Penentuan Kadar Besi (Fe) Dalam Sampel Dengan Teknik Spektrofotometri Uv-Vis
“PENENTUAN KADAR BESI (Fe) DALAM SAMPEL DENGAN TEKNIK
SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS”
Landasan Teori
 |
| Gambar Spektrofometri |
Spektrofotometri merupakan suatu metoda
analisis yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan
berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma
atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Spektrofotometer adalah alat untuk
mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang
gelombang. Sedangkan metode pengukuran dengan menggunakan spektrofotometer ini
digunakan sering disebut dengan spektrofotometri. Spektrofotometri dapat
dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih
mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada
berbagai panjang gelombang dan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan
spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda ( Hendayana et al,
1994).
Analisis spektrofotometri campuran Fe2+
dan Fe3+ secara umum merupakan metode tidak langsung yang dilakukan secara
bertahap. Orthofenantrolin atau o-fenantrolin sebagai agen pengompleks dapat
berikatan dengan Fe2+ dan Fe3+ membentuk kompleks berwarna berbeda, sehingga
diharapkan Fe2+ dan Fe3+ dalam campuran bisa ditentukan secara langsung sebagai
senyawa kompleks dengan metode spektrofotometri. Senyawa kompleks berwarna
merah-orange yang dibentuk antara besi (II) dan 1,10-phenantrolin
(ortophenantrolin) dapat digunakan untuk penentuan kadar besi dalam air yang
digunakan sehari hari. Reagen yang bersifat basa lemah dapat bereaksi membentuk
ion phenanthrolinium, phen H+ dalam medium asam. Pembentukan kompleks besi
phenantrolin dapat ditunjukkan dengan reaksi:
Fe2+
+ 3 phen H+ ⇌ Fe(phen)32+ + 3H+
Tetapan pembentukan kompleks adalah 2.5×10-6 pada 25oC. Besi (II)
terkomplekskan dengan kuantitatif pada pH 3-9. pH 3,5 biasa direkomendasikan
untuk mencegah terjadinya endapan dari garam garam besi, misalnya fosfat.
Kelebihan zat pereduksi, seperti hidroksilamin diperlukan untuk menjamin ion
besi berada pada keadaan tingkat oksidasi 2+ ( Hendayana et al, 1994).
Besi adalah elemen kimiawi yang dapat
ditemukan hampir disetiap tempat dibumi pada semua lapisan-lapisan geologis dan
badan air. Besi dalam air tanah dapat berbentuk Fe (II) dan Fe(III)
Kandungan Besi III dapat ditentukan dengan
beberapa metode, salah satunya yaitu dengan spektrofotometer sinar tampak.
Salah satu metode yang cukup handal pada spektrofotometer adalah dengan
penambahbakuan atau adisi standar. Metode ini merupakan suatu pengembangan metode
spektrofotometer sinar tampak dengan biaya relatif lebih murah. (Watulingas,
2008)
Metode dalam penentuan besi secra analisa
kualitatif dapat dilakukan dengan menggunakan alat spektrofotometer. Penentuan
ini secara umum dapat di urai menjadi
tiga yaitu:
-
Metode Tiosianat
Pada metode ini besi diubah menjadi besi
(III) menggunakan Kalium permanganta dan menambahkan tiosianat sehingga menjadi
warna merah. diukur menggunakan panjang gelombang 480 nm
-
Metode 1,10 – ortopenantrolin,
Besi (III) direduksi menjadi besi (II)
dengan menambah hidroksilamin klorida dan ditambah ortofenontrolin sehingga
terbentuk warna orange, diukur menggunakan panjang gelombang 510 nm
-
Metode tioglikoat
Besi (III) dengan penambahan asam
tioglikolat, amonium sitrat, dan amonium hidroksida akan memberi kompleks warna
ungu – merah, diukur dengan panjang gelombang 535 nm (Trianjaya Z, 2009)
Alat dan Bahan
Alat :
-
Spektronik-20
-
Labu takar 100 dan 25 mL
-
Gelas kimia 100 mL
-
Botol semprot
-
Spatula
-
Corong
-
Kuvet
-
Batang pengaduk
Bahan :
-
Garam Fe(NH4OH)2SO4
0,03 gram
-
Hidroksilamina-HCl
5% 2,5 gram
-
Fenantrolin
0,1% 0,1 gram
-
Natrium
asetat 5% 5 gram
-
Aquades
Secukupnya
-
H2SO4 5 mL
Preparasi
Sampel :
1)
Pembuatan
Larutan Baku Fe(II) 100 ppm
Untuk membuat
larutan baku diawali dengan menimbang garam Fe(NH4OH)2SO4
sebanyak 0,03 gram, kemudian dilarutkan dalam labu takar 100mL dengan
menggunakan corong pendek dan batang pengaduk. Lalu ditambahkan 5 mL larutan
asam sulfat 2M untuk menghindari terjadinya proses hidrolisis. Selanjutnya
ditambahkan aquades hingga tanda batas.
2)
Pembuatan
Larutan 1,10-Fenantrolin 0,1% dalam 100 mL air
Untuk membuat
larutan 1,10-Fenantrolin 0,1% dalam 100 mL air dibutuhkan 0,105 gram
fenantrolin, kemudian dilarutkan dengan menambahkan aquades. Setelah larutan
homogen, dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL. Dikeringkan bagian atas labu
takar sebelum ditanda batasi, kemudian diaduk. Larutan siap dipakai.
3)
Pembuatan
larutan hidroksilamina-HCl 5% dalam 100 mL air
Ditimbang 2,5
gram kemudian larutkan dengan menggunakan aquades dimasukkan kedalam labu takar
50 mL. Dikeringkan bagian atas labu takar sebelum ditanda batasi. Setelah
ditanda batasi, kemudian diaduk. Larutan siap dipakai.
4)
Pembuatan
larutan hidroksilamina-HCl 5% dalam 100mL air
2,5 g
hidroksilamina-HCl dilarutkan dengan aquades, lalu dimasukka dalam labu takar
50mL. Kemudian diencerkan sampai tanda batas.
5)
Pembuatan
larutan CH3COONa 5%
5 gram
CH3COONa dilarutkan dengan aquades, lalu dimasukkan dalam labu takar 100mL.
Kemudian diencerkan sampai tanda batas.
6)
Pembuatan larutan
blanko dan pengukuran serapannya
Dimasukkan 1
mL larutan hidroksilamina-HCl 5%, 5mL 1,10-fenantrolin 0,1% dan 8 mL Natrium
asetat 5% kedalam labu takar 25 mL, diencerkan dengan menambahkan aquades,
dikeringkan bagian atas labu takar sebelum ditanda batasi. Ditambahkan lagi
aquades hingga tanda batas, kemudian diaduk. Diukur absorbansi larutan
menggunakan spektronik-20 (345-600)nm.
7)
Preparasi
Deret Standar dan Sampel
Dibuat
larutan deret standar Fe(II) 1 ppm, 1,5 ppm, 2 ppm, 2,5 ppm dan 3 ppm ke dalam
labu takar 25 mL. Sebelum diencerkan, ditambahkan ke dalam masing-masing labu 1
mL larutan hidroksilamina-HCl 5%, 5 mL 1,10-fenantrolin 0,1% dan 8 mL Natrium
asetat 5%. Untuk larutan sampel, pipet sejumlah sampel ke dalam labu takar 25
mL, kemudian ditambahkan pereaksi dengan jumlah yang sama dengan larutan deret
standar sebelum diencerkan. Didiamkan larutan standar maupun sampel selama 10
menit. Diukur absorbansi larutan menggunakan spektronik-20.
Analisis Dan
Pembahasan
Pada percobaan ini, dilakukan analisis penentuan kadar besi Fe(II)
dalam sampel air dengan teknik spektrofotometri UV-Vis. Spektrofotometri yang
digunakan tepatnya adalah spektrofotometri cahaya tampak, karena logam besi
mempunyai panjang gelombang lebih dari 400nm, sehingga jika menggunakan
spktrofotometri UV, logam besi dalam sampel tidak terdeteksi.
Syarat analisis menggunakan visibel adalah cuplikan yang
dianalisis bersifat stabil membentuk kompleks dan larutan berwarna. Oleh karena
itu, dalam pennetuan kadar besi dalam air, perlu ditambahakan hidroksilamin-HCl
5% untuk mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+. Besi dalam keadaan Fe2+ akan lebih stabil
dibandingkan besi Fe3+. Dalam keadaan dasar, larutan besi tidak berwarna
sehingga perlu ditambhankan larutan orto-fenantrolin agar membentuk kompleks
larutan berwarna.
Reaksi antara besi dengan orto-fenantrolin merupakan reaksi
kesetimbangan dan berlangsung pada pH 6 sampai 8. Karena alasan tersebut, pH
larutan hrus dijaga tetap dengan cara menmbahkan garam natrium asetat.
Penambahan larutan natrium asetat seharusnya dilakukan sebelum penambahan
orto-fenantrolin. Namun pada prakteknya telah dilakukan kesalahan didalam
percobaan yaitu membahkan natrium asetat setelah penambahan orto-fenantrolin
sehingga kemungkinan terdapat endapan Fe(OH)2 atau endapan fosfat. Endapan ini
membuat cahaya yang diterima, dihamburkan oleh larutan sehingga absorbansinya
kecil. Kemungkinan yang lain yaitu kesalahan dalam menandabataskan dan memipet
larutan sampel.
Dalam penentuan kadar fe dalam sampel menggunakan spektrofotometri
visibel perlu dibuat larutan standar. Tujuannya adalah untuk membuat kurva
kalibrasi yang nantinya akan digunakan untuk menghitung kadar besi dalam sampel
air.
Sebelumnya dilakukan pematchingan kuvet dengan larutan CoCl2
berwarna merah muda. Sedangkan dalam pengukuran larutan standar dan sampel
digunakan blanko berupa campuran larutan hidroksilamin-HCl, larutan natrium
asetat, orto-fenantrolin dan aquades. Larutan kompleks yang terbentuk berwarna
orange.
Langkah selanjutnya adalah penentuan panjang gelombang maksimum.
Rentang panjang gelombang yang diuji adalah 400-600 nm. Dari percobaan, pada
panjang gelombang yang berbeda zat sampel menyerap cahaya dengan absorbansi
yang berbeda pula. Semakin besar panjang gelombang yang diberikan semakin besar
pula absorbansinya, namun pada keadaan tertentu nilai absorbansi kembali
menurun dengan bertambahnya panjang gelombang. Jika dilihat dari data
percobaan, pada panjang gelombang 400 nm molekul-molekul dalam larutan standar
hanya mampu memperoleh absorbansi sebesar 0,125 atau hanya 12,5% cahaya yang
diserap pada panjang gelombang tersebut. Nilai absorbansi ini terus meningkat
hingga pada panjang gelombang 520 nm dengan absorbansi 0,453 atau 45,3 % cahaya
diserap. Kemudian absorbansi kembali menurun dengan meningkatnya panjang
gelombang. Hal ini berarti pada panjang gelombang tersebut kemampuan
molekul-molekul menyerap cahaya kembali menurun. Dari hasil percobaan ini dapat
disimpulkan bahwa larutan standar tersebut menyerap cahay secara naksimal
terjadi pada panjang gelombang 520 nm.
Kemudian dilakukan pengukuran absorbansi pengukuran deret standar
pada panjang gelombang maksimum 520 nm. Sesuai hukum Lambert beer, A = ε b c,
dimana absorbansi sebanding dengan konsentrasi larutan. Semakin besar
konsentrasi larutan, maka absorbansi yang diperoleh juga akan semakin besar.
Dari data absorbansi deret standar ini dibuat kurva kalibrasi dengan persamaan
garis y = 0,207x (persamaan garis y = ax karena melalui titik (0,0)).
Selanjutnya dilakukaan pengukuran absorbansi sampel. Dari
percobaan, diperoleh absorbansi sampel yaitu 0,119. Dari data ini diketahui
bahwa konsentrasi sampel sebesar 0,572 ppm dengan persen kesalahan 43,03%.
Kesalahan ini terjadi karena penambahan natrium asetat setelah
orto-fenantrolin, sehingga pembentukan kompleks tidak maksimal dikarenakan
larutan tidak terjaga pH nya. Hal ini membuat larutan tersebut bisa bersifat
asam atau basa, sehingga absorbansi larutan juga ikut terpengaruh.
Dari pengukuran
deret larutan standar diperoleh data konsentrasi dan % transmitansi. Nilai
%transmitansi, kemudian dikonversikan dalam nilai absorbansi yaitu A= -log T.
Dari data tersebut dibuat kurva kalibrasi yaitu plot kedalam grafik hubungan
antara konsentrasi dan transmitansi sehingga grafik yang dihasilkan adalah
sebagai berikut :
 |
| Kurva Kalibrasi Deret Standar |
Penjelasan :
Dari grafik tersebut diperoleh nilai persamaan garis y = 0.207x.
Persamaan garis tersebut digunakan untuk menghitung kadar besi dalam sample air
sumur. Secara analisis kualitatif dan data yang diperoleh, data absorbansi
sample air sample dibanding dengan larutan deret standar. Jika ada salah satu
deret larutan standar mempunyai nilai absorbansi yang sama dengan nilai
absorbansi sample air sumur, maka kemungkinan konsentrasi sample tersebut
mengandung kadar besi yang sama dengan konsentrasi salah satu larutan deret
standard tersebut.
Untuk memastikan hasil analisis
kualitatif tersebut, maka dilakukan analisis kuantitatif, dengan menggunakan
persamaan garis y = 0.207x. Melalui perhitungan, diperoleh hasil bahwa
konsentrasi besi dalam sample air sumur yang dianalisis adalah
0,57488 ppm.
 Dalam Sampel Dengan Teknik Spektrofotometri Uv-Vis){kind=link}
Post a Comment for "Penentuan Kadar Besi (Fe) Dalam Sampel Dengan Teknik Spektrofotometri Uv-Vis"