JURNAL SPEKTROFOTOMETRI

A. JudulAnalisa Mangan (Mn) secara Spektrofotometri dengan metode Persulfat

B. Prinsip PercobaanSenyawa mangan terlarut dioksidasi oleh persulfat dan dengan adanya perak

nitratmembentuk permanganat. Apabila ada persulfat berlebih dan tidak ada zat organic,maka warna yang dihasilkan akan atabil dalam waktu tidak lebih dari 24 jam.

C. Maksud dan Tujuan- Praktikan memahami dan mengoperasikan spektrofotometer,- Menghitung kadar mangan (Mn).

D. Reaksi2 Mn2+ + 5 S2O82- + 8 H2O 2 MnO4- + 10 SO42- + 16 H+

E. Teori1. Mangan (Mn)

a. SejarahPertama kali dikenali oleh Scheele, Bergman dan ahli lainnya sebagai

unsur dandiisolasi oleh Gahn pada tahun 1774, dengan mereduksi mangan dioksidadengan karbon.b. SumberMineral mangan tersebar secara luas dalam banyak bentuk; oksida, silikat,karbonat adalah senyawa yang paling umum. Penemuan sejumlah besarsenyawa mangan di dasar lautan merupakan sumber mangan dengankandungan 24%, bersamaan dengan unsur lainnya dengan kandungan yanglebih sedikit.Kebanyakan senyawa mangan saat ini ditemukan di Rusia, Brazil, Australia,Afrika Selatan, Gabon, dan India. Irolusi dan rhodokhrosit adalah mineralmangan yang paling banyak dijumpai. Logam ,mangan diperoleh denganmereduksi oksida mangan dengan natrium, magnesium, aluminum atau denganproses elektrolisis.c. Sifat-sifat

Mangan berwarna putih keabu-abuan, dengan sifat yang keras tapi rapuh.Mangan sangat reaktif secara kimiawi, dan terurai dengan air dingin perlahanlahan.Mangan digunakan untuk membentuk banyak alloy yang penting. Dalambaja, mangan meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan,kekerasan,dan kemampuan pengerasan.Dengan aluminum dan bismut, khususnya dengan sejumlah kecil tembaga,membentuk alloy yang bersifat ferromagnetik.Logam mangan bersifat ferromagnetik setelah diberi perlakuan. Logam murninyaterdapat sebagai bentuk allotropik dengan empat jenis. Salah satunya, jenis alfa,stabil pada suhu luar biasa tinggi; sedangkan mangan jenis gamma, yangberubah menjadi alfa pada suhu tinggi, dikatakan fleksibel, mudah dipotong danditempa.d. KegunaanMangan dioksida (sebagai pirolusit) digunakan sebagai depolariser dan selkering baterai dan untuk menghilangkan warna hijau pada gelas yangdisebabkan oleh pengotor besi. Mangan sendiri memberi warna lembayung padakaca. Dioksidanya berguna untuk pembuatan oksigen dan khlorin, dan dalampengeringan cat hitam. Senyawa permanganat adalah oksidator yang kuat dandigunakan dalam analisis kuantitatif dan dalam pengobatan.Mangan juga banyak tersebar dalam tubuh. Mangan merupakan unsur yangpenting untuk penggunaan vitamin B1.e. PenangananTerpapar dengan debu mangan, uap dan senyawanya tidak boleh melebihiangka 5 ppm bahkan untuk periode yang sangat pendek karena tingkat toksisitasunsurnya.

2. SpektrofotometriSpektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan padapengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna padapanjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisidifraksi dengan detektor fototube.

Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visualdengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatusampel diukur pada berbagai panjang gelombangdan dialirkan oleh suatu perkamuntuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda.a. Pemilihan panjang gelombangPelbagai satuan digunakan untuk panjang gelombang, bergantung pada daerahspektrum, untuk radiasi UV dan tampak digunakan satuan 0angstrom dannanometer dengan meluas. Sedangkan mikrometer merupakan satuan yanglazim untuk daerah inframerah. Satu mikrometer, μm, didefinisikan sebagai 10-6mdan satu nanometer, nm, 10-9 m atau 10-7 cm. Satu satuan 0angstrom0Aæ öçè ÷øadalah10-10 atau 10-8 cm. Jadi 1 nm = 10 0A.

Gambar 4. Spektrum elektromagnetikBenda bercahaya seperti matahari atau bohlam listrik memancarkan spektrumyang lebar terdiri atas panjang gelombang. Panjang gelombang yang dikaitkandengan cahaya tampak itu mampu mempengaruhi selaput pelangi mata manusiadan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan ketampakan (vision). Namun,banyak radiasi yang dipancarkan oleh benda panas terletak di luar daerah dimana mata itu peka, mengenai daerah UV dan inframerah dari spektrum yangterletak di kiri dan kanan daerah tampak. Dalam analisis secara spektrofotometriterdapat tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu:- Daerah UV ; l = 200 – 380 nm- Daerah visible (tampak); l = 380 – 700 nm- Daerah inframerah (IR); l = 700 – 0,3 mManusia dengan ketampakan warna yang normal, dapat mengkorelasikanpanjang gelombang cahaya yang mengenai mata dengan indera subjektifmengenai warna, dan memang warna kadang-kadang digunakan agar tidak

repot untuk menandai porsi-porsi spektrum tertentu, seperti dipaparkan dalamklasifikasi kasar dalam tabel 4 di bawah ini.

Tabel 4. Spektrum Tampak dan Warna-warna KomplementerPanjang gelombang(nm)Warna WarnaKomplementer400 – 435 Lembayung (violet) Kuning-hijau435 – 480 Biru Kuning480 – 490 Hijau-biru Jingga490 – 500 Biru-hijau Merah500 – 560 Hijau Ungu (purple)560 – 580 Kuning-hijau Lembayung(violet)580 – 595 Kuning Biru595 – 610 Jingga Hijau-biru610 – 750 Merah Biru-hijau

Tabel 5. Spektrum cahaya tampak (visible)Warna Interval l Interval nRed 625 to 740 nm 480 to 405 THzOrange 590 to 625 nm 510 to 480 THzYellow 565 to 590 nm 530 to 510 THzGreen 520 to 565 nm 580 to 530 THzCyan 500 to 520 nm 600 to 580 THzBlue 430 to 500 nm 700 to 600 THzViolet 380 to 430 nm 790 to 700 THz

b. Aspek Kuantitatif AbsorbsiSpektra serapan dapat diperoleh dengan menggunakan sampel dalam pelbagai bentuk gas, lapisan tipis cairan, larutan dalam pelbagai pelarut, dan bahkan zat padat. Kebanyakan analitis melibatkan larutan, dengan cara mengembangkan pemerian kuantitatif dari hubungan antara konsentrasi suatu larutan dan kemampuannya menyerap radiasi. Prinsip kerja spektrofotometri berdasarkan hukum Lambert Beer, bila cahaya monokromatik (Io) melalui suatu media (larutan), maka sebagian cahaya tersebut diserap (Ia), sebagian dipantulkan (Ir), dan sebagian lagi dipancarkan (It). Transmitans adalah perbandingan intensitas cahaya yang ditransmisikan ketika melewati sampel (It) dengan intensitas cahaya mula-mula sebelum melewati sampel (Io). e adalah absorpsifitas molar atau koefisien molar ”extinction”, nilainya dipengaruhi oleh sifat-sifat khas dari materi yang diradiasi. Jika konsentrasi dalam satuan gram/liter maka e dapat diganti dengan a disebut sebagai ”absorpsivitas spesifik”. Jadi, A = a.b.c . Persyaratan hukum Lambert Beer, antara lain:1) Radiasi yang digunakan harus monokromatik,2) Energi radiasi yang diabsorpsi oleh sampel tidak menimbulkan reaksi kimia, jadi proses yang terjadi benar-benar absorpsi,3) Sampel (larutan) yang mengabsorpsi harus homogen,

4) Tidak terjadi fluoresensi atau phosporesensi, dan5) Indeks refraksi tidak berpengaruh terhadap konsentrasi, jadi larutan tidak pekat (harus encer).

3. Spektrofotometer UV - VisSpektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrofotometer merupakan gabungan dari alat optik dan elektronika serta sifat-sifat kimia fisiknya dimana detektor yang digunakan secara langsung dapat mengukur intensitas dari cahaya yang dipancarkan (It) dan secara tidak lansung cahaya yang diabsorbsi (Ia), jadi tergantung pada spektrum elektromagnetik yang diabsorb oleh benda. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawaan atau warna terbentuk.

Secara garis besar spektrofotometer terdiri dari 4 bagian penting yaitu :a. Sumber CahayaSebagai sumber cahaya pada spektrofotometer, haruslah memiliki pancaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi. Sumber energi cahaya yang biasa untuk daerah tampak, ultraviolet dekat, dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat rambut terbuat dari wolfram (tungsten). Lampu ini mirip dengan bola lampu pijar biasa, daerah panjang gelombang (l ) adalah 350 – 2200 nanometer (nm).

Gambar 1. Lampu wolframDi bawah kira-kira 350 nm, keluaran lampu wolfram itu tidak memadai untuk spektrofotometer dan harus digunakan sumber yang berbeda. Paling lazim adalah lampu tabung tidak bermuatan (discas) hidrogen (atau deuterium) 175 ke 375 atau 400 nm. Lampu hidrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah ultraviolet (UV).

Gambar 2. Lampu deuteriumKebaikan lampu wolfarm adalah energi radiasi yang dibebaskan tidak bervariasi pada berbagai panjang gelombang. Sumber cahaya untuk spektrofotometer inframerah, sekitar 2 ke 15 m m menggunakan pemijar Nernst (Nernst glower).b. MonokromatorMonokromator adalah alat yang berfungsi untuk menguraikan cahayapolikromatis menjadi beberapa komponen panjang gelombang tertentu(monokromatis) yang bebeda (terdispersi). Ada 2 macam monokromator yaitu :1) Prisma2) Grating (kisi difraksi)Keuntungan menggunakan kisi difraksi :- Dispersi sinar merata

- Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama- Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spectrumCahaya monokromatis ini dapat dipilih panjang gelombang tertentu yang sesuai untuk kemudian dilewatkan melalui celah sempit yang disebut slit. Ketelitian dari monokromator dipengaruhi juga oleh lebar celah (slit width) yang dipakai.c. CuvetCuvet spektrofotometer adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat contoh atau cuplikan yang akan dianalisis. Cuvet harus memenuhi syarat- syarat sebagai berikut :1) Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya.2) Permukaannya secara optis harus benar- benar sejajar.3) Harus tahan (tidak bereaksi) terhadap bahan- bahan kimia.4) Tidak boleh rapuh.5) Mempunyai bentuk (design) yang sederhana.Cuvet biasanya terbuat dari kwars, plexigalass, kaca, plastic dengan bentuk tabung empat persegi panjang 1 x 1 cm dan tinggi 5 cm. Pada pengukuran di daerah UV dipakai cuvet kwarsa atau plexiglass, sedangkan cuvet dari kaca tidak dapat dipakai sebab kaca mengabsorbsi sinar UV. Semua macam cuvet dapat dipakai untuk pengukuran di daerah sinar tampak (visible).d. DetektorPeranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. Detektor akan mengubah cahaya menjadi sinyal listrik yang selanjutnya akan ditampilkan oleh penampil data dalam bentuk jarum penunjuk atau angka digital.

Syarat-syarat ideal sebuah detektor :1) Kepekan yang tinggi2) Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi3) Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.4) Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.5) Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.

Sebagai detektor untuk Spektrofotometer UV - Vis biasanya digunakan :1) Photo tube2) Barrier Layer Cell3) Photo Multiplier Tube

Arus listrik yang dihasilkan oleh detektor kemudian diperkuat dengan amplifier dan akhirnya diukur oleh indikator biasanya berupa recorder analog atau komputer.

4. Jenis SpektrofotometerBerdasarkan sistem optiknya terdapat 2 jenis spektrofotometer.

a. Spektrofotometer single beam (berkas tunggal)Pada spektrofotometer ini hanya terdapat satu berkas sinar yang dilewatkan melalui cuvet. Blanko, larutan standar dan contoh diperiksa secara bergantian.

b. Spektrofotometer double beam (berkas ganda)Pada alat ini sinar dari sumber cahaya dibagi menjadi 2 berkas oleh cermin yang berputar (chopper).- Berkas pertama melalui cuvet berisi blanko- Berkas kedua melalui cuvet berisi satndar atau contoh Blanko dan contoh diperiksa secara bersamaan.Blanko berguna untuk menstabilkan absorbsi akibat perubahan voltase atau Io dari sumber cahaya. Dengan adanya blanko dalam alat kita tidak lagi mengontrol titik nolnya pada waktu-waktu tertentu, hal ini berbeda jika pada single beam.

F. Alat dan Bahan1. Alat

- Spektrofotometer UV – Visible- Neraca analitik dan teknik- Pemanas- Tabung Nessler 100 ml- Labu ukur 1000, 100, 50 ml- Labu erlemeyer 150 atau 250 ml- Beaker glass 500 dan 100 ml- Saringan porselen atau asbes- Spatula

2. Bahan- KMnO4

- Asam oksalat atau Na oksalat- Natrium bisulfit, NaHSO3

- Asam nitrat, HNO3 pekat- Asam fosfat, H3PO4

- Perak Nitrat, AgNO3

- Ammonium persulfat, (NH4)2S2O8

- Hidrogen peroksida, H2O2

- Glasswool- Aquadest

G. Prosedur1. Pembuatan kurva kalibras i

a. Buat seri standar mangan yang mengandung 0,2 0,4 0,6 0,8 dan 1,0 mg/L dengan menyediakan 6 buah labu ukur 100 ml.b. Isi masing-masing labu ukur dengan 50 ml aquadest.c. Tambahkan berturut-turut larutan standar Mn (1 ml = 50 μg)d. Tambahkan 5 ml reagent khusus (75 g HgSO4 dalam 200 ml aquadest

dan 400 ml HNO3 pekat + 200 ml asam pospat 85% + 0,35 g perak diencerkan 100 ml dengan aquadest).

e. Encerkan dengan aquadest sampai tanda batas.f. Pindahkan larutan ke dalam labu ukur.g. Didihkan sampai volume larutan menjadi kira-kira 90 ml.

h. Tambahkan lebih kurang 1 g ammonium persulfat.i. Didihkan sekitar 1 menit atau sampai ammonium persulfat larut

sempurna.j. Angkat labu dari pemanas, biarkan kira-kira 1 menit.k.Dinginkan dengan cara merndam didalam air dingin atau dengan air

kran yang mengalir.l. Pindahkan ke dalam labu ukur atau tabung nessler 100 ml.m. Tepatkan volumenya menjadi 100 ml dengan aquadest.n. Ukur intensitas warna yang terjadi dengan spektofotometer pada

panjang gelombang 525 nm.o. Buat kurva kalibrasi antara absorbansi dengan konsentrasi Mn dalam

mg/L.2. Pemeriksan Mn dalam contoh

a. Ukur 100 ml contoh masukan ke dalam labu Erlenmeyer.b. Tambahkan 5 ml reagent khusus dan 1 tetes H2O2 jika perlu.c. Didihkan sampai volume larutan menjadi kira-kira 90 ml.d. Tambahkan lebih kurang 1 g ammonium persulfat.e. Didihkan sekitar 1 menit atau sampai ammonium persulfat larut sempurna.f. Angkat labu dari pemanas, biarkan kira-kira 1 menit.g. Dinginkan dengan cara merndam didalam air dingin atau dengan air kran yangmengalir.h. Pindahkan ke dalam labu ukur atau tabung nessler 100 ml, Tepatkan volumenyamenjadi 100 ml dengan aquadest.i. Ukur intensitas warna yang terbentuk dengan spektrofotometer pada panjanggelombang 525 nm.j. Bandingkan hasil pengukuran (absorban) contoh dengan kurva kaliibrasi untukmenentukan konsentrasi Mn dalan contoh.