Spektrofotometri Serapan Atom I. Tujuan Menentukan kepekaan dan daerah konsentrasi analisis logam Cu pada panjang gelombang 324.7 nm Menentukan pengaruh spesi lain, matriks, dan nyala api pada larutan Ca 2+ 10 ppm Menentukan kadar kalsium dalam sampel air. II. 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 Konsentrasi (ppm) Absorbansi 1 1 0.0647 2 2 0.1055 3 5 0.3248 4 8 0.3063 5 10 0.4220 6 12 0.5571 7 15 0.7060 2
8 20 0.8695 9 30 1.2462 Sampel 1 0 0 Sampel 2 0.149 0.0084 2. Gangguan aluminium dan analisis kalsium Larutan Konsentrasi (ppm) Absorbansi Ca 2+ 10 0.0002 Ca 2+ 2- + SO 4 10; 100 0.1310 Ca 2+ + Sr 2+ 10; 5000 0.1262 Ca 2+ 2- + SO 4 + Sr 2+ 10; 100; 5000 0.0788 Ca 2+ + Al 3+ 10; 100 0.1015 Ca 2+ + Al 3+ + Sr 2+ 10; 100; 5000 0.0700 Ca 2+ + KCl 10; 100 0.0800 Ca 2+ + KCl + Sr 2+ 10; 100; 5000 0.0150 Ca 2+ + Sr 2+ + matriks Fe 10; 5000 0.0644 Ca 2+ + Sr 2+ nyala reduksi 10; 5000 0.1066 Ca 2+ + Sr 2+ nyala oksidasi 10; 5000 0.0758 Ca 2+ tinggi api 5 10 0.0739 Ca 2+ tinggi api 9 10 0.0731 3. Penentuan kadar kalsium dalam sampel Larutan konsentrasi (ppm) Absorbansi 1 2 0.0181 2 4 0.0311 3 6 0.0420 4 8 0.0604 5 10 0.0737 Sampel 0.1093 IV. Pengolahan Data 1. Penentuan kepekaan analisis Cu Dialurkan kurva konsentrasi standar Cu terhadap absorbansi dan didapatkan hasil sebagai berikut: 3
1.4 Kurva Kepekaan Analisis Cu Absorbansi 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 f(x) = 0.04x + 0.04 R² = 0.99 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Konsentrasi (ppm) kepekaan (S )= 0.0044 tg α = 0.0044 0.0409 =0.107 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 Konsentrasi (ppm) Absorbansi Ca 2+ 10 0.0002 Ca 2+ 2- + SO 4 10; 100 0.1310 Ca 2+ + Sr 2+ 10; 5000 0.1262 Ca 2+ 2- + SO 4 + Sr 2+ 10; 100; 5000 0.0788 Ca 2+ + Al 3+ 10; 100 0.1015 Ca 2+ + Al 3+ + Sr 2+ 10; 100; 5000 0.0700 Ca 2+ + KCl 10; 100 0.0800 Ca 2+ + KCl + Sr 2+ 10; 100; 5000 0.0150 Ca 2+ + Sr 2+ + matriks Fe 10; 5000 0.0644 Ca 2+ + Sr 2+ nyala 10; 5000 0.1066 4
reduksi Ca 2+ + Sr 2+ nyala oksidasi 10; 5000 0.0758 Ca 2+ tinggi api 5 10 0.0739 Ca 2+ tinggi api 9 10 0.0731 Gangguan terhadap perbedaan A 0.14 0.12 0.1 Axis Title 0.08 0.06 0.04 0.02 0 1 2 3 4 Axis Title 3. Penentuan kadar kalsium dalam sampel Dialurkan kurva konsentrasi Ca 2+ terhadap absorbansi dan didapatkan hasil sebagai berikut: Kurva Analisis Ca2+ Absorbansi 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 f(x) = 0.01x + 0 R² = 0.99 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Konsentrasi (ppm) Dari kurva diatas didapatkan persamaan garis diketahui untuk sampel, y = 0.1093 maka y=0.007 x +0.0029 5
0.1093=0.007 x +0.0029 x=15.2 ppm Konsentrasi ini didapat dari pengenceran hingga 100 ml. Kadar Ca 2+ dalam sampel 2+ Ca V. Pembahasan Pada penentuan kepekaan analisis Cu 2+, 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 R 2 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 4 2- secara teori seharusnya terjadi penurunan absorpsi karena kelarutan CaSO 4 di dalam air cukup rendah, sehingga di dalam larutan akan terbentuk endapan CaSO 4. 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 Sr 2+ yang merupakan ion suppressor. Ion suppressor adalah suatu spesi yang lebih mudah terionisasi jika dibandingkan dengan analit. Dengan kemudahannya untuk terionisasi, Sr 2+ akan menghasilkan elektron yang kemudian akan bereaksi dengan spesi Ca 2+ 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 SO 4 2-, secara teori absorbansi larutan akan lebih besar jika dibandingkan dengan larutan ke-2 6
karena Sr 2+ 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 SrSO 4 sebesar 3.44 x 10-7 dan ksp CaSO 4 sebesar 4.93x10-5. Pada larutan ke-5, spesi Al 3+ merupakan interferen terhadap pengukuran konsentrasi Ca 2+ karena dengan adanya spesi tersebut, absorbansi Ca 2+ berkurang cukup drastis. Dengan adanya Sr 2+ 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 Ca 2+ bereaksi dengan Oksigen, karena bahan bakar yang digunakan pada nyala reduksi adalah N 2 O 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 Ca 2+. 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 Ca 2+ 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 Ca 2+ 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. Simpulan Kepekaan analisis Cu 2+ adalah 0.107 Daerah konsentrasi Cu 2+ 3.82-18.49 ppm 2- Pengaruh SO 4 : Interferent Pengaruh Sr 2+ : Ion suppressor dan releasing agent Pengaruh Al 3+ : Interferent Pengaruh KCl : Ion suppressor Pengaruh matriks Fe : menyebabkan gangguan matriks karena berinteraksi Ca 2+ Pengaruh nyala reduksi : meningkatkan absorbansi Pengaruh nyala oksidasi : Membentuk oksida, mengurangi absorbansi Konsentrasi Ca 2+ sampel sebesar 60.8 ppm VII. 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