3. 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Spektrofotometri merupakan salah satu metode dalam kimia analisis yang digunakan untuk menentukan
komposisi suatu sampel baik secara kuantitatif maupun kualitatif yang didasarkan pada interaksi antara
materi dengan cahaya. Cahaya yang dimaksud dapat berupa cahaya visibel, UV, ataupun inframerah,
sedangkan materi dapat berupa atom dan molekul namun yang lebih berperan adalah elektron valensi.
1.2 Rumusan Masalah
Sebelumnya, tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengamati hubungan transmitansi (T) dan absorbansi (A) terhadap konsentrasi penyerap.
2. Mengamati hubungan transmitansi (T) dan absorbansi (A) terhadap ketebalan penyerap.
Sehingga berdasarkan tujuan tersebut, pokok-pokok masalah yang dibahas disini tidak jauh mengenai
kedua hal tersebut.
1.3 Pembatasan Masalah
Disini, hal-hal yang dibahas hanyalah mengenai :
1. Pembahasan terhadap kurva antara daya laser yang ditransmitasikan (T) terhadap konsentrasi
larutan (c) untuk setiap larutan.
2. Pembahasan terhadap kurva antara absorbansi (A) terhadap konsentrasi masing-masing larutan
(c) serta mengenai perhitungan dan pembahasan koefisien absorpsi (α) larutan.
3. Pembahasan terhadap kurva antara daya laser yang ditransmitasikan (T) terhadap ketebalan filter
plastik.
4. Pembahasan terhadap kurva ln(P/P0) terhadap ketebalan filter plastik serta mengenai perhitungan
dan pembahasan koefisien absorpsi (α) filter plastik.
5. Pembahasan terhadap kurva absorbansi (A) terhadap ketebalan penyerap (x).
yang merupakan pengembangan atau perluasan dari tujuan/rumusan masalah yang dibahas di sini.
3
4. 2 Tinjauan Pustaka
Ketika cahaya dengan berbagai panjang gelombang (Cahaya polikromatis) mengenai suatu zat, ma-
ka cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Di dalam suatu molekul yang
memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom yang ada hingga terbentuk suatu
materi. Elektron-elektron yang dimiliki oleh suatu molekul dapat berpindah (Eksitasi), berputar (Ro-
tasi), dan bergetar (Vibrasi) jika dikenai suatu energi.
Jika zat menyerap cahaya tampak dan UV, maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar
menuju ke keadaan tereksitasi. Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. Apabila cahaya yang
diserap adalah cahaya inframerah maka elektron yang ada dalam atom atau ikatan elektron pada suatu
molekul hanya akan bergetar (Vibrasi). Sedangkan gerakan berputar elektron terjadi pada energi yang
lebih rendah lagi misalnya pada gelombang radio.
Atas dasar inilah spektrofotometri dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu suatu yang ada dalam
suatu sampel. Dimana zat yang ada dalam sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki panjang
gelombang tertentu. Ketika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan dihamburkan
dan sebagian lagi akan diteruskan.
Pada spektrofotometri, cahaya datang atau cahaya masuk atau cahaya yang mengenai permukaan zat
dan cahaya setelah melewati zat tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah It
I0
(Perbandingan cahaya
datang dengan cahaya setelah melewati materi (Sampel).
Cahaya yang diserap diukur sebagai absorbansi (A) sedangkan cahaya yang hamburkan diukur sebagai
transmitansi (T), dinyatakan dengan hukum Beer-Lambert, yang berbunyi :
”Jumlah radiasi cahaya tampak (Ultraviolet, inframerah, dan sebagainya) yang diserap atau ditrans-
misikan oleh suatu larutan merupakan suatu fungsi eksponen dari konsentrasi zat dan tebal larutan”.
It = I0e−αxc
(1)
Atau, kita dapat ubah bentuknya menjadi :
It
I0
= e−αxc
Sehingga :
ln
It
I0
= −αxc (2)
Berdasarkan hukum Beer-Lambert, rumus yang digunakan untuk menghitung banyaknya cahaya yang
dihamburkan adalah :
T =
It
I0
(3)
dan absorbansi dinyatakan dengan rumus :
A = log
1
T
= log
I0
It
(4)
dimana I0 merupakan intensitas cahaya datang dan It atau I1 adalah intensitas cahaya setelah melewati
sampel.
Persamaan yang diturunkan dari hukum Beer-Lambert dapat ditulis sebagai
A = α.x.c (5)
atau :
A = a.x.c (6)
dimana :
A = Absorbansi.
α = Tetapan absorptivitas molar (Jika konsentrasi larutan dinyatakan dalam molar).
a = Tetapan absorptivitas (Jika konsentrasi larutan dinyatakan dalam ppm).
x = Ketebalan larutan (Termasuk ketebalan kuvet).
c = Konsentrasi larutan yang digunakan.
4
5. 3 Metode Penelitian
3.1 Alat dan Bahan
Alat-alat dan bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Sebuah sumber cahaya (Dalam hal ini laser).
2. Sebuah Solar Powermeter.
3. Meja optik.
4. 10 gram gula (Sukrosa).
5. 150 ml air.
6. 30 lembar filter plastik dengan 3 warna berbeda (Merah, biru, dan hijau).
7. Sebuah mikrometer.
3.2 Prosedur Percobaan
3.2.1 Variasi Ketebalan
1. Mengukur ketebalan filter plastik menggunakan mikrometer.
2. Menempatkan selembar potongan filter plastik pada lintasan sinar laser, kemudian mengukur in-
tensitas cahaya sinar laser yang melewati filter tersebut (I t).
3. Melakukan atau mengulang kembali langkah ke-1 dan ke-2 dengan menambah jumlah filter plastik
(Menambah ketebalan filter) yang dipasang pada lintasan hingga 10 filter.
4. Melakukan atau mengulang kembali langkah 1 sampai 3 dengan mengganti filter plastik yang digu-
nakan sebelumnya dengan filter plastik berwarna lain.
3.2.2 Variasi Konsentrasi
1. Menyiapkan 10 sampel gula (Sukrosa) dengan massa 1 gram.
2. Mengisi kuvlet dengan air sebanyak 150 ml, kemudian mengukur ketebalan larutan (Serta ketebalan
kuvlet). Selanjutnya mengarahkan sinar laser pada kuvlet yang berisi air, dan mengukur intensitas
cahaya sinar laser yang melewati kuvlet berisi air (I0) menggunakan Solar Powermeter.
3. Melarutkan 1 gram gula dalam air, kemudian mengarahkan sinar laser pada kuvlet yang berisi
larutan gula tersebut, dan mengukur intensitas cahaya sinar laser yang melewati kuvlet (It) meng-
gunakan Solar Powermeter.
4. Melakukan atau mengulang kembali langkah ke-3 dengan menambah massa gula hingga massa
totalnya 10 gram.
5
7. 5 Hasil dan Pembahasan
Dalam percobaan pertama ini (Variasi ketebalan), kita peroleh P0 = 198,9 W.m−2
, dan data lain seperti
yang tercantum dalam tabel berikut. Nilai ini (P0) berlaku untuk semua warna filter.
Tabel 1, data dan pengolahan data percobaan variasi ketebalan filter merah.
No. I t (W.m-2
) T A x (m) ln T
1. 194.2 0.976 0.024 0.00031 -0.024
2. 145.2 0.730 0.315 0.00062 -0.315
3. 86.5 0.435 0.833 0.00093 -0.833
4. 50.2 0.252 1.377 0.00124 -1.377
5. 31.4 0.158 1.846 0.00155 -1.846
6. 21.2 0.107 2.239 0.00186 -2.239
7. 11.5 0.058 2.850 0.00217 -2.850
8. 9.2 0.046 3.074 0.00248 -3.074
9. 5.9 0.030 3.518 0.00279 -3.518
10. 2.9 0.015 4.228 0.00310 -4.228
Tabel 2, data dan pengolahan data percobaan variasi ketebalan filter biru.
No. I t (W.m-2
) T A x (m) ln T
1. 137.0 0.689 0.373 0.00030 -0.373
2. 41.0 0.206 1.579 0.00060 -1.579
3. 10.4 0.052 2.951 0.00090 -2.951
4. 3.2 0.016 4.130 0.00120 -4.130
5. 1.3 0.007 5.030 0.00150 -5.030
6. 0.5 0.003 5.986 0.00180 -5.986
7. 0.3 0.002 6.497 0.00210 -6.497
8. 0.3 0.002 6.497 0.00240 -6.497
9. 0.3 0.002 6.497 0.00270 -6.497
10. 0.3 0.002 6.497 0.00300 -6.497
Tabel 3, data dan pengolahan data percobaan variasi ketebalan filter hijau.
No. I t (W.m-2
) T A x (m) ln T
1. 188.0 0.945 0.056 0.00031 -0.056
2. 144.9 0.729 0.317 0.00062 -0.317
3. 141.2 0.710 0.343 0.00093 -0.343
4. 93.2 0.469 0.758 0.00124 -0.758
5. 56.6 0.285 1.257 0.00155 -1.257
6. 32.8 0.165 1.802 0.00186 -1.802
7. 23.7 0.119 2.127 0.00217 -2.127
8. 14.6 0.073 2.612 0.00248 -2.612
9. 9.6 0.048 3.031 0.00279 -3.031
10. 7.7 0.039 3.252 0.00310 -3.252
Dari grafik yang dibuat berdasarkan data pada ketiga tabel di atas, kita mendapatkan persamaan :
1. Grafik ln T terhadap Ketebalan Filter (x).
• Filter merah :
y = mx + b
= −1491.3x + 0.5123
sehingga :
α = - m = - (-1491.3) = 1491.3
7
8. • Filter biru :
y = mx + b
= −2329.8x − 0.7595
sehingga :
α = - m = - (-2329.8) = 2329.8
• Filter hijau :
y = mx + b
= −1246.5x + 0.5697
sehingga :
α = - m = - (-1246.5) = 1246.5
2. Grafik Absorbansi (A) terhadap Ketebalan Filter (x).
• Filter merah :
y = mx + b
= 1491.3x − 0.5123
sehingga :
α = m = 1491.3
• Filter biru :
y = mx + b
= 2329.8x + 0.7595
sehingga :
α = m = 2329.8
• Filter hijau :
y = mx + b
= 1246.5x − 0.5697
sehingga :
α = m = 1246.5
Dan dalam percobaan ke-dua (Variasi konsentrasi), kita peroleh P0 = 198,9 W.m−2
, x = 0,078 m, dan
data lain seperti yang tercantum dalam tabel berikut.
Tabel 4, data dan pengolahan data percobaan variasi konsentrasi larutan gula.
No. m(kg) I t (W.m-2
) mol (mol) Molar (mol/l) T A
1. 0.001 188.0 0.003 0.019 0.945 0.056
2. 0.002 144.9 0.006 0.039 0.729 0.317
3. 0.003 141.2 0.009 0.058 0.710 0.343
4. 0.004 93.2 0.012 0.078 0.469 0.758
5. 0.005 56.6 0.015 0.097 0.285 1.257
6. 0.006 32.8 0.018 0.117 0.165 1.802
7. 0.007 23.7 0.020 0.136 0.119 2.127
8. 0.008 14.6 0.023 0.156 0.073 2.612
9. 0.009 9.6 0.026 0.175 0.048 3.031
10. 0.010 7.7 0.029 0.195 0.039 3.252
Dari grafik yang dibuat berdasarkan data pada tabel 4 di atas, kita mendapatkan persamaan :
8
9. 1. Grafik ln T terhadap Konsentrasi Larutan (c).
y = mx + b
= −19.822x + 0.5697
sehingga :
α = −
m
x
= − −
19.822
0, 078
= 254, 1
2. Grafik Absorbansi (A) terhadap Konsentrasi Larutan (c).
y = mx + b
= 19.822x − 0.5697
sehingga :
α =
m
x
=
19.822
0, 078
= 254, 1
9
12. LAMPIRAN
Penurunan persamaan dalam pembuatan grafik.
• Percobaan variasi ketebalan.
It = I0e−αx
It
I0
= e−αx
ln
It
I0
= −αx
lnT = −αx (7)
Jadi, data serta variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu y adalah ln T dan data serta
variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu x adalah ketebalan filter (x). Selain itu, kita
peroleh :
y = mx + b
lnT = mx + 0
lnT = −αx
−α = m
α = −m (8)
It = I0e−αx
1
e−αx
=
I0
It
eαx
=
1
T
ln
1
T
= αx
A = αx (9)
Jadi, data serta variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu y adalah absorbansi (A) dan
data serta variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu x adalah ketebalan filter (x). Selain
itu, kita peroleh :
y = mx + b
A = mx + 0
A = αx
α = m (10)
• Percobaan variasi konsentrasi.
It = I0e−αxc
It
I0
= e−αxc
ln
It
I0
= −αxc
lnT = −αxc (11)
Jadi, data serta variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu y adalah ln T dan data serta
variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu x adalah konsentrasi larutan (c). Selain itu,
kita peroleh :
y = mx + b
lnT = mc + 0
lnT = −αxc
−αx = m
α = −
m
x
(12)
12
13. It = I0e−αxc
1
e−αxc
=
I0
It
eαxc
=
1
T
ln
1
T
= αxc
A = αxc (13)
Jadi, data serta variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu y adalah absorbansi (A) dan
data serta variabel yang digunakan sebagai komponen sumbu x adalah konsentrasi larutan (c).
Selain itu, kita peroleh :
y = mx + b
b = mc + 0
cA = αxc
αx = m
α =
m
x
(14)
Massa molar sukrosa (C12H22O11).
C12H22O11 = (MrC × 12) + (MrH × 22) + (MrO × 11)
C12H22O11 = (12 gram/mol × 12) + (1 gram/mol × 22) + (16 gram/mol × 11)
C12H22O11 = 144 gram/mol + 22 gram/mol + 176 gram/mol)
C12H22O11 = 342 gram/mol
Gambar 2: Grafik ln T terhadap Ketebalan Filter (x).
13
14. Gambar 3: Grafik Absorbansi (A) terhadap Ketebalan Filter (x).
Gambar 4: Grafik ln T terhadap Konsentrasi Larutan (c).
14
15. Gambar 5: Grafik Absorbansi (A) terhadap Konsentrasi Larutan (c).
15
