PENENTUAN KADAR Cu(ll) PADA CONTOH UJI DENGAN

METODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA)

A. TujuanMahasiswa dapat menentukan kadar Cu(ll) dalam sampel limbah

dengan metode spektrometri serapan atom (SSA).

B. Tinjauan Pustaka Spektrofotometri serapan atom, sering disingkat sebagai

AAS atau SSA adalah suatu bentuk spektrofotometri dimana

spesies pengabsorbsiannya adalah atom-atom. (Underwood, 1996

:430).

Prinsip dasar SSA adalah interaksi antara radiasi

elektomagnetik dengan sampel. SSA merupakan metode yang

sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah.

Teknik ini adalah teknik yang paling umum dipakai untuk

analisis unsur yang didasarkan pada emisi dan absorbansi

dari uap atom. Komponen kunci pada metode ini adalah sistem

(alat) yang dipakai untuk menghasilkan uap atom dalam

sampel.

Cara kerja SSA berdasarkan atas penguapan larutan

sampel, kemudian logam yang terkandung didalamnya diubah

menjadi atom bebas. Atom tersebut mengabsorbsi radiasi dari

sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda yang

mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan

1

radiasi kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu

menurut jenis logamnya. Jika radiasi elektomagnetik

dikenakan kepada suatu atom maka akan terjadi eksitasi

elektron dari tingkat dasar ke tingkat tereksitasi, setiap

panjang gelombang memiliki energi yang spesifik untuk dapat

tereksitasi ke tingkat yang lebih tinggi. Besarnya energi

tersebut dapat dihitung menggunakan rumus :

E =

dimana : E = Energi

h = Tetapan Planck ( 6,63 x 10-34 J.s)

c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s)

λ = panjang gelombang (nm)

Setelah mengalami eksitasi maka akan dipancarkan

energi, tetapi yang akan dideteksi oleh detektor adalah

cahaya yang diserap.

Spektroskopi serapan atom terdiri dari sumber cahaya,

ruang sampel dan detektor. Dalam metode ini, cahaya dari

sumber langsung diteruskan dari sampel ke detektor. Semakin

besar jumlah sampel, maka semakin besar pula serapan yang

dihasilkan sampel. Sumber cahayanya adalah lampu berupa

katoda yang terdiri dari bagian-bagian yang teratur. Setiap

unsur membutuhkan lampu katoda yang berbeda. Lampu tersebut

ditempatkan di dalam ruang khusus lampu.

Ruang sampel adalah pembakar sejak sumber api

menyerap radiasi atom. Sinyal dari detektor dipindahkan ke

2

komputer, dan hasilnya dapat dilihat di monitor alat SSA.

Untuk sampel yang akan dianalisis di dalam pembakar, dapat

dilakukan persiapan larutan sampel di dalam pelarut yang

cocok, kebanyakan dalam air.

Gas dari panas mengalir ke dalam pembakar sehingga

menarik cairan ke dalam tabung daari ruang sampel. Cairan

ini diubah dimana ion mengalami atomisasi. Atom menyerap

cahaya dari sumber. Analisis kuantitatif ini bisa dicapai

dengan kadar serapan larutan dengan konsentrasi yang

diketahui. Kurva kalibrasi dan persamaan garis bisa

digunakan untuk menentukan konsentrasi berdasarkan

serapannya.

3

Instumentasinya adalah sebagai berikut :

4

Sebagai sumber radiasi resonansi digunakan lampu katoda

rongga (hoolow cathode lamp). Di muka lampu katoda rongga

terdapat komponen yang disebut baling-baling (chopper) yang

berfungsi mengatur frekuensi radiasi resonansi yang

dipancarkan dari lampu, sehingga energi radiasi ini oleh

”photomultiplier” diubah menjadi energi listrik. Atomizer

terdiri atas sistem pengabut (nebulizer) dan sistem pembakar

(burner), sehingga sistem atomizer disebut juga dengan

sistem pengabut-pembakar (burner nebulizer system). Setelah

radiasi resonansi dari lampu katoda rongga melalui populasi

atom di dalam nyala, energi radiasi ini sebagian diserap dan

sebagian lagi diteruskan. Fraksi radiasi yang diteruskan

dipisahkan dari radiasi lainnya. Pemilihan atau pemisahan

radiasi tersebut dilakukan oleh monokromator yang terdiri

dari sistem optik, yaitu cermin dan grating. Intensitas

radiasi yang diteruskan ini kemudian diubah menjadi energi

listrik oleh photomultiplier dan selanjutnya diukur dengan

5

detektor dan dicatat oleh alat pencatat yang biasa berupa

rekorder, printer, atau pengamatan angka.

Gambar Hallow Cathode Lamp

Berikut ini adalah tabel beberapa warna nyala logam :

Tabel 1. Beberapa Nyala Logam

Logam Warna nyalaKalsium (Ca) MerahStronsium (Sr) Merah Tua

/JinggaNatrium (Na) KuningTembaga (Cu) HijauMangan (Mn) NilaKalium (K) LembanyungBarium (Ba) Hijau

Kekuningan

Tabel 2. Temperatur nyala pada berbagai sumber bahan bakar :

Bahan BakarOksidan

udara

Oksidan

oksigenN2O

Hidroge

n2100 2780 -

Asetile 2200 3050 2955

6

na

Propana 1950 2800 -

Kelebihan dari SSA, yaitu spesifik (analisis tertentu

dengan panjang gelombang atau garis resonansi yang sesuai),

selektif dan spesifik untuk menganalisis logam. Hal ini

disebabkan karena kecepatan analisisnya, ketelitian sampai

tingkat runut, tidak memerlukan pemisahan pendahuluan,

relative murah dengan pengerjaan yang sederhana.

C.Alat dan Bahan

Alat :

1. Gelas kimia 500 mL 1 buah

2. Labu ukur 50 mL 1 buah

3. Labu ukur 25 mL 6 buah

4. Mikropipet 3 buah

5. Pipet tetes 5 buah

6. Corong dan statif corong 1 set

7. Alat SSA perkin Elmer Analist 100 1 set

Bahan :

1. Larutan stock Cu 1000 ppm 2 mL

2. HN03 pekat 16 M 0,31 mL

3. HN03 1 M 1 mL

4. Larutan sampel 50 mL

7

5. Aquades secukupnya

D.Sifat Fisik dan Sifat Kimia BahanSenyawa Sifat Fisika Sifat Kimia

1. Larutan stock

Cu

Wujud : cair

Warna : tidak

berwarna

∆ Hf : - 769,98

KJ/mol

Kelarutan : Mudah

larut dalam air

Struktur hablur

triklinik

2. HN03 Wujud : zat cair

Warna : tidak

berwarna

Titik leleh : -410

C

Titik didih : 830

C

Densitas : 1,5

g/mol

Kelarutan dalam

air tercampurkan

Sangat kprosif

Bersifat oksidator

Asam beracun

3. Aquades Wujud : cairan

Warna : tidak

berwarna

Titik leleh : 00 C

Bersifat polar

Pelarut universal

8

Titik didih : 1000

C

www.wikipedia.com

E.Bagan AlirCara pengoperasian alat

- dipanaskan alat dengan menekan tombol “ON”

- dihidupkan kompresor dan buka tabung gas

C2H2 set pada angka 17 psig

- dihidupkan cerobong pembuangan gas

- ditekan enter pada display alat tampak new

recall methode

- dimasukkan besar arus Hollow Cathode Lamp

(75% dari yang tertera) tekan enter

- dimasukkan besar slit tekan enter

- dimasukkan besar Wafe Length tekan enter

- diketik integration time (lama pembacaan

yang diinginkan) tekan enter

- diketik replicate (pengulangan pembacaan)

tekan enter

- dipilih hold (1) untuk metode pembacaan

tekan enter

- diilih curve calibration linier (2) tekan

enter

9

Alat AAS

- diketik no jika curve calibration tiak akan

dicetak, tekan enter

- ditekan enter secara terus menerus sampai

mode pada Display kembali ke lamp current

- dinyalakan burner dengan menekan tombol

flame on/off

- ditekan cont untuk memulai optimasi

absorbans

- diaspirasikan larutan blanko kemudian tekan

A/Z (auto zero) pada saat absorbans

menunjukan hara nol (0,000), aspirasikan

larutan standar dengan konsentrasi terendah

untuk memperoleh harga absorbans mendekati

0,200 jka belum tercapai atur laju alir gas

(bahan bakar) dan knob nebulizer dengan

cara memutar kekiri dan kekanan

- diaspirasikan lagi larutan blanko dan

tunggu sampai harga absorbans kembali ke

nol (0) Setelah harga absorbans mendekati

0,200,

- diekan data untuk memulai pengukuran

- diaspirasikan semua larutan standar mulai

dari konsentrasi terendah sampai tertingi

kemudian tekan read

- diaspirasikan sampel tekan read

10

- dibuat kurva kalibrasi dengan menggunakan

program Excel.

Pembuatan Larutan Blanko

-dimasukkan ke dalam gelas kimia 500

mL

-ditambahkan dengan aquades sampai

mencapai batas volume 500 mL

Pembuatan Larutan Standar (5ppm, 50mL)

-dipipet 0,25 mL ke dalam labu ukur

50 mL

-diencerkan dengan larutan blanko

sampai tanda batas

-dihomogenkan

11

0,31 mL HN03 pekat

16 M

Larutan blanko

Larutan stock tembaga1000 ppm

Larutan standar tembaga5 ppm

Alat AAS

Pembuatan Larutan Standar (10ppm, 25mL)

-dipipet 0,25 mL ke dalam labu ukur 25

mL

-diencerkan dengan larutan blanko

sampai tanda batas

-dihomogenkan

Langkah ini diulang untuk larutan standar 15 ppm, 20 ppm, 25 ppm.

Preparasi Sampel

-dipipet ke dalam labu ukur 25 mL

-ditambahkan HN03 1 M sebanyak 0,5mL

-diencerkan dengan aquades sampai

tanda batas

-dihomogenkan

Langkah ini diulang (duplo).

Pengukuran standar dan sampel dengan SSA

12

Larutan stock tembaga1000 ppm

Larutan standar tembaga10 ppm

25 mL larutan sampel

Larutan sampel

Larutan blanko

-disiapkan

-dinolkan serapannya

-diganti dengan larutan standar

-diukur serapannya

-dicatat nilai absorbansinya

-disiapkan

-diukur serapannya

-dicatat hasil pengamatan

F.Cara KerjaCara pengoperasian alat

Alat AAS dipanaskan dengan menekan tombol “ON”,

dihidupkan kompresor dan buka tabung gas C2H2 set pada angka

17 psig dan cerobong pembuangan gas. Pada display alat

tampak new recall methode ditekan enter lalu dimasukkan

besar arus Hollow Cathode Lamp (75% dari yang tertera),

besar slit, besar Wafe Length tekan enter. integration time

(lama pembacaan yang diinginkan) dan replicate (pengulangan

13

Larutan blanko dengannilai absorbansinya

Data absorbansi

Larutan sampel dengannilai absorbansinya

Larutan sampel

pembacaan) diketik. Dipilih hold, curve calibration untuk

metode pembacaan tekan enter

terus menerus sampai mode pada Display kembali ke lamp

current

Burner dinyalakan dengan menekan tombol flame on/off,

ditekan cont untuk memulai optimasi absorbans, larutan

blanko diaspirasikan kemudian tekan A/Z (auto zero) pada

saat absorbans menunjukan hara nol (0,000), aspirasikan

larutan standar dengan konsentrasi terendah untuk memperoleh

harga absorbans mendekati 0,200 jka belum tercapai atur laju

alir gas (bahan bakar) dan knob nebulizer dengan cara

memutar kekiri dan kekanan. Semua larutan standar

diaspirasikan mulai dari konsentrasi terendah sampai

tertingi kemudian tekan read.

Pembuatan Larutan Blanko

0,31 mL HN03 pekat 16 M dimasukkan ke dalam gelas

kimia 500 mL dan ditambahkan dengan aquades sampai mencapai

batas volume 500 mL. larutan dihomogenkan.

Pembuatan Larutan Standar (5ppm, 50mL)

0,25 mL Larutan stock tembaga 1000 ppm dipipet ke dalam

labu ukur 50 mL. kemudian diencerkan dengan larutan blanko

sampai tanda batas dan dihomogenkan.

14

Pembuatan Larutan Standar (10ppm, 25mL)

0,25 mL Larutan stock tembaga 1000 ppm dipipet ke dalam

labu ukur 25 mL. kemudian diencerkan dengan larutan blanko

sampai tanda batas dan dihomogenkan. Langkah ini diulang

untuk larutan standar 15 ppm, 20 ppm, 25 ppm.

Preparasi Sampel

25 mL larutan sampel dipipet ke dalam labu ukur 25 mL

dan ditambahkan HN03 1 M sebanyak 0,5mL. Kemudian diencerkan

dengan aquades sampai tanda batas dan dihomogenkan, larutan

dibuat duplo.

Pengukuran standar dan sampel dengan SSA

Larutan blanko disiapkan dan dinolkan serapaanya.

Kemudian diganti dengan larutan standar dan larutan sampel ,

masing-masing diukur serapannya dan dicatat nilai

absorbansinya.

G.Pengamatan Pembuatan larutan blanko

HNO3 pekat 16 M = cairan tidak berwarna (0,31mL)

Aquades = cairan tidak berwarna

Ketika HNO3 pekat 16 M ditambahkan aquades sampai

volume 500mL larutan tetap tidak berwarna.

15

Pembuatan larutan standar

Larutan stock tembaga = cairan berwarna biru muda

Pada setiap konsentrasi (5ppm, 10ppm,15ppm, 20ppm,

25ppm) ketika Larutan stock tembaga diencerkan dengan

larutan blanko maka larutan tidak berwarna.

Larutan Standar (5ppm, 10ppm,15ppm, 20ppm, 25ppm)

Preparasi sampel

Sampel = cairan tidak berwarna

HN03 1 M = cairan tidak berwarna (0,5 mL)

Aquades = cairan tidak berwarna

Sampel + HN03 1 M (0,5 mL) dan diencerkan dengan

aquades larutan tidak berwarna.

Pengukuran standar dan sampel dengan SSA

Parameter alat yang digunakan

16

Panjang gelombang = 324,8 nm Lama pembacaan

= 0,7 detik

Kuat arus = 22 Ma Pengulangan bacaan = 3x

Lebar slit = 0,7 nm

Energi = 56%

Sampel 1 A = 0,693

Sampel 2 A = 0,695

Diperoleh persamaan A = 0,0351 C

H.Hasil dan Analisis Data

1. Pembuatan kurva kalibrasi

Konsentra

si (ppm)

Absorbans

i0 05 0.19310 0.38815 0.52120 0.75325 0.821

Konsentra

si (ppm)

Absorbans

i

17

Sampel 1 0.693Sampel 2 0.193

Kurva Kalibrasi

y = 0.0351xR2 = 0.9852

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30Konsentrasi (ppm )

Absorbansi Series1

Linear (Series1)Linear (Series1)

2. Penentuan konsentrasi sampel 1

Dik : A = 0,693

Dit : Konsentrasi sampel ?

Jwb : y = 0,0351 x sebanding A = 0,0351 C

C =

=

= 19,744 ppm

3. Penentuan konsentrasi sampel 2

Dik : A = 0,695

Dit : Konsentrasi sampel ?

18

Jwb : y = 0,0351 x sebanding A = 0,0351 C

C =

=

= 19,801 ppm

4. Penentuan Energi serap

Dik : h = 6,63 x 10-34 J.s

c = 3 x 108 m/s

λ = 324,8 nm = 324,8 x 10-9 m

Dit : E serap

Jwb : E =

E =

E = 0,0612 x 10-17J

Energi serap = 56% x 0,0612 x 10-17J = 3,4272 x 10-19J

I. PembahasanPada percobaan ini ditentukan kadar Cu(ll) pada contoh

uji dengan metode spektrometri serapan atom (SSA). Prinsip

dasar yang digunakan adalah interaksi radiasi

elektromagnetik dengan sampel/absorbsi cahaya oleh atom.

Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang

tertentu. Untuk logam Cu menyerap cahaya pada 324,8 nm.

Dengan spektroskopi konsentrasi suatu unsur atau senyawa

19

dengan mudah dapat dihitung dari kurva standar antara

panjang gelombang dan konsentrasi larutan.

Ada 3 jenis larutan yang akan diuji, yaitu larutan

blanko, larutan standar tembaga dan larutan sampel. Larutan

blanko dibuat untuk mengenolkan nilai absorbansi dan

digunakan untuk mengencerkan larutan stock menjadi larutan

standar. Larutan blanko dibuat dengan cara mengencerkan

larutan HN03 pekat 16 M sampai pH mencapai 2. penggunaan

larutan HN03 bertujuan untuk mencegah terjadinya hidrolisis

atau pengendapan sehingga mempengaruhi jumlah cuplikan yang

sampai ke nyala api. Jika larutan blanko yang digunakan

adalah NaOH, maka kemungkinan terbesar adalah terjadinya

hidrolisis dan proses pengkabutan tidak akan terjadi.

Cu2+ + NaOH Cu(OH)2 + Na+

Konsentrasi larutan yang dibuat adalah 5ppm, 10ppm,

15ppm, 20ppm, 25ppm. Konsentrasi dibuat 5 variasi (5 titik)

karena dalam pembuatan kurva kalibrasi dengan 5 titik dapat

mewakili garis yang dihasilkan. Jika dengan 5 titik tersebut

kurva berbentuk linier, maka titik selanjutnya akan

berbentuk linier juga. Konsentrasi terkecil dari larutan

standar yang dibuat adalah 5ppm. Alasannya karena batas

minimum absorbansi yang dapat dideteksi yaitu 0,2 pada

konsentrasi 5ppm. Hal ini sering disebut batas deteksi.

Sebelum dilakukan pengujian, alat SSA terlebih dahulu

harus dioptimasi atau diatur sedemikian sehingga memperoleh

hasil analisis yang baik dan sempurna. Bahan bakar yang

20

digunakan adalah asetilen karena Cu merupakan logam yang

mudah diuapkan sehingga dibutuhkan suhu rendah dan asetilen

ini mempunyai temperatur nyala yang rendah, memudahkan

terbentuknya atom netral dan meminimalkan pembentukan oksida

dari unsur yang diteliti misalnya CuO, Cu(OH)2 dll.

Perbandingan antara asetilen dengan oksigen yang digunakan

adalah 2:4, pada perbandingan tersebut proses atomisasi

dapat terjadi.

Panjang gelombang diatur pada 324,8 nm. Panjang

gelombang ini merupakan panjang gelombang terbesar dari Cu

untuk bertransisi dari tingkat dasar ke tingkat eksitasi.

Logam Cu mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda dan

penjang gelombang maksimumnya yaitu 324,8 nm. Untuk optimasi

kuat arus lampu hollow catoda bergatung pada unsur yang

dianalisis. Kuat arus yang digunakan pada percobaan ini

adalah 22mA. Di dalam alat SSA terdapat celah atau lensa

yang berfungsi untuk menyeleksi atau memilih salah satu dari

beberapa panjang gelombang yang berasal dari lampu hollow

catoda. Lebar celah tersebut perlu diatur untuk mencegah

adanya gangguan berbagai spekta. Lebar celah yang digunakan

berukuran 0,7nm. Semakin kecil lebar celah yang digunakan,

maka semakin kecil gangguan spektra.

Dari hasil pengukuran absorbansi dengan konsentrasi

bervariasi, diplotkan ke dalam kurva absorbansi dan

konsentrasi (kurva kalibrasi), sehingga diveroleh kurva

linier dengan persamaan Y=0,0351x dan regresi R= 0,9852.

21

persamaan tersebut digunakan untuk menghitung nilai

konsentrasi Cu(ll) dari sampel yang sudah diketahui nilai

absorbansinya. Dari perhitungan konsentrasi Cu pada sampel 1

(A=0,693) adalah 19,744 ppm dan konsentrasi Cu pada sampel 2

(A=0,695) adalah 19,801.

Pada alat SSA, tertera angka energi 56% artinya 56%

energi dari jumlah energi keseluruhan digunakan untuk proses

atomisasi yaitu sebesar 3,4272 x 10-19J.

Harga konsentrasi Fe (II) dalam sampel yang terukur secara

kuantitatif tidak selalu akurat, hal ini disebabkan oleh

beberapa faktor kesalahan, diantaranya:

1. Kesalahan dalam memipet.

2. Kesalahan dalam membaca miniskus pada tanda batas labu

ukur.

Harga konsentrasi Fe (II) dalam sampel yang terukur secara

kuantitatif tidak selalu akurat, hal ini disebabkan oleh

beberapa factor kesalahan, diantaranya:

3. Kesalahan dalam menimbang Fe(NH4OH)2SO4 yang kurang akurat

4. Kesalahan dalam memipet ( mikro pipet yang digunakan

tidak memiliki skala mL ).

5. Kesalahan dalam membaca miniskus pada tanda batas labu

ukur.

6. Kesalahan dalam membaca %T sehingga kurva yang dihasilkan

tidak terlalu baik ( kurva kalibrasi tidak linier).

22

J. KesimpulanPenentuan kadar Cu(II) dalam sampel dapat ditentukan

dengan menggunakan teknik spektrofotometri SSA. Dari kurva

kalibrasi diperoleh persamaan Y=0,0351x dan regresi R=

0,9852. . Dari persamaan tersebut diperoleh konsentrasi Cu

pada sampel 1 (A=0,693) adalah 19,744 ppm dan konsentrasi Cu

pada sampel 2 (A=0,695) adalah 19,801. energi yang digunakan

untuk proses atomisasi adalah 56%.

K. Daftar Pustaka

Anonim (tanpa tahun). artikel.lib.unair. [online]. Tersedia:

http://artikel.lib.unair.ac.id/go.php?id=gdlhub-gdl-res -2007-

handayaniu-

4032&PHPSESSID=9e247d730558e39fa21fdaf31d42e3a3 [14

Maret 2009]

Hendayana Sumar Dr. (1994). Kimia Analitik Instrumen.

Semarang : IKIP

Khopkar,SM .(2003). Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta :

Universitas Indonesia

Tim Kimia Anorganik. (2008). Praktikum Kimia Anorganik.

Bandung : Jurusan

Pendidikan Kimia FPMIPA UPI

23

Lampiran Perhitungan Pembuatan Larutan

1. Membuat Larutan Baku Fe (II) 100 ppm dalam 100 mL Larutan

Dik : M HN03 = 16 M pH larutan blanko = 2

M larutan blanko = 0,01 M

V larutan blanko = 500 mL

Dit : Volume HN03 pekat

Jawab :

Volume HN03 pekat =

=

24

= 0,31 mL

2. Membuat Larutan Standar dari Larutan baku Fe (II) 100 ppm

M1 = Konsentrasi larutan baku Cu(ll) M2 = Konsentrasi

larutan standar Cu (ll)

V1 = Volume larutan baku Cu (ll) V2 = Volume

larutan standar Cu (ll)

a. Larutan standar dengan konsentrasi 5 ppm

Dik : M1 = 1000 ppm

M2 = 5 ppm

V2 = 50 mL

Dit : V1 ?

Jwb :

M1V1 = M2V2

V1 =

=

= 0,25 mL

b. Larutan standar dengan konsentrasi 10 ppm

Dik : M1 = 1000 ppm

M2 = 10 ppm

V2 = 25 mL

Dit : V1 ?

Jwb :

M1V1 = M2V2

25

V1 =

=

= 0,25 mL

c. Larutan standar dengan konsentrasi 15 ppm

Dik : M1 = 1000 ppm

M2 = 15 ppm

V2 = 25 mL

Dit : V1 ?

Jwb :

M1V1 = M2V2

V1 =

=

= 0,375 mL

d. Larutan standar dengan konsentrasi 20 ppm

Dik : M1 = 1000 ppm

M2 = 20 ppm

V2 = 25 mL

Dit : V1 ?

Jwb :

M1V1 = M2V2

V1 =

26

=

= 0,5 mL

e. Larutan standar dengan konsentrasi 25 ppm

Dik : M1 = 1000 ppm

M2 = 25 ppm

V2 = 25mL

Dit : V1 ?

Jwb :

M1V1 = M2V2

V1 =

=

= 0,625 mL

Foto

27

Larutan standar (5ppm, 10ppm,15ppm, 20ppm, 25ppm)

Larutan Sampel

28