Pengukuran Kadar Fe dalam Air Sungai Menggunakan Spektofotometri UV-Vis dengan Metode Kurva Kalibrasi dan Standar Adisi

Air adalah suatu zat cair yang tidak mempunyai rasa, bau, dan warna serta terdiri hidrogen dan oksigen dengan rumus kimia H2O. Karena air mempunyai sifat yang hampir bisa digunakan untuk apa saja, maka air merupakan zat yang paling penting bagi semua bentuk kehidupan (tumbuhan, hewan dan manusia). Air dapat berupa air tawar dan air asin (air laut) yang merupakan bagain terbesar dibumi ini. Di dalam lingkungan alam proses, perubahan wujud, gerakan aliran air (di permukan tanah, di dalam tanah, di udara) dan jenis air mengikuti suatu siklus keseimbangan dan dikenal dengan istilah siklus hidrologi (Kodoatie dan Sjarief, 2010).

Salah satu penyebaran air adalah pada sungai. Dahulu sungai banyak dimanfaatkan untuk keperluan sehari-hari seperti mandi, mencuci dan mengairi sawah. Sungai-sungai besar banyak digunakan sebagai sarana transportasi. Akan tetapi, saat ini sungai sudah tidak dimanfaatkan lagi untuk keperluan sehari-hari. Hal ini dikarenakan sungai sudah tercemar sehingga kualitas air sudah menurun drastis. Penurunan kualitas air sungai disebabkan oleh beberapa faktor, salah satunya yaitu pembuangan limbah domestik rumah tangga dan limbah pabrik industri.

Bahan polutan yang terdapat dalam air sungai biasanya bersifat racun (toksisitasnya tinggi) sehingga berbahaya untuk makhluk hidup. Logam berat merupakan salah satu polutan dalam air sungai. Logam berat yang sering ditemukan dalam air sungai adalah Zink (Zn), Timbal (Pb) dan Besi (Fe) (Palar H, 2008). Besi merupakan logam dengan kelimpahan terbanyak kedua setelah aluminium pada kulit bumi dan ditemukan dalam bentuk divalen dan trivalen dimana dalam bentuk divalent berperan sebagai mikronutrisi esensial. Besi banyak terkandung dalam peraiaran. Kandungan besi dalam air menimbulkan warna kekuningan (Dianawati & Sugiarso, 2013).Jadi selain disebabkan karena polutan besi memang sudah ada dengan sendirinya di dalam air.

Penentuan besi dapat menggunakan berbagai metode, seperti spektrofotometri serapan atom, metode flow injection, dan fluorometri, namun yang banyak digunakan pada penentuan besi adalah spektrofotometri UV-Vis karena akurasi yang baik, cepat, dan mudah (Dianawati & Sugiarso, 2013). Kadar besi dapat ditentukan dengan metode spektrofotometri UV-Vis. Besi yang akan dianalisis, terlebih dahulu dikomplekskan dengan senyawa pengompleks, sehingga menghasilkan warna spesifik. Salah satu pengompleks yang dapat digunakan adalah tiosianat atau o-fenantrolin (Rusmawan et al, 2011).

Besi lebih reaktif daripada kedua anggota yang lain seperti halnya golongan triad-triad lainnya, misalnya reaksi dengan asam non-oksidator maupun asam oksidator. Ion besi(III) -3 berukuran relatif kecil dengan rapatan muatan 349 mm untuk low-spin dan 232 C mm 3 untuk high-spin, hingga mempunyai daya mempolarisasi yang cukup untuk menghasilkan ikatan berkarakter kovalen. Semua garam besi(III) larut dalam air menghasilkan larutan asam. Rapatan muatan kation yang relatif tinggi (232 C mm) mampu mempolarisasi cukup kuat terhadap molekul air sebagai ligan yang berakibat lanjut molekul air yang lain sebagai pelarut dapat berfungsi sebagai basa dan memisahkan proton.

Besi (Fe) adalah satu dari lebih unsur-unsur penting dalam air permukaan dan air tanah. Perairan yang mengandung besi (Fe) sangat tidak diinginkan untuk keperluan rumah tangga karena dapat menyebabkan bekas karat pada pakaian, porselin dan alat-alat lainnya serta menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum pada konsentrasi di atas kurang lebih 0,31 mg/L. Besi(II) (Fe) sebagai ion berhidrat yang dapat larut (Fe2+) merpakan jenis besi (Fe) yang terdapat dalam air tanah karena air tanah tidak berhubungan dengan oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organik dalam media mikroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Oleh karena itu, besi (Fe) dengan bilangan oksidasi rendah, yaitu besi(II) (Fe) umum ditemukan dalam air tanah dibandingkan besi(III) (Fe).

Secara umum besi(II) (Fe) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,010 mg/L, namun demikian tingkat kandungan besi (Fe) sampai sebesar 50 mg/L dapat juga ditemukan dalam air tanah di tempat-tempat tanah. Besi(II) (Fe) dapat terjadi sebagai jenis stabil yang larut dalam dasar danau dan sumber air yang kekurangan oksigen. Sumber besi (Fe) antara lain berasal dari hematit ataupun magnetit. Mineral yang sering berada dalam air dengan jumlah besar adalah kandungan besi (Fe). Apabila besi (Fe) tersebut berada dalam jumlah yang banyak akan muncul berbagai gangguan lingkungan.

Menurut Wahyu Widowati, Astiana Sastiono dan Raymond Jusuf R., besi (Fe) memiliki berbagai fungsi esensial dalam tubuh, yaitu :

1. Sebagai alat angkut oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh.

2. Sebagai alat angkut elektron dalam sel.

3. Sebagai bagian terpadu dari berbagai reaksi enzim.

Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi fungsi dari panjang gelombang.

Panjang gelombang cahaya ultraviolet dan tampak jauh lebih pendek daripada panjang gelombang inframerah. Satuan yang digunakan untuk memberikan panjang gelombang ini adalah nanometer (1 nm = 10-9 m). Spektrum tampak terentang dari 400 nm (ungu) ke 750 nm (merah), sedangkan ultraviolet berjangka dari 200-400 nm. Baik radiasi ultraviolet maupun tampak berenergi lebih tinggi daripada radiasi inframerah. Panjang gelombang cahaya ultraviolet atau tampak bergantung pada mudahnya promosi elektron. Molekul-molekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk promosi elektron, akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul-molekul yang memerlukan energi yang lebih sedikit akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih panjang. Senyawa yang tak menyerap cahaya dalam daerah tampak (yakni senyawa berwarna) mempunyai elektron yang lebih mudah dipromosikan daripada senyawa yang tak menyerap pada panjang gelombang ultraviolet.

Penyerapan sinar UV-tampak oleh suatu molekul akan menyebabkan transisi di antara tingkat energi elektronik dari molekul. Atas dasar ini, spektroskopi UV-tampak juga dikenal sebagai spektroskopi (spektrometri) elektronik. Transisi ini dapat terjadi antarorbital ikatan (bonding) atau orbital anti ikatan (anti bonding). Panjang gelombang sinar yang diserap sebanding dengan perbedaan tingkat energi orbital (AE). Untuk eksitasi elektron ikatan perlu energi yang tinggi dengan nilai = 120 -200 nm (UV hampa). Hal ini berarti pengukuran harus dilakukan dalam hampa sehingga sukar dilakukan. Di atas = 200 nm, daerah eksitasi elektron dari orbital p, d, in terutama sistem n terkonjugasi, pengukuran mudah dilakukan sehingga spektrometri UV tampak diukur pada 2 > 200 nm.

Penyerapan panjang gelombang nampak menyebabkan perpindahan elektron yang reversibel dan relatif rendah energinya dalam molekul. Pada umumnya zat berwarna mempunyai elektron-elektron yang mudah tereksitasi. Terutama senyawaan organik tertentu merupakan sumber warna yang berguna untuk zat warna. Molekul-molekul senyawaan- senyawaan organik yang tak mempunyai ikatan rangkap ataupun cincin benzena, tidak menyerap secara selektif dalam bagian nampak dari suatu spektrum, oleh karena itu senyawaan ini tak berwarna. Sebaliknya molekul dengan ikatan rangkap atau inti benzena dapat menyerap beberapa panjang gelombang nampak dan meneruskan cahaya berwarna. Elektron yang mudah dieksitasi oleh cahaya nampak biasanya terdapat dalam sebuah molekul yang beberapa atomnya dihubungkan oleh ikatan rangkap dan tunggal secara berselang- seling. Gugus atom semacam itu disebut kromofor (pengemban warna).

Warna khusus yang dimiliki suatu zat ditentukan tidak hanya oleh macamnya kromofor yang ada, tetapi juga oleh struktur molekul yang mengandung kromofor itu. Banyak zat warna yang berlainan dapat dibuat dengan memasukkan substituen, seperti -OH, -NH2, -NHCH3 dan -N(CH3)2 ke dalam molekul yang mengandung suatu gugus pembentuk warna tertentu. Gugus yang mengubah ataupun menyumbangkan sesuatu kepada warna suatu zat warna dirujuk sebagai auksokrom (penghasil warna pembantu). Umumnya auksokrom mempunyai fungsi tambahan untuk membuat zat warna itu tidak luntur pada pakaian atau benda lain dengan cara pembentukan garam.

TUJUAN PAKTIKUM ADISI:

• Mengetahui nilai absorbansi masing-masing  larutan standar,beserta kurva adisinya.
• Mengetahui nilai % T pada masing-masing larutan standar

TUJUAN PAKTIKUM KALIBASI:

• Mengetahui absorbansi pada larutansampel,blanko,standar I,standar II,standar III,dan standar IV pada penentuan kadar Fe menggunakan UV-Vis melalui metode kalibrasi
• Mengetahui kadar Fe menggunakan UV-Vis melalui metode kalibrasi

Adapun alat dan bahan yang kami gunakan saat paktikum penentuan kadar besi dalam sampel menggunakan metode kurva kalibrasi maupun metode standar adisi, yaitu:

• Alat

Labu ukur

Pipet ukur

Gelas ukur

Kuvet

Bola hisap

Botol semptrot

Spektskopi UV-Vis

Pipet tetes

Erlenmeyer

Bahan

Larutan Besi (II)

Hidroksilamin Hidroklorida

Fenantrolin

Natrium asetat

Aquades

Sampel (air sungai)

Prosedur kerja yang dilakukan dengan kedua metode diantaranya:

• Metode kurva kalibrasi

Disiapkan 6 buah labu ukur, 5 untuk larutan standar dan 1 buah untuk blanko

Ditambahkan larutan Fe 100 ppm kedalam masing-masing labu ukur dengan volume 0,00; 0,25; 1,00; 1,50; 2,50; untuk volume 0,00 digunakan untuk blanko.

Ditambahkan 0,5 ml larutan hidroksilamin hidroklorida 10%, lalu ditambahkan 2 ml larutan o-fenantrolin 0,1% disetiap labu.

Dimasukkan 1 ml larutan natrium asetat lalu diencerkan dengan aquades sampai tanda batas.

Dilakukan perlakuan yang sama untuk 0,00 ml Fe (blanko digunakan untuk inenset 100%T untuk setiap pengukuran.

Dicari panjang gelombang maksimum dengan jalan membuat spektrum absorbsi antara 450-570 nm dengan interval 5 nm dari salah satu larutan standar.

Diukur absorpsi larutan standar dan kurva kalibrasi atau persamaan regresi linearnya dengan menggunakan panjang gelombang maksimum.

Diukur absorbansi atau %T larutan sampel pada panjang gelombang maksimum dan tentukan konsentrasinya.

• Metode standar adisi

Disiapkan 6 buah labu ukur 50 ml

Diisi masing-masing labu ukur dengan 10 ml larutan sampel

Ditambahkan larutan standar Fe 100 ppm pada masing-masing labu ukur dengan volume sama seperti pada metode kalibrasi (0,00; 0,25; 1,00; 1,50; 2,50)

Ditambahkan kedala masing-masing labu 0,5 ml larutan hidroksilamin hidroklorida 10% kemudian ditambahkan 2 ml larutan o-fenantrolin 0,1% kemudian dimasukkan 1 ml larutan natrium aseta, encerkan aquades sampai tanda batas.

Diukur absrorbansi masing-masing larutan pada panjang gelombang yang telat dipeoleh pada metode kurva kalibrasi

Dibuat kurva standar adisi dan tentukan konsentrasinya.

Data atau hasil yang diperoleh selama praktikum diantaranya:

Metode kurva kalibrasi Dari hasil praktikum diperoleh data sebagai berikut :

LarutanVolume Fe dalam SampelAbsorbansiBlanko0,000,069Standar 10,250,136Standar 21,000,367Standar 31,500,486Standar 42,500,779

Sehingga dari data yang diperoleh dapat dibuat pesamaan regresi linear dan grafik yang menunjukan hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi pada laruta

• Metode standar adisi
  

  C (ppm)

  Absorbansi (nm)

  0,00

  0,110

  0,25

  0,139

  1,00

  0,503

  1,50

  0,721

  2,50

  0,784

Sehingga dari data yang diperoleh dapat dibuat pesamaan regresi linear dan grafik yang menunjukan hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi pada larutan.

Berdasarkan regresi linear yang diperoleh, maka dapat dihitung kadar Fe dimasing-masing sampel yang digunakan.

KESIMPULAN  PRAKTIKUM ADISI :

• Nilai absorbansi masing-masing larutan standar,yaitu:
• Blanko = 0,110
• Standar l = 0,139
• Standar ll = 0,503
• Standar lll = 0,721
• Standar lv = 0,784

Nilai % T pada masing-masing larutan standar yaitu:

• Nilai %T standar l = 1,263%
• Nilai %T standar ll = 4,572%
• Nilai %T standar lll = 6,554%
• Nilai %T standar lv = 7,127%

KESIMPULAN PRAKTIKUM KALIBRASI:

• Nilai absorbansi pada larutan sampel ,blanko,standar I,standar II,standar III,dan standar IV pada penentuan Fe dengan menggunakan uv-vis melalui metode kalibrasi yaitu:
• Sampel= 0,069
• Blanko = o,136
• Standar l = 0,367
• Standar ll = 0,486
• Standar lll = 0,779
• Standar lv = 0,121

Penentuan kadar Fe menggunakan uv-vis melalui metode kalibrasi yaitu 0,8877 ppm yang diperoleh dari persamaan regresi:

Y= 0,625x + 0,825

0,121= 0,625x+ 0,825

-0,625x= 0,825-o,121

-0,615x=0,704

X= -0,8877ppm