Laporan Praktikum: Penentuan Permanganat Dan Kromat Dalam Campuran Secara Spektrofotometri Visible.

Tujuan

Mahasiswa dapat menentukan konsentrasi permanganat dan kromat dalam campuran secara spektrofotometri visible (sinar tampak).

Landasan Teori

Senyawa K₂CrO₄ atau kalium kromat merupakan senyawa berwarna kuning yang biasa digunakan sebagai agen pengoksidasi untuk senyawa organik. Senyawa ini dihasilkan dari pencampuran kalium dengan kromat. kalium kromat bersifat karsinogenik. Senyawa ini juga bersifat korosif dan paparan dapat menyebabkan kerusakan mata atau kebutaan yang parah. Paparan manusia lebih lanjut meliputi gangguan kesuburan, kerusakan genetik yang diturunkan dan kerusakan pada anak-anak yang belum lahir. Kalium dikromat juga digunakan sebagai indicator adanya perubahan gugus aldehide menjadi keton pada suatu reaksi. Karena sifatnya yang berwarna ini, maka perubahan warna yang terjadi dapat dijadikan indicator dalam suatu penentuan reaksi (Radies , 2002).

KMnO₄ atau kalium permanganate merupakan senyawa anorganik yang biasa digunakan sebagai agen pengoksidasi yang baik. Dengan menggunakan senyawa ini total oksidasi material organik dapat ditentukan secara kuantitatif. Senyawa ini memiliki warna ungu kehitaman dan berbentuk kristal ortorombik, berbau, dapat larut dalam air, memiliki titik lebur 150°C, dan berat molekulnya 158,03 gram/mol. Kalium permanganat dibentuk dari reaksi kalium manganat dengan air. Dalam histology, kalium permanganate digunakan sebagai agen pemutih (Murphy, et al., 2001). Senyawa KMnO₄ berperan sebagai oksidator yang kuat. Senyawa ini juga termasuk alkali yang akan terdiosiasi dalam air membentuk ion permanganat dan juga mangan oksida bersamaan dengan terbentuknya molekul oksigen elemental, sehingga senyawa ini berperan sebagai oksidator (Indang et al, 2009).

Dalam laboratorium kimia, terdapat banyak larutan berwarna seperti kromat yang berwarna kuning dan permanganat yang bewarna ungu yang dapat dianalisis menggunakan metode spektroskopi. Dalam menentukan konsentrasi kromat dan permanganat dapat menggunakan spektrofotometri sinar tampak. Spektrometer merupakan piranti yang menghasilkan spektrum sinar dengan panjang gelombang tertentu, sedangkan fotometer merupakan piranti yang digunakan untuk cahaya yang melewati suatu sampel, sedangkan sinar tampak (Visible) merupakan spektrum radiasi yang dihasilkan oleh alat spektrofotometer itu sendiri. Dalam laboratorium, spektrofotometer sinar tampak (Visible) digunakan untuk menentukan konsentrasi, panjang gelombang serapan maksimum(𝜆𝑚𝑎𝑘𝑠) dan nilai absorbansi atau transmitansi sinar pada mengukur intensitas sampel larutan. Hasil pengukuran menggunakan spektrofotometer merupakan fungsi absorbansi atau transmitansi terhadap panjang gelombang sinar (Basset,1994).

Pada spektrofotometri Visible, cahaya yang digunakan memiliki kisaran panjang (400 – 800) nm. Sinar tampak memiliki energi antara (40 – 1,8) eV, kisaran energi tersebut mampu memindahkan elektron pada kulit terluar ke tingkat energi yang lebih tinggi (Dachriyanus, 2004). Spektrum panjang gelombang cahaya yang diserap oleh molekul tergantung pada perbedaan tingkat energi dasar dengan energi tereksitasi molekul, sehingga spektrum cahaya terserap dapat memberikan informasi mengenai perbedaan tingkat energi pada molekul. Dalam mekanika kuantum, tingkat energi suatu molekul sebanding dengan energi radiasi cahaya dalam bentuk foton yang disebut sebagai energi foton, besarnya tergantung pada panjang gelombang cahaya (λ) (Muller, 2001).

Spektrum absorbsi dalam daerah-daerah ultra ungu dan sinar tampak umumnya terdiri dari satu atau beberapa pita absorbsi yang lebar, semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah tampak. Oleh karena itu mereka mengandung electron, baik yang dipakai bersama atau tidak, yang dapat dieksitasi ke tingkat yang lebih tinggi. Panjang gelombang pada waktu absorbsi terjadi tergantung pada bagaimana erat elektron terikat di dalam molekul. Elektron dalam satu ikatan kovalen tunggal erat ikatannya dan radiasi dengan energy tinggi, atau panjang gelombang pendek, diperlukan eksitasinya (Wunas,2011)

Keuntungan utama metode spektrofotometri adalah bahwa metode ini memberikan cara sederhana untuk menetapkan kuantitas zat yang sangat kecil. Selain itu, hasil yang diperoleh cukup akurat, dimana angka yang terbaca langsung dicatat oleh detector dan tercetak dalam bentuk angka digital ataupun grafik yang sudah diregresikan (Yahya, 2013). Keuntungan lainnya yaitu Dapat dipergunakan untuk banyak zat organik dan anorganik. Adakalanya beberapa zat harus diubah dulu menjadi senyawa berwarna sebelum dianalisa. Pada pemilihan kondisi yang tepat dapat dicari panjang gelombang untuk zat yang dicari (Triyati, 1985).

Alat dan Bahan

Alat-Alat 

Spektrofotometer

Labu takar 100 mL

Pipet volume 1 mL

Bahan

Larutan KMnO₄ standar 10^-3 M

Larutan K₂CrO₄ standar 10^-3 M

Larutan NaOH & Akuades

Cara Kerja

Menentukan absorptivitas molar larutan KMnO₄ dan K₂CrO₄

1. Spektrofotometer dihidupkan dan dibiarkan selama 15 menit
2. Absorbansi blanko akuades diatur sehingga nilainya = 0 atau %T = 100% pada panjang gelombang 450 nm
3. Diukur absorbansi larutan KMnO₄ 10^-4 M dan K_2­CrO₄ 10^-4 M
4. Diulangi langkah 2 dan 3 pada panjang gelombang 520 nm

Menentukan konsentrasi KMnO₄ dan K₂CrO₄ dalam campuran

1. Diambil 1 mL larutan cuplikan, dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL
2. Diberikan beberapa tetes larutan NaOH encer dan diencerkan dengan akuades hingga volumenya tepat 100 mL
3. Diukur absorbansi larutan cuplikan encer tersebut pada panjang gelombang 450 nm dan 520 nm.
4. Dicatat absorbansinya.

Data Pengamatan

Analisis Data

1. Perhitungan absorptivitas pada 450 nm

ε 450 KMnO₄ = absorbansi/konsentrasi

ε 450 KMnO₄ = 0,024/0,001

ε 450 KMnO₄ = 24 L/mol cm-1

ε 450 K₂CrO₄ =absorbansi/konsentrasi

ε 450 K₂CrO₄ =0,131/0,001

ε 450 K₂CrO₄ = 131 L/mol cm-1

2. Perhitungan absorptivitas pada 520 nm

ε 520 KMnO₄ = absorbansi/konsentrasi

ε 520 KMnO₄ =0,294/0,001

ε 520 KMnO₄ = 294 L/mol cm-1

ε 520 K₂CrO₄ =absorbansi/konsentrasi

ε 520 K₂CrO₄ =0,012/0,001

ε 520 K₂CrO₄ = 12 L/mol cm-1

3. Menghitung konsentrasi KMnO₄ dan K₂CrO₄ dalam campuran

Pada 450 nm

A total = A KMnO₄ + A K₂CrO₄

0,046 = ε₁ x b x C₁ + ε₂ x b x C₂

0,046 = 24 x 1 x C₁ + 131x 1 x C₂

0,046 = 24C₁ + 131C₂ (persamaan 1)

Pada 520 nm

A total = A KMnO₄ + A K₂CrO₄

0,013 = ε₁ x b x C₁ + ε₂ x b x C₂

0,013 = 294 x 1 x C₁ + 12 x 1 x C₂

0,013 = 294C₁ + 12C₂ (persamaan 2)

Eliminasi persamaan 1 dan 2

0,046 = 24C₁ + 131C₂ x12

0,013 = 294C₁ + 12C₂ x131

Menjadi

0,552 = 288C₁ + 1.572C₂

1,703 = 38.514C₁ + 1.572C₂

-1,151 = -38.226C₁

C₁ = 3,011 x 10^-5 M

Jadi

Jadi

0,046 = 24C₁ + 131C₂

0,046 = 24 (3, 0110 x 10^-5) + 131C₂

0,046 = 72,264 x 10^-5 + 131C₂

131C₂ = 0,046 – 7, 2264 x 10^-5

131C₂ = 0,0459

C₂ = 3,5038 x 10^-4 M

Pembahasan

Tujuan dari percobaan ini yaitu Mahasiswa dapat menentukan konsentrasi permanganat dan kromat dalam campuran secara spektrofotometri visible (sinar tampak). Pada spektrofotometri Visible, cahaya yang digunakan memiliki kisaran panjang (400 – 800) nm. Sinar tampak memiliki energi antara (40 – 1,8) eV, kisaran energi tersebut mampu memindahkan elektron pada kulit terluar ke tingkat energi yang lebih tinggi (Dachriyanus, 2004). Pada prosesnya, absorpsi sinar dilewatkan dalam sampel. Cahaya yang datang dengan berbagai panjang gelombang akan mengenai suatu zat, namun hanya panjang gelombang tertentu saja yang akan terserap. Elektron valensi dari setiap atom memegang peranan penting dalam suatu molekul sehingga terbentuk suatu materi. Cahaya yang mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian dihamburkan, dan sebagian lagi akan diteruskan. Cahaya yang diserap tersebut diukur sebagai absorbansi (A) sedangkan cahaya yang dihamburkan diukur sebagai transmitansi (T), yang dinyatakan dengan hukum Lambert-Beer (Windy , et al., 2013).

Pada percobaan ini langkah yang dilakukan pertama yaitu menentukan absorptivitas molar larutan KMnO₄ dan K₂CrO_4. Dalam menentukan absorpsitivitas pada larutan KMnO₄ dan K₂CrO₄ digunakan spektrofotometer sinar tampak. Larutan KMnO₄ dan K₂CrO₄ masing-masing diukur dengan menggunakan panjang gelombang 450 nm dan 520 nm. Dari pengukuran yang dilakukan didapatkan absorbansi dari masing-masing larutan. Absorpsitivitas dari masing-masing larutan dan dengan panjang gelombang tertentu dihitung dengan rumus, absorbasi/konsentrasi³ dimana konsentrasi yang digunakan dalam kedua larutan yaitu 0,001 M. Absorpsitivitas yang didapat dari larutan KMnO₄ dengan panjang gelombang 450 nm dan 520 nm berturut-tuut yaitu 24 L/mol cm^-1 dan 294 L/mol cm^-1. Sedangkan pada larutan K₂CrO₄ dengan panjang gelombang 450 nm dan 520 nm berturut-tuut yaitu 131 L/mol cm^-1 dan 12 L/mol cm^-1.

Setelah menentukan absorpsotivitas dari masing-masing larutan KMnO₄ dan K₂CrO₄, kemudian langkah berikutnya yaitu menentukan konsentrasi KMnO₄ dan K₂CrO₄ dalam campuran. Larutan cuplikan yang akan dianalisis diambil 1 mL yang kemudian dimasukkan labu takar dan dicampurkan NaOH yang kemudian diencerkan menjadi 100 mL. Penambahan NaOH adalah bertujuan untuk menentukan konsentrasi MnO₄^– dan CrO₄^– kedalam sampel campuran KMnO₄ dan K₂CrO₄.

Reaksi yang terjadi setelah dicampur dengan NaOH adalah sebagai berikut:

4 KMnO₄ + 4 NaOH 2K₂MnO4 + 2NaMnO₄ + 2H₂O + O₂ (menghasilkan ion MnO₄^–)

Dan K₂CrO₄ + 2 NaOH 2KOH + Na₂CrO₄ (menghasilkan ion CrO₄^–).

Pengenceran yang dilakukan yaitu karena agar warna tidak terlalu pekat sehingga dapat terbaca dengan spektrofotometer visible. Kedua senyawa tersebut memiliki warna yang berbeda sehingga akan menghasilkan panjang gelombang maksimum yang berbeda pula sesuai dengan warna komplementer yang diserap pada panjang gelombang masing-masing. Larutan cuplikan yang telah diencerkan kemudian diukur absorbasinya dengan panjang gelombang 450 nm dan 520 nm menggunakan spektrofotometer sinar tampak. Setelah didapatkan absorbansi, maka dapat dihitung konsentrasi dari campuran larutan KMnO₄ dan K₂CrO₄. Konsentrasi larutan KMnO₄ yaitu sebesar 3,011 x 10^-5 M dan konsentrasi larutan K₂CrO₄ 3,5038 x 10^-4 M.

Simpulan

Pada percobaan ini dapat disimpulkan bahwa konsentrasi permanganat dan kromat dalam campuran dapat ditentukan secara spektrofotometri visible (sinar tampak). Konsentrasi larutan KMnO₄ yaitu sebesar 3,011 x 10^-5 M dan konsentrasi larutan K₂CrO₄ 3,5038 x 10^-4 M.

Saran

Sebaiknya sebelum melakukan pengukuran menggunakan spektrofotometer Visible, Spektrofotometer Visible dapat dikalibrasi terlebih dahulu dengan prosedur yang benar agar pengukuran dapat diperoleh secara akurat.

Daftar Pustaka

Basset, J. 1994. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta: EGC

Indang, N.M., Abdulamir, A.S., Bakar, A.A., Lee, Y.H., Azah, N.Y. 2009. Areriew: Methods of Determination of Health-Endangering Formaldehyde Indiet. Madweel J. 2: 31-47.

Muller, Michael. 2001. Fundamental of Quantum Chemistry. New York: Kluwer Academic/Plenum Publishers.

Murphy, C. L. et al., 2001. Chemicha; typing of amyloid protein contained in foemalin-fixed parafin-embedded biopsy specimens. American Journal Clinical Pathlogy. 116 (1).

Radies , A. H., 2002. Manganase compound. Weinheim: Wileu-VCH.

Triyati, Etty. 1985. Spektrofotometer Ultra-Violet Dan Sinar Tampak Serta Aplikasinya Dalam Oseanologi. Jurnal Oseana. 10 (1): 39-47.

Windy , S., Fatmawati & Y, A., 2013. Identifikasi dan penetapan kadar asam benzoat pada kecap asin yang beredar. Pharmacon, 2(1): 1-10.

Wunas, Yeanny dan Susanti. 2011. Analisa Kimia Farmasi Kuantitatif (revisi kedua). Makassar: Laboratorium Kimia Farmasi Fakultas Farmasi UNHAS.

Yahya, Sripatundita, 2013. Jurnal Spektrofotometer-Uv-Vis.