ANALISIS KUNTITATIF

15.4 ANALISIS KUNTITATIF

15.4.1 Penerapan Hukum Beer

Hukum Beer merupakan prinsip dasar semua spektrometri molekular kuantitatifp Dari persamaan gabungan Hukum Lambert- Beer :

A = ?.b.c

dapat terlihat bahwa jika kita melakukan pengukuran suatu unsur yang sama pada panjang gelombang yang sama dalam kuvet

sampel yang sama pula, maka akan tampak hubungan linear antara absorbansi A dan konsentrasi c, selama absorpsivitas molar ? dan tebal kuvet b konstan. Karena nilai b adalah tetap, maka ini adalah penerapan Hukum Beer.

Oleh karenanya, jika suatu larutan dengan konsentrasi C 1 Oleh karenanya, jika suatu larutan dengan konsentrasi C 1

menghasilkan absorbansi A 2 sehingga :

Konsentrasi dari larutan yang belum diketahui kemudian dapat dihitung dengan mengukur absorbansi dari larutan yang diketahui konsentrasinya dan larutan yang belum diketahui konsentrasinya pada kondisi yang sama.

Konsentrasi yang belum diketahui dapat ditentukan dengan persamaan :

Perhitungan dengan metode sederhana ini tidak mempertimbangkan ketidakpastian percobaan yang terlibat dalm persiapan larutan dan

dalam pengukuran absorbansi. Oleh karena itu dalam praktek sangat dianjurkan untuk menyiapkan beberapa larutan dengan konsentrasi yang berbeda biasanya disebut larutan standar, kemudian diukur absorbansinya. Hasil pengukuran dibuat grafik kalibrasi absorbansi vs konsentrasi. Selanjutnya konsentrasi larutan yang belum diketahui dapat ditentukan dari grafik tersebut.

Absorbansi

Konsentrasi

Gambar 15.8. Kurva kalibrasi.

Dengan menggunakan grafik kalibrasi yang diperoleh dari beberapa standar dibanding dengan menggunakan satu standar , ketidakpastian analisa dapat dikurangi dan karenanya ketelitian akan sangat meningkat.

Perlu dicatat bahwa garis lurus pada grafik kalibrasi tidak akan diperoleh dengan cara mem-plot transmitans vs konsentrasi. Karena

absorbansi dan transmitans dihubungkan oleh persamaan :

A = - log T

maka tidak ada hubungan linear antara transmitans dan konsentrasi.

Gambar 15.9. Hubungan antara konsentrasi dengan

transmitansi dan absorbansi

Oleh karena itu jika hasil pengukuran berupa transmitans, maka harus diubah ke bentuk absorbansi agar dapat membuat kurva kalibrasi.

15.4.2 Pemilihan panjang gelombang untuk Analisa Kuantitatif

Dalam spektrometri molekular kuantitatif, pengukuran absorbansi atau transmitans dibuat berdasarkan satu seri

(rangkaian) larutan pada panjang gelombang yang telah ditetapkan. Panjang gelombang paling yang sesuai ditentukan dengan membuat spektrum absorbsi dimana panjang gelombang yang paling sesuai adalah yang menghasilkan absorbansi maksimum. Selanjutnya panjang gelombang ini digunakan untuk pengukuran kuantitatif.

Dengan menggunakan panjang gelombang dari absorbansi Dengan menggunakan panjang gelombang dari absorbansi

Gambar 15.10. Spektrum absorpsi dan kurva standar

Pengaruh radiasi polikromatik pada hubungan hukum Beer. Pita A menunjukkan penyimpangan (deviasi) yang kecil selama tidak terjadi perubahan besar pada ? sepanjang pita tersebut. Pita B menunjukkan penyimpangan yang jelas karena ? mengalami perubahan yang berarti pada daerah tersebut.

15.4.3 Penyimpangan Hukum Beer

Jika dalam analisis suatu unsur tidak memenuhi Hukum Beer, maka absorbansi tidak setara dengan konsentrasi.

Yaitu :

Untuk mengetahui apakah suatu unsur memenuhi Hukum Beer atau tidak maka perlu ditentukan grafik kalibrasi absorbansi vs konsentrasi.

Hukum Beer hanya dapat dipenuhi jika dalam range (cakupan) konsentrasi hasil kalibrasi berupa garis lurus, jadi kita hanya bekerja pada linear range.

Seringkali sampel yang dianalisa akan memiliki absorbansi yang lebih tinggi dari pada larutan standar. Jika kita berasumsi bahwa kalibrasi tetap linier pada konsentrasi yang lebih tinggi

sorbansi Ab

Konsentrasi

Konsentrasi dimana

Konsentrasi dimana

Hukum Beer berlaku

Hukum Beer tidak berlaku

Gambar 15.11. Kurva standar yang memenuhi hukum Lambert Beer

dengan cara yang ramalan kalibrasi yang linier [itu]. Hal ini tidak boleh diilakukan karena bagaimanapun, ketika kita tidak bisa mengetahui apakah hukum Beer masih terpenuhi pada konsentrasi yang lebih tinggi. Jika Hukum Beer tidaklah terpenuhi pada konsentrasi yang lebih tinggi, hasil dari pengukuran akan merupakan suatu kesalahan besar ( ketelitian sangat kecil) Sekalipun standar lebih lanjut disiapkan dan kurva dicoba ke data, ketepatan dari hasil akan sangat lemah dalam kaitan dengan ketidak-pastian di (dalam) membaca konsentrasi dari kurva.

Absorbansi terukur

Konsentrasi berdasar pada

Absorbansi

porsi linear

Konsentrasi

Konsentrasi

Gambar 15.12. Kurva standar yang tidak memenuhi

sebenarnya

Hukum Lambert Beer

Oleh karena itu, larutan yang memiliki absorbansi lebih tinggi dari larutan standar harus diencerkan sampai memenuhi konsentarasi larutan standar yang telah ada.

Ketidakpastian Absorbansi

Ketidakpastian Konsentrasi

Gambar 15.13. Kurva hubungan konsentrasi terhadap absorbansi

yang masih memenuhi hukum Lambert-Beer.

15.4.4 Radiasi “stray”

Fungsi dari monokromator adalah untuk menghasilkan pita kecil panjang gelombang yang kemudian masuk ke dalam kuvet sampel. Bagaimanapun, dalam praktek range panjang gelombang ini dipengaruhi dengan sejumlah kecil radiasi dari panjang gelombang yang lain, karena ketidak sempurnaan monokromator. Sebagai tambahan, sebagian dari radiasi yang mencapai detektor mungkin berarasal dari sumber selain dari monokromator.

Radiasi “stray” yang tersesat ini ( disebut cahaya yang tersesat spektrometri sinar tampak) menyebabkan penyimpangan dari Hukum Lambert-Beer dan membatasi besarnya pengukuran

absorbansi dan transmitans.

Gambar 15.14. Batas aborbansi yang bisa diukur spektrofotometer

Sebagai contoh, jika 0,1% dari radiasi yang masuk ke detektor adalah radiasi yang tersesat, maka instrumen tidak akan pernah mengukur kurang dari 0.1% transmitans. Dengan kata lain, absorbansi maksimum dapat terukur oleh instrumen adalah 3 satuan absorbansi, walaupun konsentrasi larutan sampel sangat tinggi.

15.4.5. Konversi Non-absorbing Analit menjadi Absorbing

Derivative

Hanya ada beberapa unsur yang memiliki absortivitas cukup besar untuk dapat ditentukan secara langsung dengan spektrometri Hanya ada beberapa unsur yang memiliki absortivitas cukup besar untuk dapat ditentukan secara langsung dengan spektrometri

Perubahan keadaan oksidasi, atau pembentukan suatu komplek, dapat merubah unsur analit non-absorbing menjadi

derivatif absorbing. Sebagai contoh, Mn 2+ yang berwarna merah muda (sangat) pucat dapat dioksidasi dengan menggunakan

periodat atau persulfat menjadi MnO -

4 yang dapat ditentukan dengan spektrofotometri sinar tampak. Ion Fe 2+ akan membentuk senyawa

komplek oranye-merah dengan 1,10-fenantrolin, sementara Fe 3+ dan

Co - keduanya dapat membentuk senyawa komplek dengan SCN Reaksi umum :

analit absorbing non-absorbing + reagen derivative

Larutan analit (baik standar atau yang belum diketahui) direaksikan dengan reagen yang sesuai. Absorbansi dari absorbing derivative inilah yang diukur absorbansinya, bukan larutan analit asal.

Metode ini memerlukan tiga persyaratan agar diperoleh hasil yang akurat dan teliti: (a) Reaksi harus kuantitaif (yakni memiliki konstanta

keseimbangan yang besar) sehingga seluruh analit dapat diubah menjadi absorbing derivative

(b) Reagen yang digunakan harus tidak menyerap pada panjang gelombang dimana derivative yang dihasilkan

menyerap. (c) Absorbing derivative yang dihasilkan harus memenuhi Hukum Beer

15.4.6 Kesalahan dalam Analisis Spektrometri Kuantitatif

Ada tiga sumber kesalahan dalam pengukuran dengan spektrofotometer :

(a) pengaturan ke absorbabsi nol (100% T) (b) pengaturan ke absorbansi ∞ (0% T)

(c) pembacaan nilai absorbansi atau transmitans Anggap sampel dengan konsentrasi C memiliki transmitans T

10 T = - abc log ln T = - 2,303 abc

lnT

2,303ab

dC 1 1

Diferensiasi

dT

2,303ab T 0,4343

Jika T meningkat , dC akan turun yakni untuk mendapatkan pengukuran C yang paling akurat, maka T harus = 1, tetapi jika T =

1, maka A = 0 berarti tidak ada sampel Lebih jauh, jika nilai T besar ( mendekati 1 ), C harus kecil dan

dC

kesalahan relatif C,

adalah besar

Oleh karena itu, akan sangat membantu dengan memperhitungkan kesalahan relatif dari pada kesalahan mutlak, dC

a b T dC − 0,4343

dC maka bila T = 0,

bila : T = 1, lnT = 0, & → ∞

C dT

Catatan : Persamaan selalu negatif karena T selalu kurang

T lnT

dari 1 sehingga ln T selalu negatif

dC Oleh karena itu beberapa titik antara T = 0 dan T = 1,

harus

C mencapai minimum.

Gambar 15.15. Kesalahan pembacaan spektrofotometer pada

berbagai harga transmitansi

Kesalahan minimum dalam pengukuran absorbansi akan terjadi

dC

pada nilai T dimana

minimum

d ()

dC

() Yaitu dimana C

= 0 dT

() dC

2  T. + lnT   dT

= dT

 ( T lnT )  T  ( T lnT )  T

2 ( 1 + lnT )

( T lnT )

() d dC

C sekarang

= 0 bila 1 + lnT = 0

dT yaitu bila

ln T = − 1

log T = −

2,303 T = 0,368 Oleh karena itu kesalahan minimum terjadi pada 36,8% T

(Absorbansi = 0,434)

Catatan : Dalam perhitungan ini, dianggap tidak ada kesalahan pada pengaturan 0% T dan 100% T, tetapi dalam praktek kedua pengaturan tersebut juga merupakan subyek kesalahan.