induk Fe³⁺, larutan HNO₃4M, larutan NH₄SCN 1M, aquades, larutan CH₃COONa 2M, larutan phenantrolin 1%, larutan hidroksil-HCl 2% dan HCl pekat.

B.       Prosedur Kerja

1.        Penentuan lmaksimum kompleks Fe-SCN

a.         10 mL larutan Fe³⁺25 ppm dimasukkan kedalam labu takar 25 mL

b.        Ditambahkan 1 mL HNO₃ 4M dan 4 mL larutan NH₄SCN 1M

c.         Diencerkan dengan aquades hingga batas tera

d.        Didiamkan hingga terbentuk warna yang stabil

e.         Dimasukkan kedalam kuvet

f.         Diukur serapan pada panjang gelombang 400-520 nm

2.        Penentuan konsentrasi ion Fe³⁺ dengan pengompleks Fe-SCN

a.         Dibuat larutan standar dengan konsentrasi 25 ppm dari larutan induk Fe³⁺

b.        Dipipet sebanyak 25 mL dan dimasukkan kedalam labu takar 

c.         Ditambahkan dengan larutan HNO₃ 4 M sebanyak 5 mL dan larutan NH₄SCN 1 M sebanyak 4 mL

d.        Didiamkan larutan tersebut hingga terbentuk warna stabil

e.         Dibuat kembali larutan dengan konsentrasi 20 ppm, 15 ppm, 10 ppm, dan 0 ppm

f.         Diukur serapan pada panjang gelombang maksimum

g.        Dibuat kurva hubungan konsentrassi dan absorbansi

3.        Penentuan Fe²⁺ dengan pengompleks orto-phenantrolin

a.         Dibuat larutan dengan konsentrassi 0 ppm, 5 ppm, 10 ppm, 15 ppm, 20 ppm dan 25  ppm

b.        Dimasukkan dalam labu takar dengan penambahan larutan CH₃COONa, hidroksilamin-HCl dan larutan orto-phenantrolin

c.         Diencerkan hingga batas tera

d.        Dikocok larutan agar tercampur sempurna

e.         Didiamkan hingga terbentuk warna stabil

f.         Diukur serapan dari sampel pada panjang gelombang maksimum.

BAB  IV

HASIL PENGAMATAN

A.    Data Pengamatan

a.       Penentuan  (panjang gelombang maksimum) dari Fe dan kompleks Fe–SCN

No.	Konsentrasi (ppm)	Absorbansi (A)
1	0,0	0,063
2	0,5	0,036
3	1	0,095
4	1,5	0,055
5	1,75	0,136
6	2	0,472
7	2,5	0,846

b.      Sampel Air

No	Sampel	Absorbansi (A)
1	Sampel 1	0,070
2	Sampel 2	0,059
3	Sampel 3	0,065

B.     Perhitungan

1.      Penentuan Parameter Kinerja Analisis Fe²⁺ dengan Pengompleks Orto-phenantroline

Gambar 4.1. Kurva Standar Fe²⁺ dengan Pengompleks orto-phenantroline

Dik. :               y          = 0,054x + 0,014                    [Fe²⁺]_awal = 50 ppm

                                                                                    Vol. Fe²⁺ = 50 mL

                        y_{sampel 2} = 0,036                                   Vol. Fe²⁺ dipipet = 10 mL

                        y_{sampel 3} = 0,013

Dit. :                sensitivitas, simpangan baku (s), simpangan relatif (RSD),

coefficient of varians (CV), dan ketepatan ?

Peny. :             sensitivitas       = kemiringan (a)          = 0,054

                        x_sampel                =  

                        x_{sampel 1}             =                     = -0,167 ppm

x_{sampel 2}             =                     = 0,41 ppm

x_{sampel 3}             =                     = -0,019 ppm

x_rata-rata              =       = 0,074 ppm

m                      =  =  = 10 ppm

%ketepatan     =  . 100% =  . 100% = 99,26%

s                       =

=  = 0,298

                        RSD                =   =   = 4,023

CV                  = 4,023. 100% = 402,3%

C.     Penentuan Parameter Kinerja Analisis Fe²⁺ dengan Pengompleks NH₄SCN

Gambar 4.2. Kurva Standar Fe²⁺ dengan Pengompleks NH₄SCN

Dik. :               y          =  0,399x - 0,237                    m = 25 ppm

                        y_{sampel 1} = 0,070                       

                        y_{sampel 2} = 0,059

                        y_{sampel 3} = 0,065

Dit. :                sensitivitas, simpangan baku (s), simpangan relatif (RSD),

coefficient of varians (CV), dan ketepatan ?

Peny. :             sensitivitas       = kemiringan (a)          = 0,399

                        x_sampel                =  

                        x_{sampel 1}             =                    = 0,769 ppm

x_{sampel 2}             =                   = 0,741 ppm

x_{sampel 3}             =                     = 0,757 ppm

x_rata-rata              =           = 0,755 ppm

m                      =  =  = 25 ppm

%ketepatan     =  . 100% =  . 100% = 96,98 %

s                       =

=

= 0,01407

RSD                      =   =   = 0,01863

CV                                    =  . 100% =  = . 100% = 1,86%

D.    Pembahasan

Spektrofotometri UV-Visibel merupakan metode spektrofotometri yang didasarkan pada adanya serapan sinar pada daerah ultraviolet (UV) dan sinar tampak (Visibel) dari suatu senyawa.Senyawa dapat dianalisis dengan metode ini jika memiliki kemampuan menyerap pada daerah UV atau daerah tampak.Senyawa yang dapat menyerap intensitas pada daerah UV disebut dengan kromofor, sedangkan untuk melakukan analisis senyawa dalam daerah sinar tampak, senyawa harus memiliki warna.

Praktikum ini bertujuan untuk penentuan parameter kinerja dari sebuah alat analisis yang dalam hal ini adalah spektrofotometer UV-Vis dengan cara melakukan pengukuran konsentrasi ion dari sebuah logam. Pada ujinya kita menggunakan ion Fe(III) dapat ditentukan konsentrasinya secara spektrofotometer dengan cara mereaksikannya dengan potassium sianida sehingga terbentuk warna kompleksnya yang dapat menyerap warna di daerah visibelnya. Untuk menentukan kadar besi melalui spektrofotometer, terlebih dahulu direduksi dan kemudian dikomplekskan dengan senyawa pengompleks, sehingga terbentuklah suatu warna yang spesifik, dan ini merupakan syarat untuk analisis menggunakan metode spektrofotometri UV-Vis.

Jenis besi yang digunakan pada praktikum ini adalah berupa ion besi (III), dengan konsentrasi yang digunakan adalah 100 ppm, yang kemudian diencerkan ke dalam beberapa konsentrasi tertentu, diantaranya 0,75 ppm, 1,5 ppm, 2,25 ppm, 3,0 ppm, 3,75 ppm. Kemudian larutan yang telah encer itu direduksi dan dikomplekskan dengan menggunakan  HNO₃ dan NH₄SCN hingga terbentuk warna kompleksnya. Perlakuan ini dilakukan dengan cara memasukkan setiap larutan dengan konsentrasi tertentu tersebut ke dalam labu ukur 25 ml yang kemudian ditambahkan dengan 1 ml HNO₃ dan 4 ml NH₄SCN 1 M lalu ditambah akuades hingga batas tera dari labu tersebut, begitu juga kepada konsentrasi yang lain dilakukan perlakuan yang sama.

Setelah dikomplekskan barulah larutan Fe(II) dengan masing-masing konsentrasi tersebut diukur menggunakan spektrofotometri UV-Vis. Selanjutnya untuk tahap pertama Penentuan Parameter Kinerja Analisis Fe²⁺ dengan Pengompleks Orto-phenantroline. Tanin (Orto-phenantroline) merupakan senyawa kompleks yang memiliki bentuk campuran polifenol yang Sulit untuk dipisahkan sehingga sulit membetuk kristal. Tanin dapat diidentifikasi dengan menggunakan kromotografi Senyawa. Pada perlakuan ini sensitivitas (kemiringan) sebesar 0,054. Untuk nilai sensivitas sample 1, 2, dan 3 berturu-turut adalah 0,107 ppm, 0,41 ppm dan -0,019 dan didapatkan pula rata-rata untuk sample sebesar 0,074 ppm. µ pada sample sebesar 10 ppm. Ketepatan pada sample sebesar 99,26%. Simpangan baku pada sample sebesar 0,298. RSD (simpangan relatif) pada sample sebesar 4,023. coefficient of varians (CV), pada sample sebesar 402,3%. Dari data analisis di atas menunjukkan bahwa Fe2+ mengalami kenaikan pada setiap sample dan sangat tinggi pada penggunaan pengompleks orto-phenantroline pada coefficient of varians (CV). perbedaan nilai absorbansi pada kedua sampel ini disebabkan karena adanya factor pengaruh konsentrasi

Fenol yang ada pada tanin, secara biologis dapat berguna sebagai khelat logam. Mekanisme atau proses pengkhelatan akan terjadi sesuai dengan pola subtitusi dan pH senyawa fenol itu sendiri. Hal ini biasanya terjadi pada tanin terhidrolisis, sehingga memiliki kemampuan untuk menjadi pengkhelat logam.

Khelat yang dihasilkan dari tanin ini dapat memiliki daya khelat yang kuat dan dapat membuat khlelat logam menjadi lebih stabil dan aman di dalam tubuh. Namun, dalam mengkonsumsi tanin harus sesuai dengan kadarnya, karena apabila terlalu sedikit (kadarnya rendah) tidak akan memberikan efek, namun apabila mengkonsumsi terlalu banyak (kadar tinggi) dapat mengakibatkan anemia karena zat besi yang ada dalam darah akan dikhelat oleh senyawa tanin tersebut.

Tahap kedua dalam Penentuan Parameter Kinerja Analisis Fe²⁺ dengan Pengompleks NH₄SCN. Pada perlakuan ini sensitivitas (kemiringan) sebesar 0,399. Untuk nilai sensivitas sample 1, 2, dan 3 berturu-turut adalah 0,769ppm, 0,741 ppm dan 0,757 dan didapatkan pula rata-rata untuk sample sebesar 0,755 ppm. µ pada sample sebesar 25 ppm. Ketepatan pada sample sebesar 99,98%. Simpangan baku pada sample sebesar 0,01407. RSD (simpangan relatif) pada sample sebesar 0,01863. coefficient of varians (CV), pada sample sebesar 1,86%. Dari data analisis di atas menunjukkan bahwa Fe2+ mengalami kenaikan pada setiap sample dan sangat rendah nilai coefficient of varians (CV) pada penggunaan pengompleks NH₄SCN.

BAB IV

SIMPULAN

Penentuan konsentrasi ion logam Fe dalam sampel dengan instrument spektrofotometer UV–Vis dapat ditentukan dari persamaan regresi (y = bx + a) pada kurva kalibrasi hubungan absorbansi vs konsentrasi hasil pengukuran absorbansi sampel. Penentuan parameter kinerja analisis dari metode instrument spektrofotometer UV–Vis dapat dilihat dari nilai validasi yang diperoleh. Berdasarkan perhitungan diperoleh simpangan baku (standar deviasi) diperoleh S =0,01407. simpangan relatif (RSD) 0,01863 dan coefficient of varians (CV) 1,86% dan ketepatan 96,98 %.

DAFTAR PUSTAKA

Behera,  Siladitya .,  Ghanty, Subhajit., Ahmad, Fahad., Santra, Saayak., Banerje,  Sritoma. 2012. UV-Visible Spectrophotometric Method Development and Validation of Assay of Paracetamol Tablet Formulation. Analytical & Bioanalytical Techniques Vol 3 No 6.

Dianawati, Sisca., Dan Sugiarso, R. Djarot. 2013. Studi Gangguan Ag(I) Dalam Analisa Besi Dengan Pengompleks 1,10-Fenantrolin Pada Ph 4,5 Secara Spektrofotometri UV-Vis. Jurnal Sains Dan Seni Pomits. 2(2). 2337-3520

Fatimah, dkk. 2009. Pengaruh Uranium Terhadap Analisis Thorium Menggunakan  Spektrofotometer UV-VIS. Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir-BATAN. Serpong.

Sugiyarto, H, Kristian dan Suyanti D. Retno. 2010. Kimia Anorganik Logam. Graha ilmu. Yogyakarta.

Suriansyah, Agung.,Gusrizal., Adhitiyawarman. 2012. Perbandingan Metoda Kurva Kalibrasi Dan Metoda Adisi Standar Pada Pengukuran Merkuri Dalam Air Yang Memiliki Kandungan Senyawa Organik Tinggi Menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom. Jurnal Kimia. 1(2).

Yong , Ling. Wang , Yibaina. Yang , Dajin.  Liu, Zhaoping. Abernethy, Grant and  Li Jianwen. 2016. Investigation of Concentration of Thiocyanate ion in Raw Cow’s Milk From China, New Zealand and the Netherlands. Journal Homepage: Food Chemistry.