PENENTUAN PANJANG GELOMBANG YANG PALING SENSITIF PADA DETEKTOR HPLC JENIS SPECTROFLOW 757 UNTUK PENGUKURAN CHOROMPHORNICOL PALMILAT SKRIPSI

  

PENENTUAN PANJANG GELOMBANG YANG PALING

SENSITIF PADA DETEKTOR HPLC JENIS SPECTROFLOW 757

UNTUK PENGUKURAN CHOROMPHORNICOL PALMILAT

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Sains ( S.Si )

  

Program Studi Fisika

Oleh :

Virgita Darmawati

  

NIM : 023214009

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

  

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

Kupersembahkan kepada :

  JESUS KRISTUS yang selalu menjadikan semuanya indah pada waktunya, tanpa-MU diriku sungguh tak berharga. Alm. Mama yang telah mengajarkanku banyak hal, I love you, mom. Papa, Mama Valeria dan Papa Roberto yang tersayang terima kasih atas cinta, doa dan segala ajarannya. Ungkapan rasa hormat, bakti dan terimakasihku Kakak-kakakku tercinta yang telah memberikan kasih, cinta dan segala yang mereka miliki. I really love you, all.

  

You need not worry about the future, because

GOD will provide us if we work hard everyday.

  

Cosí risplenda la vostra luce davanti agli

oumini, perché vedano le vostre opere buone

e rendano gloria al vostro Padre che é nei

cieli (Matteo 5:16)

  

Tidaklah cukup hanya dengan pemikiran yang baik.

  

Yang lebih pokok adalah menerapkannya dengan

  

INTISARI

PENENTUAN PANJANG GELOMBANG YANG PALING SENSITIF PADA

DETEKTOR HPLC JENIS SPECTROFLOW 757 UNTUK PENGUKURAN

CHOROMPHORNICOL PALMILAT

  HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) adalah alat ukur konsentrasi suatu unsur dalam suatu sampel, menggunakan prinsip chromatography cairan yang akan dideteksi oleh suatu detektor. Sama seperti alat–alat pada umumnya, pengukuran dengan HPLC tidak lepas dari gangguan input lain yang tidak diinginkan, misalnya serapan oleh unsur lain yang tidak ingin diukur.

  Telah dilakukan optimalisasi alat detektor HPLC jenis Spectroflow 757. Detektor ini bekerja dengan prinsip penyerapan cahaya oleh suatu unsur. Optimalisasi dilakukan dengan membandingkan keluaran detektor saat tidak diberi bahan penyerap dan saat diberi bahan penyerap berupa sampel yang dialirkan.

  Sampel yang diujikan adalah Choromphornicol Palmilat dengan berbagai konsentrasi. Didapatkan posisi optimal untuk pengukuran Choromphornicol

  

Palmilat yaitu pada panjang gelombang 280 nm dengan nilai sensitivitas 0.0106

• 1

  (mg/l) . Adapun dari penelitian ini dapat dikatakan bahwa alat detektor HPLC jenis Spectroflow 757 dan pompa jenis Spectroflow 400 dapat difungsikan sebagaimana layaknya alat HPLC pada umumnya.

  

ABSTRACT

THE DETERMINATION OF THE MOST SENSITIVE WAVELENGTH OF

HPLC SPECTROFLOW 757 DETECTOR FOR CHOROMPHORNICOL

PALMILAT MEASUREMENT

  HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) is a tool for measuring the concentration of substance in a sample using the principle of liquid chromatography by certain detector. Just like any other tools, HPLC measurement cannot avoid other input distraction such as the absorbtion of redundant substance.

  Spectroflow 757, HPLC detector has been optimalized. This kind of detector works as the principle of ray absorbtion from any substance. The proses of optimizing is done by comparing the detector output when it is given and not given the absorbent into a flowing sample. The sample which is used to be tested is Choromphornicol Palmilat for varied concentration. The optimal position gained from the test of Choromphornicol Palmilat is on the wavelength of 280 nm with the

• 1

  sensitivity up to 0.0106 (mg/l) . From the research, it is found that the Spectroflow 757 HPLC detector and Spectroflow 400 pump can be functioned as any other HPLC tools.

  

PRAKATA

  Syukur kepada Allah Bapa atas segala anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul " Penentuan panjang gelombang yang paling sensitif pada detektor HPLC jenis Spectroflow 757 untuk pengukuran Choromphornicol Palmilat ".

  Selama proses penyusunan skripsi ini, penulis menyadari bahwa penulis tidak pernah bekerja sendirian. Dalam banyak hal, penulis telah nendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Universitas Sanata Dharma bersama semua yang ada di dalamnya. Di sinilah penulis memperoleh kesempatan indah untuk tumbuh, berkembang, menjadi dewasa, dan belajar tentang “hidup”.

  2. Bapak Ir. Ign. Aris Dwiatmoko, M.Sc.. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, terima kasih buat bantuan dan dukungannya.

  3. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa MS, selaku Dosen Pembimbing skripsi dan pembimbing akademik yang telah memberikan pengarahan, masukan baik berupa saran dan kritik, serta selalu sabar selama penulis melakukan penelitian dan menyelesaikan naskah skripsi ini.

  4. Ibu Ir. Sri Agustini M.Si selaku Kepala program studi Fisika yang telah meluangkan waktu dan memberikan masukan serta saran yang sangat bermanfaat bagi penulis.

  5. Bapak Dr. Agung Bambang Setyo Utomo, SU. yang telah berkenan meluangkan waktu untuk menguji penulis serta memberikan masukan yang sangat berharga

  6. Mas Obim terimakasih buat bantuannya selama penulis melaksanakan penelitian.

  7. Bapak Prapto terima kasih atas bantuan dan masukan yang diberikan selama penulis melaksanakan penelitian.

  8. Keluarga besar Kompudu–Kalaena, Keluarga Besar Martano terima kasih atas dukungannya dan bantuannya selama ini.

  9. Keluarga besar Komunitas Sant’Egidio terima kasih atas dukungannya selama ini.

  10. Ibu Lusia, Bapak Prasetyadi, Ibu Wiwiek, Bapak Tukijo, Mba Tika terima kasih atas dorongan dan semangat yang diberikan selama ini.

  11. Mba Heny, makasih buat semuanya. You are my best sister in Jogja.

  12. Lori ndut, Papi Tri, Ridwan ucup, Iman, Adet, Mba Debora, Mba Asri, Mas Hari, Mas Mamat, Mas Kristofer, terima kasih atas kerja barengnya selama ini.

  Semua terasa menyenangkan dan indah bersama kalian.

  13. Semua teman–teman Fisika 2002, Hanik, Ima maap, Kia indun, Erni laus, Yuda sgwon, Adit mbek, Cemplu inke, Dandung, Ratna, Frida, Dian, Ook, Basil, terima kasih selama ini bisa bersama kalian. Meskipun kita minim, tapi kita adalah orang–orang terpilih.

  14. Teman-teman kostku, Lisna, Mba depot, Mba Ulil albab, Detha, Ningnong, Dewi, Ma’e, Rus, terima kasih atas kebersamaannya selama ini.

  15. Buat orang-orang yang dekat dihati tapi jauh dimata, teman-teman kusta di sagan, adik-adik prayan, anak-anak panti asuhan sayap ibu, teman-teman jalanan di Condong catur, terima kasih karena telah mengajari apa arti hidup, dan

  16. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian penelitian ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis menerima masukan, saran atau kritikan yang dapat memperkaya tulisan ini. Semoga tulisan ini dapat memberi sumbangan kecil bagi ilmu pengetahuan.

  Yogyakarta, Juni 2007 Penulis

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERSEMBAHAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  INTISARI ABSTRACT PRAKATA DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL Halaman BAB I. PENGANTAR .........................................................................

  1 A. Latar Belakang ....................................................................

  1 B. Permasalahan .......................................................................

  3 C. Batasan masalah ..................................................................

  3 D. Manfaat Penelitian ..............................................................

  4 E. Tujuan Penelitian .................................................................

  4 F. Sistematika Penulisan ..........................................................

  4

  BAB II. DASAR TEORI .....................................................................

  21 B. Metode Eksperimen .............................................................

  42 DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................

  42 B. Saran ....................................................................................

  42 A. Kesimpulan .........................................................................

  38 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................

  27 B. Pembahasan .........................................................................

  27 A. Hasil ....................................................................................

  21 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................

  19

  6 A. Teori Atom ..........................................................................

  2. Bahan-bahan ....................................................................

  19 1. Alat-alat ...........................................................................

  19 A. Alat dan Bahan ....................................................................

  16 BAB III. EKSPERIMEN .....................................................................

  13 D. Hukum Beer Lambert ..........................................................

  11 C. HPLC (High Pressure Liquid Chromatrography) ...............

  6 B. Teori Molekul ......................................................................

  43

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

  36 Tabel 1. Tabel hubungan absorbansi terhadap konsentrasi Choromphornicol Palmilat (mg/l) pada panjang gelombang 280 nm

  Tabel 2. Tabel hubungan absorbansi terhadap konsentrasi Choromphornicol Palmilat (mg/l) pada panjang gelombang 520 nm

  36

  DAFTAR GAMBAR

  Halaman Gambar 1. A. Proses deeksitasi, elektron pindah dari lintasan 3 ke lintasan 1

  B. Proses deeksitasi, elektron pindah dari lintasan 1 ke lintasan 2 .............. 10 Gambar 2. Skema tingkat energi molekul dengan tingkat elektronik, vibrasi dan rotasi .......................................................................................... 12

  Gambar 3. Skema bagian dari monokromator [Waters Associates, 1981] .................... 16 Gambar 4. Atom–atom penyerap ................................................................................... 17 Gambar 5. Skema percobaan ......................................................................................... 20 Gambar 6. Grafik hubungan antara Tegangan (Volt) dan Panjang gelombang (nm) saat fase gerak dialirkan ............................................................................... 30 Gambar 7. Grafik hubungan antara Tegangan (volt) dan Panjang gelombang (nm) untuk sampel Choromphornicol Palmilat dengan konsentrasi 25,47 mg/l .. 31 Gambar 8. Grafik hubungan antara Tegangan (volt) dan Panjang gelombang (nm) untuk sampel Choromphornicol Palmilat dengan konsentrasi 18,84 mg/l .. 32 Gambar 9. Grafik hubungan antara Tegangan (volt) dan Panjang gelombang (nm) untuk sampel Choromphornicol Palmilat dengan konsentrasi 12,23 mg/l .. 33 Gambar 10.Grafik hubungan antara absorbansi terhadap konsentrasi

  (mg/l) pada panjang gelombang 280 nm ( ),

  Choromphornicol Palmilat ♦

  400 nm ( ) dan 520 nm ( ) ........................................................................ 37

  ■ ▲

BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Pengukuran adalah salah satu hal yang sangat penting dan sering

  dilakukan dalam kehidupan sehari-hari. Dalam pengukuran ada dua hal yang sangat penting yaitu: input dan output, akan tetapi input hasil pengukuran yang diperoleh, tidak jarang diwarnai dengan ketidaktepatan yang disebabkan oleh adanya interferensi atau gangguan. Untuk menghindari ketidaktepatan pada hasil pengukuran, gangguan harus dieliminasi [Doebelin, 1983].

  HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) adalah alat ukur konsentrasi molekul dalam suatu sampel. Alat HPLC ini menggunakan prinsip chromatography cairan yang akan dideteksi oleh suatu detektor dimana sampel yang dialirkan akan dideteksi sesuai dengan panjang gelombangnya.

  Chromatography adalah teknik pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan distribusi dari komponen–komponen campuran tersebut diantara dua fase, yaitu fase diam (padat/cair) dan fase bergerak (cair/gas).

  Mekanisme kerja detektor ada bermacam-macam, salah satunya adalah efek penyerapan cahaya oleh suatu bahan. Sumber cahaya memancarkan cahaya pada berbagai panjang gelombang. Masing-masing panjang gelombang mempunyai intensitas tertentu yang kemudian diarahkan pada bahan penyerap. Besar nilai intensitas akan berubah karena terjadi penyerapan oleh yang diteliti. Idealnya didalam alat HPLC diperlukan detektor yang baik yaitu detektor yang mendeteksi sampel dengan sensitivitas yang memadai. Detektor tersebut hanya mendeteksi molekul-molekul yang akan diukur konsentrasinya. Molekul-molekul tersebut telah dipisahkan dengan teknik chromatography pada kolom HPLC secara tunggal atau satu persatu, agar kualitas dan kuantitas dari sampel yang diteliti hasilnya dapat dipertanggungjawabkan. Namun karena dalam suatu sampel terdapat lebih dari satu jenis molekul maka ada kemungkinan serapan molekul-molekul unsur lain yang tidak dikehendaki. Ini juga disebabkan karena tingkat resolusi atau kemampuan untuk memisahkan cairan pada kolom kurang sempurna dan adanya faktor lain yang mempengaruhi sehingga detektor tersebut tidak dapat bekerja secara optimal pada daerah panjang gelombang yang sudah tentukan.

  Untuk mengatasinya, akan dilakukan penelitian lebih lanjut bagaimana suatu detektor akan bekerja secara sensitif pada jangkauan panjang gelombang yang diberikan. Jika jangkauan panjang gelombang yang diberikan diputar secara manual, maka tidak efisien dan akan terjadi kekeliruan dalam pembacaan panjang gelombang. Untuk itu akan dibuat sistem pemutar panjang gelombang yang bekerja secara otomatis dan tepat. Dari semua jangkauan panjang gelombang, ada salah satu panjang gelombang yang paling sensitif untuk pengukuran salah satu sampel. Sensitif jika besar nilai sensitivitasnya tinggi. Maka dilakukan kalibrasi atau pengaruh besar konsentrasi terhadap nilai penyerapan, sehingga dapat diuji cobakan dengan pengukuran besar pembanding. Adapun detektor HPLC yang digunakan adalah Spectroflow 757, detektor ini bekerja berdasarkan efek penyerapan cahaya oleh suatu molekul penyerap.

  Tulisan ini berisikan teori atom, teori molekul, hukum Beer-Lambert, dan teori yang terkait dengan prinsip kerja HPLC secara keseluruhan, metodologi penelitian, hasil eksperimen, analisa data dan kesimpulan. Juga disertakan lampiran untuk melengkapi semua uraian tersebut didalam tulisan ini.

  B. Permasalahan

  1. Bagaimana sensitivitas dari detector HPLC jenis Spectroflow 757 untuk setiap panjang gelombang yang diberikan (240 nm s.d 700 nm)?

  2. Pada panjang gelombang berapa terdapat keadaaan sensitivitas detektor yang optimal pada HPLC dalam pengukuran Choromphornicol Palmilat?

  C. Batasan masalah

  Penentuan sensitivitas detektor terbesar pada panjang gelombang untuk detektor HPLC jenis Spectroflow 757, yang diuji cobakan pada pengukuran sampel Choromphornicol Palmilat yang dilarutkan dalam methanol dengan jangkauan panjang gelombang mulai dari 240nm s.d 700nm

  D. Manfaat penelitian

  Memberikan sumbangan ilmiah sebagai informasi mengenai posisi panjang gelombang yang paling sensitif untuk mengukur konsentrasi sampel yang mengandung Choromphornicol Palmilat, agar kualitas dan kuantitas dari sampel yang diteliti hasilnya dapat dipertanggungjawabkan.

  E. Tujuan Penelitian

  Dari perumusan masalah di atas, dapat diuraikan tujuan yang akan dicapai adalah :

  1. Mendapatkan sensitivitas detektor HPLC Spectroflow 400 untuk setiap panjang gelombang yang diberikan (240 nm s.d 700 nm).

  2. Mendapatkan panjang gelombang dengan nilai sensitivitas terbesar pada detektor HPLC dalam pengukuran Choromphornicol Palmilat.

  F. Sistematika Penulisan

  Penelitian ini akan dituliskan dengan sistematika sebagai berikut:

  BAB I Pendahuluan Bab ini menguraikan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, manfaat penelitian, dan tujuan penelitian.

  BAB II Dasar Teori Bab ini menguraikan tentang teori atom, teori molekul, detektor Spectroflow 400, dan teori yang terkait dengan prinsip kerja HPLC secara keseluruhan. BAB III Eksperimen Bab ini menguraikan tentang alat dan bahan yang digunakan, prosedur, metode dalam bereksperimen. BAB IV Hasil dan Pembahasan Bab ini menguraikan tentang hasil dan pembahasan dari eksperimen yang dilakukan. BAB V Penutup Bab ini berisi kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI A. Teori Atom Pada tahun 1898 J.J. Thomson mengusulkan bahwa atom merupakan

  bola bermuatan positif serbasama yang mengandung elektron. Model ini gugur pada tahun 1911 saat Rutherford mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti dan elektron, dimana inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang mengelilingi inti [Halliday-Resnick, 1990]. Elektron yang bergerak mengelilingi inti akan mengalami gaya coulomb F c pada elektron akibat adanya inti dipusat lingkaran Gaya coulomb ini diimbangi oleh gaya

  .

  sentrifugal F s yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan dengan gaya coulomb [Krane, 1992].

  F c = F s _{2 2} 1 e m ∨ ₂ = .......................................... (2.1) 4 r r πε

• 31

  Dengan m : massa elektron (9,1 x 10 kg)

  ∨ : kelajuan elektron

  r : jari-jari lintasan elektron

• 19

  e : muatan elektron (1,6 x 10

  C)

• 12 o : permivitas ruang hampa (8,85 x 10 F/m)

  ε

  sehingga kelajuan elektron adalah _{2 2} 1 e r ∨ = ₂ 4 r m

  πε

  e

  ............................................. (2.2) ∨ = 4 mr

  πε Energi total elektron adalah jumlahan dari energi kinetik K dan energi potensialnya V.

  E = K + V ........................................... (2.3) ₂

  1 ^{2 e}

  dimana K = m ∨ dan

  V = − sehingga persamaan (2.3) menjadi :

  2

  4 πε r ₂ 1 e ₂ E = m ∨ − ......................................... (2.4)

  2 4 r πε

  Dengan mensubstitusikan persamaan (2.2) ke dalam persamaan (2.4) diperoleh: _{2 2} ⎛ ⎞ 1 e e ⎜ ⎟

  E = m − ................................... (2.5)

  ⎜ ⎟

  2 4 r 4 πε πε mr _{2 2} ⎝ ⎠ 1 e e

  E = m −

  2 4 mr 4 r ₂ πε πε ₂

  e e E = −

  8 πε r 4 πε r ₂

  e E = − ............................................. (2.6)

  8 πε r Elektron yang bergerak mengelilingi inti merupakan partikel bermuatan yang bergerak dipercepat. Hal ini akan menyebabkan elektron

  lama kelamaan elektron akan kehilangan tenaganya dan elektron menuju inti. Elektron yang menuju inti kemudian bersatu dengan inti tersebut. Namun teori ini tidak sesuai dengan hasil eksperimen yang dilakukan oleh Rutherford sendiri.

  Pada tahun 1913 Niels Bohr mengemukakan bahwa setiap elektron bergerak dalam suatu orbit tertutup dan bahwa tidak ada energi yang dilepaskan dan diambil sewaktu elektron masih berada dalam orbitnya. Dengan momentum sudutnya sama dengan kelipatan bulat dari ћ.

  m ∨ r = n h ..................................... (2.7) _n

  dimana : n = bilangan kuantum utama (1,2,3........)

  h

• 34

  

h = , dengan h adalah ketetapan planck (6.626 x 10 Js )

2 π

  [Baharudin, 1988] r = jari-jari lintasan elektron pada bilangan kuantum ke -n

  n

  Sehingga

  n h

  ...................................... (2.8)

  ∨ = mr _n

  Dengan mensubstitusikan persamaan (2.2) ke dalam persamaan (2.8), diperoleh nilai jari-jari yang diperkenankan untuk lintasan elektron yaitu: _{2 2}

  n h

  4 πε

  r ......................................... (2.9) _n = ₂ me h

• 34

  Karena h = , dengan h adalah ketetapan planck (6.626 x 10 Js ), maka

  2 π _{2 2} n h ε Dengan persamaan (2.6) dapat diketahui energi elektron pada lintasan dengan jari-jari r n adalah : ₂

  e E = − ............................................. (2.11)

  8 πε r _n Sehingga didapatkan : ₄

  me

  1 ⎛ ⎞

  ........................................ (2.12)

  E = − _{n ⎜ ⎟ 2 2 2} n 8 ε h ⎝ ⎠

  Elektron-elektron yang berputar mengelilingi inti, berada pada kedudukan tertentu dengan tingkat energi yang tertentu pula. Semakin jauh kedudukan elektron terhadap inti, tingkat energinya semakin tinggi.

  Pada gambar 1 terlihat bahwa elektron dapat berpindah dari suatu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Perpindahan elektron dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi disebut sebagai eksitasi. Untuk melakukan eksitasi, elektron membutuhkan atau menyerap energi dari luar yang sesuai dengan energi pada beda tingkat tenaga tersebut. Sedangkan perpindahan elektron dari tingkat energi yang tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah disebut sebagai deeksitasi. Saat melakukan deeksitasi, elektron memancarkan energi yang berupa foton secara terus menerus sehingga mengalami pengurangan tenaga elektron dan elektron akan berpindah dari tingkat energi yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi [Krane, 1992 ].

  B.

• A.

  Gambar 1. A. Proses deeksitasi, elektron pindah dari lintasan 3 ke lintasan 1

B. Proses eksitasi, elektron pindah dari lintasan 1 ke lintasan 2

  Δ

  n i = bilangan kuantum utama awal n f

  Semakin jauh elektron terdeeksitasi, semakin besar energi yang dipancarkan atau semakin besar energi yang dibawa oleh foton, demikian pula

  ε ................................... (2.16)

  n n h me v

  8 _{i f}

  1

  1

  − = _{2 2 3 2} ⁴

  ⎜ ⎜ ⎝ ⎛

  = bilangan kuantum utama akhir ⎟ ⎟ ⎠ ⎞

  ε ............................... (2.15) dengan:

  Ε = hν .............................................. (2.13) dimana

  n n h me hv

  8 _{i f}

  Dalam proses deeksitasi, energi yang dipancarkan oleh elektron berupa energi foton yang mempunyai frekuensi ν dengan besar energi adalah:

  1

  − = _{2 2 2 2} ⁴

  ⎜ ⎜ ⎝ ⎛

  h ν = E awal - E akhir ......................................... (2.14) ⎟ ⎟ ⎠ ⎞

  v = frekuensi foton

  E = energi foton = Tingkat energi awal – Tingkat energi akhir

  Δ

  1

  c

  Karena ν = , maka persamaan (2.16) menjadi: λ ₄

  ⎛ ⎞ 1 me

  1

  1 ⎜ ⎟

  ................................. (2.17) = − _{2 3 2 2}

  ⎜ ⎟ λ 8 ch n n

  ε _{f i} ⎝ ⎠

  

8

Dengan c = kecepatan cahaya (3 x 10 m/s)

B. Teori Molekul

  Molekul terdiri dari kelompok atom yang tergabung menjadi satu akibat saling mengikat. Molekul memiliki beberapa tingkat energi yaitu tingkat energi elektronik, tingkat energi vibrasi dan tingkat energi rotasi. Dari masing-masing tingkat energi elektronik, ada beberapa kemungkinan tingkat energi vibrasi dan dari masing-masing tingkat energi vibrasi terdapat beberapa kemungkinan tingkat energi rotasi. Energi rotasi dan vibrasi dalam sebuah molekul ditimbulkan oleh gerak inti atomiknya. Elektron yang berada lebih dekat dengan inti lebih terikat kuat atau memiliki energi yang lebih besar.

  Molekul akan menyerap foton dari suatu sumber cahaya, apabila energi foton merupakan selisih dari tingkat energi akhir dan tingkat energi awal. Elektron molekul dapat tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan dasar molekul. Ketika molekul tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi maka memungkinkan adanya transisi elektronik, transisi vibrasi dan transisi rotasi [Beiser, 1989].

  Transisi elektronik melibatkan radiasi bagian cahaya tampak atau ultraungu dari spektrum [Harris, 1995]. Jika cukup tereksitasi, sebuah

  Gambar 2 Skema tingkat energi molekul dengan tingkat elektronik, vibrasi dan rotasi [Svanberg, 1992]

  Untuk melakukan transisi elektronik molekul membutuhkan energi yang besar. Yaitu membutuhkan cahaya dengan panjang gelombang kecil, frekuensi besar, pada daerah ultraviolet (cahaya tampak).

  Sedangkan untuk melakukan transisi vibrasi, dan rotasi molekul membutuhkan energi yang lebih kecil dibandingkan transisi elektronik, yaitu energi dari cahaya dengan panjang gelombang besar pada daerah cahaya tampak.

  Syarat dasar yang harus dipenuhi untuk melakukan transisi vibrasi adalah [Harris, 1995] : ΔV = ± 1 ............................................. (2.18)

  ΔJ = ± 1 .............................................. (2.19)

C. High Pressure Liquid Chromatography (HPLC)

  HPLC adalah alat untuk analisis kualitatif dan kuantitatif suatu sampel, atau dengan kata lain HPLC digunakan untuk mencari besar konsentrasi suatu zat. Secara teoritis, alat HPLC menggunakan teknik pemisahan cairan di dalam kolom dengan tekanan tinggi dari pompa. Oleh karena itu teknik ini dikenal dengan nama “High Pressure Liquid Chromatography”

  Istilah chromatography sekarang meliputi berbagai teknik pemisahan yang didasarkan atas partisipasi dari sampel diantara fase gerak (zat cair atau gas) dan fase diam (zat cair atau zat padat). Berdasarkan fase gerak yang digunakan, chromatography dapat dibagi menjadi dua golongan besar yaitu gas chromatography dan liquid chromatography. Pemisahan terjadi karena molekul sampel tertahan oleh fase diam atau dibawa oleh fase gerak tergantung dari afinitas senyawa tersebut terhadap kedua fase ini.

  Desain dari unit HPLC mirip dengan GC. HPLC terdiri dari pompa, kolom tempat memisahkan molekul satu dengan molekul yang lain dan detektor. Secara umum fase gerak yang bebas gas dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam kolom. Pada awalnya fase gerak dialirkan masuk menuju pompa dan dibawa menuju kolom kemudian diteruskan menuju detektor. Sampel diinjeksikan atau dialirkan masuk menuju pompa, kemudian dilarutkan oleh fase gerak, yang kemudian dibawa ke dalam kolom dimana pemisahan berlangsung [Khopkar. 1990]. Sampel kemudian dideteksi dengan detektor yang cocok. Untuk analisa sampel diperlukan detektor yang sensitif, yaitu detektor yang memiliki nilai sensitivitas yang besar. Adapun berbagai jenis detektor yang digunakan untuk HPLC adalah: refractive index detector, ultraviolet detector,

  

lambda max detector, radioactivity detector, flame ionization detector , dan

sebagainya.

  Salah satu jenis detektor HPLC adalah Spectroflow 757, yang dipakai pada eksperimen ini. Spectrolow 757 dirancang untuk aplikasi HPLC yang mampu mendeteksi ultraviolet dengan panjang gelombang antara 190 nm s.d 700 nm dengan 2 sumber lampu deuterium dan tungsten [Waters Associates.

  1981]. Mekanisme kerja detektor ini berdasarkan pada efek penyerapan cahaya oleh molekul penyerap. Detektor ini berfungsi mengubah cahaya menjadi besaran yang terukur yaitu tegangan sebagai besarnya nilai penyerapan.

  Model detector Spectroflow 757 terdiri dari dua sistem utama yaitu optik dan elektrik. Komponen elektrik adalah bagian pendukung untuk menjalankan alat HPLC. Komponen yang berhubungan dengan bagian optik salah satunya adalah monokromator.

  Monokromator terdiri dari celah masuk dan keluar, cermin penyejajar, kisi difraksi dan cermin pemfokus. Fungsi monokromator adalah untuk menguraikan radiasi polikromatis menjadi radiasi monokromatis dan memilih panjang gelombang berkas radiasi yang mengenai detektor [Skoog dkk, 1994].

  Sumber cahaya yang dipancarkan masuk melewati celah. Setelah cermin tersebut berkas cahaya dipantulkan dan disejajarkan menuju kisi difraksi. Kisi difraksi kemudian mendifraksikan berkas cahaya yang masuk ke cermin pemfokus. Dalam hal ini cahaya yang terurai sesuai dengan panjang gelombangnya oleh kisi. Kemudian berkas cahaya difokuskan ke celah keluar.

  Untuk memilih panjang gelombang yang akan di fokuskan menuju celah keluar, kisi difraksi bisa diputar.

  Cahaya dalam bentuk foton dengan panjang gelombang tertentu yang keluar dari monokromator akan mengenai tabung pengganda foton dan akan melepaskan elektron-elektron dari permukaan fotokatoda. Elektron-elektron ini dipercepat oleh dinoda pertama menuju permukaannya. Elektron yang menyentuh permukaan dinoda pertama melepaskan beberapa elektron sekunder, sehingga jumlah elektronnya bertambah. Elektron-elektron ini kemudian dipercepat oleh dinoda kedua menuju kepermukaannya dan melepaskan beberapa elektron sekunder lagi. Demikian seterusnya sehingga jumlah elektronnya terus bertambah dan berlipat ganda. Akhirnya elektron- elektron ini terkumpul di anoda, kemudian diperkuat oleh amplifier yang menghasilkan arus listrik yang ditampilkan dalam besaran berupa tegangan.

  Detektor HPLC jenis Spectroflow 757 bekerja dengan melihat bagaimana cahaya diserap oleh suatu konsentrasi molekul penyerap yang sesuai dengan hukum Lambert – Beer [Waters Associates. 1981].

  

Gambar 3

Skema bagian dari monokromator [Waters Associates. 1981]

D. Hukum Beer Lambert atau Hukum Beer

  Apabila cahaya melewati suatu bahan, maka sebagian dari cahaya tersebut akan diteruskan, sebagian dipantulkan dan sebagian lagi akan diserap oleh bahan tersebut. Karena cahaya yang dipantulkan sangat kecil maka diabaikan.

  Menurut Hukum Beer dan Lambert, serapan cahaya oleh atom sebanding dengan konsentrasi penyerap [Bax, 2004].

  A = ε c l .......................................................(2.20) dengan Α = absorbansi c = konsentrasi molekul penyerap l = panjang radiasi yang melewati penyerap

  Pada penjabaran teori di atas, penyerapan energi yang dilakukan oleh molekul mengakibatkan jumlah foton yang berasal dari sumber radiasi berkurang. Jika jumlah foton berkurang maka intensitas juga berkurang. Misalnya, sebelum melewati molekul intensitasnya adalah I maka setelah melewati molekul intensitasnya menjadi I.

  Gambar 4 Atom-atom penyerap

  Dari sini dapat diketahui seberapa besar serapan cahaya yang dilakukan oleh atom atau molekul yaitu,

  

Ι

A log ........................................ (2.21)

  = −

Ι

  Dengan A = absorbansi I = intensitas cahaya sebelum melewati molekul penyerap I = intensitas cahaya setelah melewati molekul penyerap

  Dari (2.20) dan (2.21) diperoleh

  Ι

  ε .................................... (2.22)

  A = − log = . c . l Ι Untuk mengetahui nilai , maka nilai l dan c ε harus dibuat tetap. ε merupakan fungsi dari panjang gelombang atau dipengaruhi oleh panjang gelombang.

  ε = f ( λ )................................................... (2.23) Supaya nilai ε tetap maka panjang gelombangnya harus tetap atau merupakan cahaya monokromatik.

BAB III EKSPERIMEN A. A. Alat dan Bahan

  1. Alat-alat:

  a. Satu unit HPLC Bagian-bagian pokok HPLC yang digunakan adalah sebagai berikut:

• Pompa HPLC

  Pompa HPLC yang digunakan adalah jenis SF 400 SPECTROFLOW. Pada pompa inilah sampel dialirkan dan dipompa masuk.

• Kolom Kolom HPLC yang digunakan adalah seri CPTM spher C18.
• Detektor Detektor ini digunakan untuk mengubah cahaya menjadi besaran fisika/listrik. Detektor yang digunakan adalah SPECTROFLOW 757 yang memiliki sumber lampu Deuterium (190 nm – 380 nm)(standar)) dan Tungsten (380 nm – 800 nm)(optional)).
• Perekam dan penampil data Untuk merekam dan menampilkan data digunakan komputer.

  20

• Pengatur posisi panjang gelombang

  Motor pada recorder BD 41 Kipp Zonen digunakan untuk memutar knob panjang gelombang dengan kecepatan putar 0.2 mm/s.

  Pompa Detector Pemutar Panjang Sampel Spectroflow 400 Kolom Spectrolow 757 gelombang _Pembuangan Komputer

  Gambar 5 Skema percobaan

  Pada gambar 5, terlihat skema percobaan yang telah dilakukan. Pada alat HPLC percobaan dilakukan dengan menyuntikan atau mengalirkan sampel yang akan terlarut didalam fase gerak ke dalam pompa (Spectroflow 400). Sampel kemudian dipompa masuk ke dalam kolom (CPTM spher C18). Kolom berfungsi untuk memisahkan molekul yang satu dari yang lainnya. Sampel tersebut kemudian menuju ke detektor (Spectroflow 757), yang mendeteksi sampel untuk semua jangkauan panjang gelombang dari 240 nm s.d 700 nm dan kemudian ditampilkan oleh komputer. Jangkauan panjang gelombang diatur dengan memakai motor pada recorder BD 41 Kipp Zonen. Sampel yang sudah dideteksi dengan sendirinya akan mengalir menuju pembuangan.

  21 sampel yang dialirkan, dimana cahaya yang diserap berasal dari sumber cahaya. Data yang akan terbaca adalah nilai tegangan dan waktu yang digunakan untuk mendeteksi. Besarnya nilai tegangan, menunjukan besarnya nilai absorbansi.

  b. Perangkat penyiapan larutan Untuk membuat larutan baik itu fase gerak/solvent ataupun sampel, digunakan alat-alat berupa pipet, gelas ukur, labu takar, refrigerator ultrasonics UR 275, membrane filters PTFE (Polypropylene backed)

  0.5 μm diameter 47 mm, neraca digital dan pompa vakum.

  2. Bahan-bahan a.

   Methanol Methanol berfungsi sebagai fase gerak dan pelarut.

  b.

   Choromphornicol Palmilat Choromphornicol Palmilat berfungsi sebagai sampel yang akan di

  ujikan.

B. Metode Eksperimen 1.

   Rancangan sistem pengatur panjang gelombang

  Dalam eksperimen ini dilakukan pengukuran penyerapan untuk masing-masing keadaan dengan jangkauan panjang gelombang antara 240 nm s.d 700 nm. Untuk itu jika panjang gelombang diputar secara manual, maka tidak efisien dan akan terjadi kekeliruan dalam

  22 konstan. Untuk itu dibuat sistem untuk mengatur panjang gelombang yang bekerja secara otomatis dan tepat. Pemutar yang dipakai adalah motor yang disertai roda gigi pada recorder. Roda gigi inilah yang dihubungkan ke knob pengatur panjang gelombang dengan menggunakan tali. Tali pemutar ini dibuat dari pinggiran kertas recorder yang berlubang dengan lebar ±1cm yang dilapisi dengan isolasi diseluruh bagian kertas berlubang tersebut. Jika motor dihidupkan dengan kecepatan sesuai yang diinginkan pemakai misalnya 0,2 mm/s, maka knob panjang gelombang akan berputar otomatis mengikuti kecepatan motor tersebut sehingga pembacaan pada panjang gelombang bisa lebih teliti. Supaya tidak slip dalam berputar, knob panjang gelombang diberi pipa yang dilapisi karet ban dan tali pemutar dibuat lebih pendek sehingga jaraknya dengan knob panjang gelombang tidak terlalu jauh.

2. Penyiapan fase gerak / solvent

  a. Sebelum fase gerak (Methanol) dimasukan ke dalam wadah yang akan digunakan, maka harus dipastikan bahwa wadah dalam keadaan bersih. Jika perlu wadah di bilas lagi dengan

  methanol , yaitu fase gerak/solvent yang akan digunakan agar tidak ada input lain yang diinginkan.

  b. Fase gerak (Methanol) yang akan di injeksikan ke dalam pompa harus bebas dari apapun termasuk gelembung udara, maka di

  23 udara dengan memakai refrigerator ultrasonics UR 275 selama waktu dimana tidak ada lagi gelembung udara terkandung didalam fase gerak yang akan dialirkan.

3. Penyiapan fase gerak dan sampel

  Input dari pompa jenis SF 400 SPECTROFLOW memiliki input atau masukan dimana sampel disatukan dengan fase gerak/solvent. Untuk itu Choromphornicol Palmilat dilarutkan dalam fase gerak/solvent yang disesuaikan dengan kebutuhan dalam hal ini ±1 liter. Berikut adalah rincian pembuatan sampel yang mengandung

  Choromphornicol Palmilat

• Choromphornicol Palmilat ditimbang dengan menggunakan neraca digital sebanyak 25,47 mg dan 205,72 mg yang dilarutkan dengan methanol sebanyak 1 liter. Penyaringan dilakukan dengan pompa vakum dan membrane filters PTFE (Polypropylene backed) 0.5

  μm diameter 47 mm. Dalam eksperimen ini larutan Choromphornicol Palmilat dengan konsentrasi 25,47 mg/l dan 205,72 mg/l dianggap sebagai larutan induk.

• Untuk mendapatkan larutan dengan konsentrasi yang berbeda, digunakan rumus:

  C

  1 .V 1 = C 2.

  V 2 ………………………………………. (3.1)

  24 Dimana C

  1 = konsentrasi larutan induk (mg/l)

  V

  1 = volume larutan induk yang diambil (l)

  C = konsentrasi larutan yang diinginkan (mg/l)

  2 V 2 = volume larutan induk yang dicari (l)

  Pada sampel juga dilakukan degassing untuk menghilangkan gelembung udara dengan memakai refrigerator ultrasonics UR 275.

4. Pengukuran

  Dalam eksperimen ini dilakukan pengukuran penyerapan cahaya saat diberi fase gerak/solvent dan saat diberi bahan penyerap berupa sampel. Pada awalnya harus diketahui karakteristik detektor mula-mula. Nilai tegangan keluaran sebanding dengan besar nilai penyerapan. Untuk itu pada gambar 4.1, 4.2, 4.3 dan 4.4, Besarnya nilai penyerapan ditunjukkan dengan nilai tegangan keluaran.

  Output dari HPLC dipengaruhi oleh fase gerak/solvent dimana sudah pasti akan terjadi penyerapan oleh fase gerak, maka dilakukan pendeteksian perubahan besarnya penyerapan saat fase gerak dialirkan masuk ke dalam alat HPLC ditunjukkan pada gambar 4.1.

  Pada eksperimen ini, digunakan sampel Choromphornicol

  Palmilat yang dilarutkan dalam methanol dengan besar konsentrasi

  yang berbeda. Besar konsentrasi sampel yang berbeda diberikan dengan maksud dapat dilihat perbandingan perubahan yang terjadi dalam setiap pengukuran besarnya penyerapan. Sehingga dapat

  25 dibandingkan besarnya nilai penyerapan saat diberi sampel dan tidak diberi sampel.

  Pada semua pengukuran ini panjang gelombang di jalankan mulai dari 240 nm s.d 700 nm.

  5. Penentuan panjang gelombang yang paling sensitif pada detektor

  HPLC dengan jenis SPEKTROFLOW 757 untuk mengukur besar konsentrasi Choromphornicol Palmilat

  Pengukuran besarnya penyerapan ditinjau untuk semua panjang gelombang yang dijalankan. Setelah dilakukan pengukuran besarnya penyerapan awal dan pengukuran besarnya penyerapan saat diberi fase gerak/methanol serta saat sampel dialirkan dengan berbagai konsentrasi, maka akan terlihat perbedaan besar penyerapan yang terjadi pada panjang gelombang-panjang gelombang tertentu.

  Dilakukan pengukuran besar nilai sensitivitas pada beberapa nilai panjang gelombang. Hal ini dilakukan untuk mengetahui nilai sensitivitas terbesar pada posisi panjang gelombang. Pengukuran dilakukan dengan melakukan kalibrasi atau dengan mengukur besar nilai penyerapan sampel untuk konsentrasi yang berbeda. Data dalam pengukuran sampel Choromphornicol Palmilat untuk konsentrasi yang berbeda, dapat menentukan besar nilai sensitivitas pada posisi panjang gelombang yang diujikan yaitu dengan menggunakan grafik hubungan antara absorbansi dan konsentrasi. Nilai sensitivitas

  26 adalah nilai yang diperoleh dari besarnya nilai penyerapan untuk setiap satu satuan konsentrasi.

  Penentuan posisi panjang gelombang yang sensitif untuk pengukuran sampel Choromphornicol Palmilat, ditentukan dengan melihat keadaan dimana penyerapan terjadi lebih besar dengan nilai sensitivitas terbesar.

  Grafik yang didapatkan dari semua eksperimen yang dilakukan adalah grafik hubungan antara Tegangan (volt) dengan Panjang gelombang (nm) saat diberi fase gerak, grafik hubungan antara Tegangan (volt) dengan Panjang gelombang (nm) saat diberi sampel dengan konsentrasi yang berbeda dan grafik kalibrasi untuk mengetahui nilai sensitivitas pada beberapa panjang gelombang.

  Grafik kalibrasi digunakan untuk menentukan besar nilai konsentrasi yang diujikan. Grafik kalibrasi adalah grafik hubungan antara besarnya penyerapan untuk masing-masing konsentrasi pada satu panjang gelombang yang ditentukan. Besarnya nilai tegangan menunjukan besarnya nilai absorbansi atau besarnya penyerapan yang terjadi.

  Pada pengambilan data digunakan program ADC 12.

BAB IV HASIL EKSPERIMEN DAN PEMBAHASAN A. Hasil HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) adalah alat ukur

  konsentrasi suatu unsur dalam suatu sampel. Dalam optimalisasi detektor HPLC jenis Spectroflow 757 dilakukan pengukuran besarnya penyerapan terhadap semua panjang gelombang dengan jangkauan 240 nm s.d 700 nm dengan set alat tetap yaitu :

  1). Detector Spectroflow 757

• Filter rise time : 1 s 2). Pompa Spectroflow 400
• Pressure limit : Lower : 000 Bar Upper : 100 Bar • Flow rate : 1.00 ml/s

  3). Waktu pengambilan tiap satu data : 0.03 s Output yang terbaca adalah nilai tegangan, dimana besarnya nilai tegangan menunjukan besarnya nilai penyerapan. Pengukuran output atau besarnya penyerapan dari masing–masing keadaan yaitu sebagai berikut :

• Pengukuran besar penyerapan saat diberi fase gerak/solvent

  Pengukuran besar penyerapan ini dilakukan saat fase gerak/methanol dialirkan dan dipompa masuk menuju detektor dan dideteksi oleh detektor. cahaya yang memancar untuk setiap panjang gelombang maka besar penyerapan akan bertambah. Bertambahnya nilai penyerapan menunjukan bahwa telah terjadi penyerapan oleh fase gerak/methanol yang mengalir masuk ke dalam detektor. Data yang didapatkan ditampilkan pada gambar

  6

• Pengukuran besar penyerapan saat diberi sampel

  Pada pompa Spectroflow 400, sampel yang akan diujikan sudah dilarutkan dalam fase gerak dalam hal ini methanol. Pengukuran besar penyerapan ini dilakukan saat sampel dialirkan dan dipompa masuk ke dalam detektor. Telah dilakukan pengukuran untuk sampel Choromphornicol Palmilat dengan konsentrasi yang berbeda. Pengukuran ini dilakukan agar dapat terlihat secara jelas pada panjang gelombang berapa, sampel terukur secara maksimal. Hasil pengukuran ditampilkan pada gambar 7, gambar 8 dan gambar 9.

• Pengukuran besar konsentrasi sampel Choromphornicol Palmilat Untuk dapat mengukur besar suatu konsentrasi, maka di lakukan pengukuran sampel dengan konsentrasi yang berbeda pada panjang gelombang tertentu. Langkah ini dilakukan untuk mengetahui besarnya penyerapan untuk setiap konsentrasi yang berbeda sehingga dapat diketahui besarnya nilai sensitivitas saat pengukuran sampel