Selasa, 30 Agustus 2011

PRAKTIKUM KIMIA ANALITIK INSTRUMEN CARA PENGOPERASIAN SPECTRONIC-20 GENESIS SECARA VIRTUAL LABORATORY


PRAKTIKUM KIMIA ANALITIK INSTRUMEN
CARA PENGOPERASIAN SPECTRONIC-20 GENESIS
SECARA VIRTUAL LABORATORY

I.          Judul Praktikum         : Cara Pengoperasian Spectronic-20 Genesis secara
                                                  Virtual Laboratory
II.        Tujuan Praktikum      :
a.         Mahasiswa dapat melakukan percobaan secara virtual laboratory dengan menggunakan spectronic 20-Genesis
b.         Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip dasar Spectronic-20 Genesis melalui media          
pembelajaran kimia tanpa melakukan eksperimen secara langsung di laboratorium
III.       Landasan Teori:

 
Gambar Spektrofometer Spektronik-20

Spektronik-20 yang ditunjukkan pada gambar di atas pada hakekatnya terdiri dari monokromator kisi-difraksi dan sistem deteksi elektronik, amplifikasi dan pengukuran. Spektronik-20 merupakan spektrometer visible yang susunannya menggunakan satu berkas tunggal (single beam). Spektrofotometer jenis ini memiliki susunan paling sederhana yang terdiri dari sumber sinar, monokromator, kisi difraksi dan sistem pembacaan secara langsung.
Cahaya putih dari lampu wolfram difokuskan oleh lensa A ke celah masuk; lensa B mengumpulkan cahaya dari celah masuk itu dan memfokuskan ke celah keluar setelah dipantulkan dan didespersikan oleh kisi difraksi untuk memperoleh berbagai panjang gelombang. Cahaya monokromatik yang menembus celah keluar melewati sampel yang akan diukur dan jatuh ke tabung foto.

 Di dalam suatu molekul yang memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom yang ada hingga terbentuk suatu materi. Elektron-elektron yang dimiliki oleh suatu molekul dapat berpindah (eksitasi), berputar (rotasi) dan bergetar (vibrasi) jika dikenai suatu energi.
            Ketika cahaya dengan panjang berbagai panjang gelombang (cahaya polikromatis) mengenai suatu zat, maka cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Jika zat menyerap cahaya tampak dan UV maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan tereksitasi. Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. Apabila cahaya yang diserap adalah cahaya inframerah maka elektron yang ada dalam atom atau elektron ikatan pada suatu molekul dapat hanya akan bergetar (vibrasi). Sedangkan gerakan berputar elektron terjadi pada energi yang lebih rendah lagi.
clip_image004                Atas dasar inilah spektrofotometri dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu suatu yang ada dalam suatu sampel. Dimana zat yang ada dalam sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. ketika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan dihamburkan dan sebagian lagi akan diteruskan. Pada spektrofotometri, cahaya datang atau cahaya masuk atau cahaya yang mengenai permukaan zat dan cahaya setelah melewati zat tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah It/I0 atau I0/It. Proses penyerapan cahaya oleh suatu zat dapat digambarkan :




 
           
Cahaya yang diserap diukur sebagai absorbansi (A) sedangkan cahaya yang hamburkan diukur sebagai transmitansi (T), dinyatakan dengan hukum lambert-beer atau Hukum Beer, berbunyi: jumlah radiasi cahaya tampak (ultraviolet, inframerah dan sebagainya) yang diserap atau ditransmisikan oleh suatu larutan merupakan suatu fungsi eksponen dari konsentrasi zat dan tebal larutan.
               Berdasarkan hukum Lambert-Beer, rumus yang digunakan untuk menghitung banyaknya cahaya yang hanburkan:
clip_image006
dan absorbansi dinyatakan dengan rumus:
clip_image008
dimana I0 merupakan intensitas cahaya datang dan It atau I1 adalah intensitas cahaya setelah melewati sampel. Hukum beer dapat ditulis sebagai:

A= a . b . c atau A = ε . b . c
dimana:
A                     = absorbansi
            b atau l             = tebal larutan (tebal kuvet diperhitungkan juga umumnya 1 cm)
            c                      = konsentrasi larutan yang diukur.
                                    ε                      = tetapan absorptivitas molar (jika konsentrasi larutan yang diukur
                                       dalam molar
           a                       = tetapan absorptivitas (jika konsentrasi larutan yang diukur dalam
                                        ppm)

             Secara eksperimen, Hukum Lambert-beer akan terpenuhi apabila peralatan yang digunakan memenuhi kriteria-kriteria berikut:
1.         Sinar yang masuk atau sinar yang mengenai sel sampel berupa sinar dengan dengan    panjang gelombang tunggal (monokromatis).
2.         Penyerapan sinar oleh suatu molekul yang ada di dalam larutan tidak dipengaruhi oleh molekul yang lain yang ada bersama dalam satu larutan.
3.         Penyerapan terjadi di dalam volume larutan yang luas penampang (tebal kuvet) yang sama.
4.         Penyerapan tidak menghasilkan pemancaran sinar pendafluor.
5.         Indeks reflaksi larutan tidak tergantung pada konsentrasi. Dimana hukum lamber-beer tidak berlaku untuk larutan dengan konsentrasi tinggi.
             Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol.
             Elektron pada keadaan normal atau berada pada kulit atom dengan energi terendah disebut keadaan dasar (ground-state). Energi yang dimiliki sinar tampak mampu membuat elektron tereksitasi dari keadaan dasar menuju kulit atom yang memiliki energi lebih tinggi atau menuju keadaan tereksitasi.
                Cahaya yang diserap oleh suatu zat berbeda dengan cahaya yang ditangkap oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari-hari disebut warna komplementer. Misalnya suatu zat akan berwarna orange bila menyerap warna biru dari spektrum sinar tampak dan suatu zat akan berwarna hitam bila menyerap semua warna yang terdapat pada spektrum sinar tampak. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut:





Panjang gelombang (nm)
Warna warna yang diserap
Warna komplementer
400 – 435
Ungu
Hijau kekuningan
435 – 480
Biru
Kuning
480 – 490
Biru-kehijauan
Jingga
490  500
Hijau kebiruan
Merah
500 – 560
Hijau
Ungu kemerahan
560 – 580
Hijau kekuningan
Ungu
580 – 595
Kuning
Biru
595 – 610
Jingga
Biru kehijauan
610 – 800
Merah
Hijau kebiruan

              Pada spektrofotometer sinar tampak, sumber cahaya biasanya menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram. Wolfram merupakan salah satu unsur kimia, dalam tabel periodik unsur wolfram termasuk golongan unsur transisi tepatnya golongan VIB atau golongan 6 dengan simbol W dan nomor atom 74. Wolfram digunakan sebagai lampu pada spektrofotometri tidak terlepas dari sifatnya yang memiliki titik didih yang sangat tinggi yakni 5930 °C.
              Panjang gelombang yang digunakan untuk melakukan analisis adalah panjang gelombang dimana suatu zat memberikan penyerapan paling tinggi yang disebut λmaks. Hal ini disebabkan jika pengukuran dilakukan pada panjang gelombang yang sama maka data yang diperoleh makin akurat atau kesalahan yang muncul makin kecil.
               Berdasarkan hukum Beer absorbansi akan berbanding lurus dengan konsentrasi, karena b atau l harganya 1 cm dapat diabaikan dan ε merupakan suatu tetapan . Artinya konsentrasi makin tinggi maka absorbansi yang dihasilkan makin tinggi, begitupun sebaliknya konsentrasi makin rendah absorbansi yang dihasilkan makin rendah.
Zat yang dapat dianalisis menggunakan spektrofotometri sinar tampak adalah zat dalam bentuk larutan dan zat tersebut harus tampak berwarna. Jika tidak berwarna maka larutan tersebut harus dijadikan berwarna dengan cara memberi reagen tertentu yang spesifik. Reagen ini disebut reagen pembentuk warna. Berikut adalah sifat-sifat yang harus dimiliki oleh reagen pembentuk warna:
1)         Kestabilan dalam larutan. Pereaksi-pereaksi yang berubah sifatnya dalam waktu beberapa jam, dapat menyebabkan timbulnya semacam cendawan bila disimpan. Oleh sebab itu harus dibuat baru dan kurva kalibarasi yang baru harus dibuat saat setiap kali analisis.
2)         Pembentukan warna yang dianalisis harus cepat.
3)         Reaksi dengan komponen yang dianalisa harus berlangsung secara stoikiometrik.
4)         Pereaksi tidak boleh menyerap cahaya dalam spektrum dimana dilakukan pengukuran.
5)         Pereaksi harus selektif dan spesifik (khas) untuk komponen yang dianalisa, sehingga warna yang terjadi benar-benar merupakan ukuran bagi komponen tersebut saja.
6)         Tidak boleh ada gangguan-gangguan dari komponen-komponen lain dalam larutan yang dapat mengubah zat pereaksi atau komponen komponen yang dianalisa menjadi suatu bentuk atau kompleks yang tidak berwarna, sehingga pembentukan warna yang dikehandaki tidak sempurna.
7)         Pereaksi yang dipakai harus dapat menimbulkan hasil reaksi berwarna yang dikehendaki dengan komponen yang dianalisa, dalam pelarut yang dipakai.
            Setelah larutan ditambahkan reagen atau zat pembentuk warna maka larutan tersebut harus memiliki lima sifat di bawah ini:
1)         Kestabilan warna yang cukup lama guna memungkinkan pengukuran absorbansi dengan teliti. Ketidakstabilan, yang mengakibatkan menyusutnya warna larutan (fading), disebabkan oleh oksidasi oleh udara, penguraian secara fotokimia, pengaruh keasaman, suhu dan jenis pelarut. Namun kadang-kadang dengan mengubah kondisi larutan dapat diperoleh kestabilan yang lebih baik.
2)         Warna larutan yang akan diukur harus mempunyai intensitas yang cukup tinggi (warna harus cukup tua) yang berarti bahwa absortivitas molarnya (ε) besar. Hal ini dapat dikontrol dengan mengubah pelarutnya. Dalam hal ini dengan memilih pereaksi yang memiliki kepekaan yang cukup tinggi.
3)         Warna larutan yang diukur sebaiknya bebas daripada pengaruh variasi-variasi kecil kecil dalam nilai pH, suhu maupun kondisis-kondisi yang lain.
4)         Hasil reaksi yang berwarna ini harus larut dalam pelarut yang dipakai.
5)         Sistem yang berwarna ini harus memenuhi Hukum Lambert-Beer.


IV.       Alat dan Bahan :
            Program Pendukung , powered by : Macromedia Flash Player 6
            Alat      : Spectronic-20 Genesis
            Bahan   :  a.       Larutan Blanko (aquadest)
b.      Larutan  berwarna CoCl4-2 (biru muda )dan Co(H2O)6+2 (merah muda).
V.        Prosedur Kerja:
            klik in : http://my-diaryzone.blogspot.com/2011/01/chemistry-animations-and-simulations.html
a.         Penentuan Panjang Gelombang Serapan Maksimum dari larutan sampel CoCl4-2 dan Co(H2O)6+2
1.         Perhatikan Macromedia Flash Player 6 . Media pembelajaran tersebut merupakan bentuk virtual laboratory dari sebuah spectronic-20 Genesis, hampir semua fungsi utama dari instrumen dapat dilakukan secara virtual dengan media tersebut, misalnya pemilihan panjang gelombang, pengukuran absorbansi /transmitansi,  hubungan konsentrasi dengan absorbansi  dan pencarian panjang gelombang dengan serapan maksimum.
2.         Tahap pertama dalam virtual ini adalah menentukan panjang gelombang  serapan maksimum dari larutan  berwarna CoCl4-2 (biru muda )dan Co(H2O)6+2 (merah muda).
3.         Spectronic -20 Genesis ini memiliki dua mode yaitu Wavelength mode dan Molarity mode. Untuk tahap pertama,  pastikan memilih bagian pada Wavelength Mode dengan indikasi ada tombol persegi berwarna biru dibagian bawah kiri dengan tulisan Molarity mode.
4.         Lihat kotak berwarna kuning di sebelah kiri gambar alat ini dimana di dalamnya terdapat dua kuvet yaitu untuk sampel (dapat di gunakan untuk dua larutan) dan untuk blanko (aquadest).
5.         Buka tempat kuvet (sample compartement) dengan menekan kotak tombol yang bertuliskan Click here to open. Setelah tempat kuvet terbuka, arahkan kursor ke kuvet yang berisi aquadest, tekan ,dan tariklah kuvet tersebut ke dalam tempat kuvet sambil tetap menekan mouse kiri. Kemudian tutup tempat kuvet dengan menekan tombol dialog yang sesuai. Pastikan bahwa display LCD pada spectronic-20 Genesis menunjukkan panjang gelombang 400 nm . Set pembacaan alat ini pada absorban nol (karena larutan blanko) dengan menekan tombol yang bertuliskan 0 ABS / 100%T. Perhatikan display yang harus menunjukkan nilai absorban nol (0.000 A). Sampai pada langkah ini, dapat diketahui bahwa pada panjang gelombang tersebut semua cahaya yang diberikan akan ditransmisikan semua (tidak ada yang diserap).
6.         Buka tempat kuvet dan kembalikan kuvet pada tempatnya semula dengan menekan tombol biru bertuliskan Remove cuvette. Dengan kondisi tempat kuvet masih terbuka, tempatkan kuvet sampel yang berisi salah satu larutan ke dalam tempat kuvet dengan cara yang sama sebagaimana tadi menempatkan kuvet blanko. Kemudian tutup tempat kuvet dan catat nilai absorban yang ditampilkan pada display. Perhatikan bahwa di bagian atas alat sekarang tergambar tampilan kurva  hubungan antara absorban dan panjang gelombang dengan satu nilai dari absorban dari larutan sampel yang ditempatkan pada alat spectronic-20 Genesis.
7.         Buka tutup tempat kuvet dan kembalikan kuvet di tempatnya semula. Naikkan nilai panjang gelombang menjadi 410 nm dengan cara menekan tombol naik (berwarna kuning) yang terletak tepat di bawah display. Kemudian ulangi langkah-langkah berikutnya untuk setiap kenaikan panjang gelombang sebesar 10 nm sampai mencapai panjang gelombang 600 nm.
8.         Setelah selesai melakukan semua panjang gelombang dengan range antara 400-600 nm dengan interval 10 nm, berdasarkan kurva yang tergambar pada tampilan, analisis setiap pergerakan point di sekitar daerah panjang gelombang yang diperkirakan terdapat panjang gelombang dengan serapan (absorban) yang terbesar.
9.         Ulangi langkah 5 sampai 8 untuk larutan sampel yang kedua.
10.       Tentukan panjang gelombang dengan serapan maksimum dari dua larutan sampel yang diberikan berdasarka kurva kalibrasi yang terbentuk !
b.         Pembuatan kurva kalibrasi dari dari larutan standar CoCl4-2 dan Co(H2O)6+2
1.         Setelah selesai dengan tahap pertama, ubahlah mode spectronic ini  pada Molarity mode, dengan menekan tombol biru pada bagian kiri bawah.
2.         Tentukan larutan standar yang ingin digunakan, aturlah  agar panjang gelombang yang akan digunakan yaitu panjang gelombang yang diperoleh pada tahap pertama sesuai dengan larutan standar yang dipilih. Dengan larutan yang sama, jangan mengubah panjang gelombang ini selama percobaan.
3.         Variasikan konsentrasi larutan dengan mengatur nilai Molarity pada kotak dialog kuning di sebelah pilihan larutan. Setiap larutan agar diatur sedemikian rupa sehingga dapat diperoleh beberapa data . Catat data konsentrasi dan absorbansi  yang terbaca pada display !
4.         Dengan menggunakan microsoft excel ,  plot data yang diperoleh dan tentukan slope(m) dan intercept  (c )dan persamaan garis y= mx + c. Perhatikan nilai r2 !
5.         Ulangi langkah 2-4 dengan larutan kedua dan panjang gelombang yang sesuai.
6.         Analisis hubungan antara konsentrasi larutan sampel terhadap absorbansi berdasarkan kurva kalibrasi yang diperoleh dan amati apakah kurva ini memenuhi Hukum Lambert-Beer atau tidak. Berikan penjelasan grafik !
Sebagai sampling dari pengoperasian Spectronic-20 Genesis dengan menggunakan versi Virtual Laboratory, maka perhatikan contoh berikut ini :

VI.       Data Pengamatan (contoh 1):           
a.         Larutan CoCl4-2
Panjang gelombang (nm)
Absorbansi
400
0.245
410
0.323
420
0.405
430
0.468
440
0.519
450
0.569
460
0.626
470
0.674
480
0.728
490
0.778
500
0.816
510
0.831
520
0.801
530
0.759
540
0.668
550
0.544
560
0.398
570
0.264
580
0.192
590
0.146
600
0.13

            Berdasarkan kurva yang diperoleh , terlihat bahwa terdapat kurva berbentuk parabola terbuka ke bawah dengan puncak panjang gelombang maksimum pada 510 nm.
b.         Larutan Co(H2O)6+2
Panjang gelombang (nm)
absorbansi
400
0.028
410
0.039
420
0.058
430
0.095
440
0.15
450
0.222
460
0.294
470
0.346
480
0.387
490
0.427
500
0.476
510
0.506
520
0.486
530
0.42
540
0.319
550
0.232
560
0.152
570
0.09
580
0.056
590
0.043
600
0.036
           






















Berdasarkan kurva yang diperoleh , terlihat bahwa terdapat kurva berbentuk parabola terbuka ke bawah dengan puncak panjang gelombang maksimum pada 510 nm.
Spektrum absorbsi adalah grafik yang menyatakan hubungan antara absorbansi dengan panjang gelombang. Spektrum ini dapat dibuat dengan cara mengalurkan nilai absorbansi suatu larutan standar dengan konsentrasi tertentu pada berbagai panjang gelombang. Berdasarkan spektrum ini, panjang gelombang maksimum suatu larutan dapat ditentukan. Bila kurvanya ideal, akan diperoleh kurva simetri dengan puncak sempit, sehingga absorbansi maksimum(terbesar) berada di puncak kurva.

Panjang gelombang maksimum dapat diketahui dengan melihat nilai absorbansi maksimum yang terukur pada spektronik-20 untuk panjang gelombang tertentu. Kenapa panjang gelombang maksimum yang dipilih, hal ini karena di sekitar panjang gelombang maksimum tersebut, bentuk kurva serapan adalah datar sehingga hukum Lambert-Beer akan terpenuhi dengan baik sehingga kesalahan yang ditimbulkan pada panjang gelombang maksimum dapat diperkecil. Larutan sampel tertentu menghasilkan warna komplementer yang dapat menyerap cahaya. Warna-warna ini ditimbulkan oleh adanya panjang gelombang yang dimiliki larutan tersebut. Setiap warna memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda dengan interval tertentu.














            Contoh (2):
B.        Membuat Kurva Kalibrasi Standar Larutan Standar CoCl4-2 dan Co(H2O)6+2
a.      Kurva Kalibrasi Larutan Standar CoCl4-2    pada 510 nm

Konsentrasi
Absorbansi
0.002
0
0.004
0.664
0.006
0.997
0.008
1.329
0.01
1.661
0.012
1.993
0.014
2.325
0.016
2.658
0.018
2.99
0.02
3.322



Berdasarkan grafik ini , terlihat bahwa kurva yang terbentuk adalah linier, di mana konsentrasi sampel Larutan Standar CoCl4-2 berbanding lurus dengan absorbansi yang terjadi pada panjang gelombang maksimum 510 nm. Hal ini telah sesuai dengan Hukum Lambert-Beer.   




b.         Kurva Kalibrasi Larutan Standar Co(H2O)6+2 pada 510 nm
Konsentrasi
Absorbansi
0.002
0
0.004
0.405
0.006
0.607
0.008
0.81
0.01
1.012
0.012
1.214
0.014
1.417
0.016
1.619
0.018
1.822
0.02
2.024
           













Berdasarkan grafik ini , terlihat bahwa kurva yang terbentuk adalah linier , di mana konsentrasi sampel Larutan Standar Co(H2O)6+2 berbanding lurus dengan absorbansi yang terjadi pada panjang gelombang maksimum 510 nm. Hal ini telah sesuai dengan Hukum Lambert-Beer.       




Kurva kalibrasi adalah grafik yang menyatakan hubungan antara absorbansi yang diukur pada panjang gelombang maksimum dengan konsentrasi suatu larutan standar. Untuk membuat kurva kalibrasi, dibuat larutan (standar) induk/stock yang kemudian diencerkan sesuai variasi konsentrasi yang dikehendaki. Larutan-larutan encer ini diukur absorbansi/ transmitannya padapanjang gelombang maksimum.


Menurut hukum Lambert-Beer, bila sistem ideal, akan diperoleh garis lurus melalui titik (0,0) karena secara matematikhubungan antara absorbansi (tanpa satuan), dinyatakan dengan persamaan A =є . b. C dengan A adalah absorbansi (tanpa satuan), є adalah koefisien ekstingsi molar (mol-1. cm-1), b  adalah panjang jalan sinar (1 cm) dan C adalah konsentrasi (molar).
Plot absorbansi terhadap konsentrasi, atau log %T terhadap konsentrasi dikenal sebagai aluran hukum Beer. Untuk membuat graft diukur absorbans sederetan larutan dengan konsentrasi yang diketahui. Tebal sel dan panjang gelombang yang dipakai diambil tetap. Jika diperoleh aluran yang lurus, artinya larutan (dan alatnya) mengikuti hukum Lambert-Beer pada panjang gelombang yang dipakai, maka aluran ini dapat dipakai untuk menentukan konsentrasi suatu larutan.

            Salah satu syarat hukum Beer adalah sinar yang dipakai harus monokromatik. Hal ini hanya dapat diperoleh di laboratorium. Oleh karena pada saat yang bersamaan beberapa panjang gelombang yang melewati larutan, maka tampaknya hukum Beer tidak diikuti dan diperoleh aluran yang tidak lurus (melengkung). Untuk itu; tujuan pada awal kebanyakan analisis optik adalah mencari panjang gelombang yang dapat menghasilkan aluran hukum Beer yang lurus atau melengkung sedikit sekali.









































VII.     Simpulan
            Berdasarkan contoh pengoperasian Virtual Laboratory Spectronic-20 di atas, dapat disimpulkan bahwa :
a.   Panjang gelombang maksimum suatu larutan sampel berwarna  dapat diketahui dengan melihat nilai absorbansi maksimum yang terukur pada spektronik-20 untuk panjang gelombang tertent dan dapat dianalisis melalui kurva hubungan antara panjang gelombang dan absorbansi.

  1. Kurva kalibrasi adalah grafik yang menyatakan hubungan antara absorbansi yang diukur pada panjang gelombang maksimum dengan konsentrasi suatu larutan standar. Untuk membuat kurva kalibrasi, dibuat larutan (standar) induk/stock yang kemudian diencerkan sesuai variasi konsentrasi yang dikehendaki. Larutan-larutan encer ini diukur absorbansi/ transmitannya padapanjang gelombang maksimum Menurut hukum Lambert-Beer, bila sistem ideal, akan diperoleh garis lurus melalui titik (0,0).
















VIII.    Daftar Pustaka







1 komentar:

  1. Playtech slots - JT Hub
    Playtech slots at 군포 출장샵 JT 계룡 출장안마 Hub! Find your ideal games today, no tasks, and start 파주 출장안마 winning FREE! Read 아산 출장안마 our review and join the 양주 출장안마 winning party today!

    BalasHapus