PENENTUAN KADAR BESI DALAM TABLET MULTIVITAMIN MENGGUNAKAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM DAN UV-VIS

Transkripsi

1 PENENTUAN KADAR BESI DALAM TABLET MULTIVITAMIN MENGGUNAKAN METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM DAN UV-VIS Norma Nur Azizah 1, Mulyati a, Wulan Suci Pamungkas a, Mohamad Rafi a a Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Jalan Agatis Kampus IPB Dramaga, Bogor 16680, Indonesia Abstrak Penentuan kandungan besi dalam tablet multivitamin dapat dilakukan dengan metode spektrofotometri serapan atom dan UV-Vis. Pengukuran dengan metode spektrofotometri serapan atom dilakukan dengan cara pembuatan kurva kalibrasi standar pada panjang gelombang nm. Metode spektrofotometri UV-Vis dilakukan dengan metode adisi standar. Sampel ditambahkan ke dalam larutan standar yang dibuat terlebih dahulu dan dilakukan penambahan H 2 SO 4 pekat, larutan K 2 S 2 O 8, dan larutan KSCN. Pengukuran kosentrasi Fe dilakukan setelah penentuan panjang gelombang maksimum, yaitu pada panjang gelombang 471 nm. Kedua metode dibandingkan menggunakan uji T dengan selang kepercayaan 95%. Kandungan besi yang diperoleh dalam sampel tablet multivitamin yaitu sebesar mg/g sampel dengan metode spektrofotometri serapan atom, sedangkan dengan metode spektrofotometer UV-Vis kandungan besi yang diperoleh sebesar 1075 mg/gram sampel. Berdasarkan hasil uji T dapat dikatakan bahwa penentuan besi dengan metode spektrofotometri serapan atom dan UV-Vis tidak berbeda nyata pada selang kepercayaan 95%. Kata kunci: Besi, Kurva kalibrasi, Spektrofotometri serapan atom, UV-Vis. Pendahuluan Analisis kadar unsur-unsur pengotor yang terkandung dalam larutan contoh dapat dilakukan dengan metode spektrofotometri serapan atom (SSA), dilakukan dengan cara mengalirkan larutan contoh ke dalam nyala, selanjutnya di dalam nyala akan terurai menjadi atom-atom bebas dari unsur yang dianalisis, dengan adanya sinar dari lampu katoda cekung yang mempunyai panjang gelombang yang sama dengan unsur yang dianalisis, maka akan terjadi penyerapan sinar oleh atom-atom unsur tersebut yang mengakibatkan atom -atom tersebut tereksitasi. Banyaknya sinar yang diserap oleh atom-atom tersebut berbanding lurus dengan konsentasi unsur dalam larutan cuplikan sehingga kadar unsur dalam contoh dapat diketahui (Boybul dan Hayati 2009). Spektrofotometri serapan atom adalah suatu metode analisis untuk menentukan konsentrasi suatu unsur dalam suatu cuplikan yang didasarkan pada proses penyerapan radiasi sumber oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state). Proses penyerapan energi terjadi pada panjang gelombang yang spesifik dan karakteristik untuk tiap unsur. Proses penyerapan tersebut menyebabkan atom penyerap tereksitasi, dimana elektron dari kulit atom meloncat ke tingkat energi yang lebih tinggi. Banyaknya intensitas radiasi yang diserap sebanding dengan jumlah atom yang berada pada tingkat energi dasar yang menyerap energi radiasi tersebut. Dengan mengukur tingkat penyerapan 1

2 radiasi (absorbansi) atau mengukur radiasi yang diteruskan (transmitansi), maka konsentrasi unsur di dalam cuplikan dapat ditentukan. Hubungan kuantitatif antara intensitas radiasi yang diserap dan konsentrasi unsur yang ada dalam larutan cuplikan menjadi dasar pemakaian SSA untuk analisis unsur-unsur logam. Untuk membentuk uap atom netral dalam keadaan/tingkat energi dasar yang siap menyerap radiasi dibutuhkan sejumlah energi. Energi ini biasanya berasal dari nyala hasil pembakaran campuran gas asetilen-udara atau asetilen-n2o, tergantung suhu yang dibutuhkan untuk membuat unsur analit menjadi uap atom bebas pada tingkat energi dasar (ground state) (Boybul dan Hayati 2009). Kadar mineral yang relatif kecil serta terdapat dalam matriks yang komplek yaitu dalam tablet multivitamin menjadikan penentuan kadar mineral menjadi sulit karena adanya gangguan senyawa lain, sehingga proses jaminan kualitas dalam hal ini adalah penetapan kadar dan keseragaman kadar sulit dilaksanakan. Penetapan mineral dengan kadar relatif kecil dan terdapat dalam matriks yang komplek memerlukan metode yang spesifik dan sensitif. Metode penetapan kadar mineral yang spesifik dan sensitif salah satunya adalah menggunakan spektrofotometri serapan atom, karena untuk satu logam digunakan lampu logam tertentu sebagai sumber cahaya. Tetapi sebelumnya harus dilakukan preparasi sampel apalagi bentuk sediaan adalah tablet multivitamin (Rahayu et al.2007). Spektrofotometer UV-VIS biasanya digunakan untuk analisa kimia kuantitatif, namun dapat juga digunakan untuk analisa kimia semi kualitatif. Prinsip kerja spektrofotometer UV-VIS didasarkan pada fenomena penyerapan sinaroleh spesi kimia tertentu didaerah ultra lembayung (ultra violet) dan sinar tampak (visible). Meskipun tidak sepeka analisa dengan menggunakan teknologi nuklir, analisa dengan UV-VIS memiliki kepakaan yang cukup tinggi dan relatif mudah dilakukan. Analisa dengan cara ini digunakan secara meluas untuk menganalisa sampel dalam berbagai spesi, baik ion maupun senyawaan (Huda 2001). Praktikum bertujuan mengukur kadar besi (Fe) dalam tablet multivitamin dan membandingkannya dengan metode spektrofotometri serapan atom (AAS) dan spektrofotometri UV-VIS. Metode percobaan Alat dan bahan Alat yang digunakan yaituspektrofotometer Serapan Atom, spektrofotometer UV-Vis, labu takar, lampu Katode Rongga Fe, Corong, pipet mohr, gelas piala dan heater. Bahan yang digunakan adalah HCl pekat, larutan standar Fe 10 ppm, Air deionisasi, H 2 SO 4 pekat, larutan K 2 S 2 O 8 jenuh, KSCN 3N, tablet multivitamin, dan kertas saring. Prosedur percobaan Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) Preparasi larutan standar, larutan standar Fe disiapkan dengan konsentrasi 1, 2, 3, 4, dan 5 ppm. Nilai absorbans larutan standar dibaca pada SSA. Preparasi larutan sampel dan pengukuran absorbans. Sejumlah tablet dimasukkan ke dalam gelas piala dan ditambahkan 7 ml HCl pekat, kemudian dipanaskan secara perlahan menggunakan lempeng hangat pada ruang asam hingga larut. Setelah itu tambahkan air deionisasi dan disaring saat dimasukkan ke dalam labu takar 25 ml. 2

3 Diencerkan lagi ke dalam labu takar 10 ml dan ditera dengan air deionisasi. Preparasi sampel dilakukan 6 kali ulangan. Nilai absorbans larutan sampel dibaca pada SSA. Spektrofotometer UV-Vis Sampel dibuat dengan melarutkan sampel dengan H 2 SO 4 pekat dan 100 ml air. Larutan sampel dipipet 10 ml ke dalam labu takar 50 ml sebanyak 6 kali ke dalam 6 buah labu takar berbeda. Larutan standar Fe 10 ppm dipipet 5, 10, 15, 20, 25, dan 30 ml ke dalam labu takar 1 hingga 6 sesuai urutan dan beri label. Pada tiap labu ditambahkan 2 ml H 2 SO 4 pekat dan 2 ml K 2 S 2 O 8 lalu dikocok baik-baik, ditambahkan air sampai tanda tera. Diambil menggunakan pipet 10 ml masingmasing larutan ke dalam gelas piala 50 ml yang betul-betul kering. Tambahkan 10 ml air, 1ml K 2 S 2 O 8 dan 4 ml KSCN, diaduk baik-baik. Larutan blangko seperti perlakuan di atas tanpa penambahan larutan standar dan sampel. dibuat spektrum serapan dengan menggunakan salah satu larutan standar, dan ditentukan panjang gelombang maksimumnya. Diukur serapan semua larutan pada panjang gelombang maksimum kemudian dibuat kurva kalibrasi penambahan standar dan ditentukan konsentrasi besi dalam analat. Pengerjaan dilakukan sebanyak 6 kali ulangan. Hasil dan pembahasan Menentukan kadar besi dalam multivitamin menggunakan metode AAS berdasar pada prinsip penyerapan radiasi sumber oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state). Sampel dialirkan pada alat kemudian di tembak dengan lampu katoda yang sesuai (khusus untuk Fe) menghasilkan atomatom dan menghasilkan informasi berupa nilai absorbans yang terukur. Sampel disiapkan dengan menambahkan 7 ml HCl pekat lalu dipanaskan, pembuatan larutan sampel dilakukan di ruang asam. Penambahan HCl pekat bertujuan agar serbuk multivitamin larut sempurna, karena serbuk multivitamin ini sukar larut dalam air,sedangkan tujuan dilakukan di ruang asam agar asap dari hasil reaksi pelarutan serbuk dengan HCl pekat tidak tersebar ke lingkungan luar karena asap HCl termasuk berbahaya untuk kesehatan (Kristianingrum 2012). Selain itu Pelarutan sampel menggunakan HCl bertujuan mencegah terbentuknya endapan Fe(OH) 3. Di dalam air, ion besi dapat mengalami hidrolisis dan membentuk padatan Fe(OH) 3 yang dapat mengurangi ketepatan pengukuran. Larutan standar di ukur pada AAS dengan panjang gelombang nm. Batas deteksi pada panjang gelombang tersebut sebesar 0,006 μg/ml dan kisaran kerja 2,5-60 μg/ml. Tipe nyala yang digunakan adalah udara-asetilena untuk mencapai suhu 2300 C (Ganjar 2010). Absorbans yang diperoleh dari hasil pengukuran di plotkan terhadap konsentrasi larutan standar dalam ppm (Gambar 1). Persamaan regresi yang diperoleh, yaitu y = x dengan R 2 sebesar Absorbans sampel yang diperoleh kemudian disubstitusikan ke persamaan regresi yang diperoleh tersebut dimana y adalah absorbans dan x adalah konsentrasinya. Diperoleh rerata konsentrasi sampel dalam pengukuran 6 kali ulangan sebesar mg/g dengan ketelitian 82.24% (Tabel 2). Koefisien korelasi yang diperoleh dari kurva tersebut sudah cukup baik karena nilainya mendekati 1 berarti linearitasnya baik. 3

4 Absorbans Laporan Praktikum Analisis Instrumental ,3000 0,2500 y = x R² = ,2000 0,1500 0,1000 0,0500 0, Konsentrasi standar (ppm) Gambar 1 Hubungan absorbans terhadap konsentrasi larutan standar Kadar besi dalam tablet multivitamin dengan metode spektrofotometer UV-VIS dilakukan dengan cara adisi standar. Adsi standar adalah metode analisis dengan menambahkan larutan sampel dan larutan standar dalam satu tabung pengukuran. Adisi standar digunakan untuk menghindari terjadinya gangguan yang berasal dari matriks (Skoog 2000). Spektrofotometer UV-VIS yang digunakan adalah spektrofotometer Genesis. Mengukur konsentrasi besi dalam tablet multivitamin dibuat terlebih dulu deret standar dari larutan induk 10ppm dan dipipet sesuai konsentrasi yang diinginkan, yaitu 5,10,15,20,25, dan 30 ml larutan induk yang dipipet lalu direaksikan dengan larutan H 2 SO 4. Fungsi penambahan larutan H 2 SO 4 ini adalah untuk mengoksidasi Fe 2+ menjadi Fe 3+ sehingga hanya terdapat Fe 3+ dalam larutan. Pengukuran konsentrasi dengan spektrofotometer UV-VIS biasanya digunakan pada larutan yang berwarna, maka dari itu larutan sampel diberi penambahan KSCN yang bertujuan untuk membentuk senyawa kompleks Fe(SCN) 3 agar larutan menjadi berwarna merah. Warna yang ditimbulkan stabil untuk jangka waktu yang lama sehingga serapannya tidak berubah hingga akhir analisis. Sebelum pengukuran larutan, ditentukan terlebih dulu panjang gelombang maksimum menggunakan salah satu larutan dengan konsentrasi tertingi. Penentuan panjang gelombang maksimum sebelum pengukuran bertujuan agar mendapatkan puncak serapan yang maksimum pada sampel dengan warna tersebut. Karena panjang gelombang maksimum pada suatu larutan berwarna bersifat khas dan spesifik. Semakin pekat larutan tersebut maka semakin tinggi nilai absorbansnya dan semakin kecil nilai transmitannya. Panjang gelombang maksimum dicari dengan kisaran panjang gelombang nm dengan interval 2 nm. Panjang gelombang maksimum yang diperoleh dari hasil pengkuran besi adalah 471 nm (Gambar 2). Panjang gelombang maksimum yang diperoleh 4

5 Absorbans Absorbans Laporan Praktikum Analisis Instrumental 2014 selanjutnya digunakan untuk menentukan nilai absorbans larutan untuk menentukan konsentrasi (kadar) besi dalam tablet multivitamin. 0,180 0,170 0,160 0,150 0,140 0,130 0,120 0,110 0, Panjang Gelombang (nm) Gambar 2 Kurva penentuan panjang gelombang maksimum Larutan yang diukur absorbansnya pada panjang gelombang 471 nm menghasilkan persamaan regresi linear hubungan antara volume spike dan absorbans yang diperoleh adalah y = 0.002x dengan R 2 = persamaan regresi ini sebanding dengan persamaan Sspike =k C s V f V s + k C A.V0 V f. Dari persamaan tersebut dapat diperoleh konsentrasi analat (Fe) dalam sampel (Gambar 3). 0,180 0,170 0,160 0,150 0,140 0,130 0,120 0,110 0,100 0,090 0,080 y = 0,0028x + 0,0865 R² = 0, Volume Spike (ml) Gambar 3 Hubungan volume spike Fe dan absorbans 5

6 Data absorbans yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4. Konsentrasi analat yang diperoleh dari persamaan tersebut kemudian dikonversi ke dalam satuan mg/g sampel. Kadar besi dalam tablet multivitamin diperoleh dari besarnya kadar besi hasil pengukuran dalam mg terhadap massa sampel dalam gram, sehingga diperoleh sebesar 1075 mg/g multivitamin. Kadar besi dalam tablet multivitamin menggunakan metode spektrofotometer serapan atom (AAS) dan spektrofotometer UV-VIS Genesis, diuji menggunakan uji statistika, yaitu uji T yang bertujuan untuk membandingkan kedua metode tersebut untuk menentukan hasil yang terbaik. Hasil yang diperoleh adalah Thitung<Ttabel, sehingga dapat dikatakan bahwa hasil dari kedua metode tidak berbeda nyata. Namun jika dilihat dari hasil pengukuran konsentrasi besi dari kedua metode berbeda sangat jauh. Hal ini bisa dimungkinkan akibat kesalahan saat praktikum berlangsung, seperti kesalahan sistematik saat praktikum. Penghilangan gangguan matriks pada metode adisi standar seharusnya memberikan hasil pengukuran yang lebih akurat dibandingkan dengan metode standar eksternal. Kadar besi dalam tablet multivitamin menggunakan metode AAS lebih kecil dibandingkan dengan metode spektrofotometer UV-VIS genesis. Simpulan Penentuan konsentrasi besi dalam tablet multivitamin dapat dilakukan dengan metode spektrofotometri serapan atom maupun UV-Vis. Kandungan besi yang diperoleh dalam sampel tablet multivitamin yaitu sebesar mg/g dengan metode spektrofotometri serapan atom, sedangkan dengan metode spektrofotometer UV-Vis kandungan besi yang diperoleh sebesar 1075 mg/g. Berdasarkan hasil uji T dapat dikatakan bahwa penentuan besi dengan metode spektrofotometri serapan atom dan UV-Vis tidak berbeda nyata. Daftar pustaka Boybul, Iis H Analisis unsur pengotor Fe, Cr, dan Ni dalam larutan uranil nitrat menggunakan spektrofotometer serapan atom. Seminar Nasional V SDM Teknologi Nuklir; 2009 Nov 5; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID): Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir BATAN. hlm Ganjar, IG Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta (ID): Pustaka Pelajar. Huda N.2001.Pemeriksaan kinerja spektrofotometer UV-VIS.GBC 911A menggunakan pewarna tartazine CL Sigma Epsilon 20(21): Kristianingrum S.2012.MSDS Asam Klorida Pekat.Yogyakarta(ID):UNY Press. Rahayu WR, Djalil A,Fauziyah.2007.Validasi penetapan kadar besi dalam sediaan tablet multivitamin dengan metode spektrofotometri UV-VIS.Pharmacy 5(1): Skoog, Douglas A Principle of Instrumental Analysis. Philadelphia (US):Saunders. 6

7 LAMPIRAN Metode Spektrofotometri Serapan Atom Tabel 1 Penentuan Kurva Larutan Standar Besi Larutan Konsentrasi (ppm) Absorbans Absorbans Terkoreksi Blanko Standar Standar Standar Standar Standar Perhitungan : 1. Pembuatan larutan standar besi 50 ppm V 1. N 1 = V 2.N 2 V ppm = 100 ml.50 ppm 100 ml.50 ppm V 1 = 100 ppm V 1 = 50 ml 2. Pembuatan larutan standar besi 1, 2, 3, 4,dan 5 ppm V 1. N 1 = V 2.N 2 V ppm = 25 ml.1 ppm 25 ml.1 ppm V 1 = 50 ppm V 1 = 0,5 ml Tabel 2 Penentuan Konsentrasi Besi dalam Sampel Tablet Multivitamin Massa Absorbans [Fe] dalam Larutan Absorbans Sampel terkoreksi labu (ppm) (g) [Fe] dalam sampel (mg/g) Blanko Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Rerata SD Ketelitian (%) Perhitungan: 1. Penentuan konsentrasi Fe 2+ dalam labu takar 10 ml (sampel 1) Persamaan regresi linear : y = x x x = ppm 7

8 2. Penentuan bobot Fe dalam sampel (sampel 1) Bobot Fe (mg) = ppm Fe x V labu x fp = ppm x 0.01 L x 250 = mg 3. Penentuan kadar Fe dalam sampel (sampel 1) bobot Fe (mg) Kadar Fe dalam sampel (mg/g) = bobot sampel (g) = = mg/g 4. Penentuan rerata, standar deviasi, dan ketelitian Rerata ([Besi]1 + [Besi]2 + [Besi]3 + [Besi]4 + [Besi]5 + [Besi]6 = 6 = ( )/6 = mg/g (x xrata rata)2 Standar Deviasi = i=1 n 1 = mg/g Ketelitian = (1 ( = 82.24% n Standar Deviasi rerata ))x 100% 8

9 Metode Spektrofotometri UV-VIS Standar Adisi Tabel 3 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Panjang Gelombang Absorbans Panjang Gelombang Absorbans (nm) (nm)

10 Tabel 4 Penentuan Konsentrasi Besi dalam Sampel Tablet Multivitamin Larutan Volume Volume [Fe] [Fe] dalam Sampel Standar Standar A labu (mg) (ml) (ml) (ppm) [Fe 2+ ] dalam sampel (mg/g) Perhitungan: 1. Penentuan konsentrasi Fe dalam labu takar 100 ml Persamaan regresi : Sspike =k C s V f V s + k C A.V0 V f Persamaan regresi : y = 0.002x Ketika nilai y = 0, nilai x negatif = konsentrasi Fe dalam sampel yang telah diencerkan 0 = 0.002x x = -43 ml x = C A.V 0 C S ; Keterangan : C A = Konsentrasi analat (ppm) V 0 = Volume sampel (ml) C S = Konsentrasi standar (ppm) 43mL = C A.10 ml 10 ppm 43 ml. 10 ppm C A = 10 ml C A = 43 ppm 2. Penentuan bobot Fe dalam sampel Bobot Fe (mg) = ppm Fe x V labu x fp = 43 x 0.05 L x 5 = mg 3. Penentuan kadar Fe dalam sampel bobot Fe (mg) Kadar Fe dalam sampel (mg/g) = bobot sampel (g) = = 1075 mg/g 10

11 Tabel 4 Pengujian kedua metode dengan uji T [Besi] Metode (mg/tablet) UV-Vis SSA t hitung 2.54 x 10-4 t tabel (n+n-2) (α=0,05) t hitung < t tabel Tidak berbeda nyata Perhitungan : Thit dihitung menggunakan aplikasi MS.Exel: =TTEST(1075: 1075: 1075: 1075: 1075: 1075: 1075, : : : : : ,2,1) =2.54 x 10-4 t hitung = 2.54 x 10-4 ; t tabel (n+n-2) = t tabel (6+6-2) = t tabel (10) (α=0,05) : 2,228 11