pengembangan alat ukur konsentrasi amoniak di dalam air dengan metode indophenol blue berdasarkan...

7/23/2019 Pengembangan Alat Ukur Konsentrasi Amoniak Di Dalam Air Dengan Metode Indophenol Blue Berdasarkan Prinsip Spektroskopi Optik

http://slidepdf.com/reader/full/pengembangan-alat-ukur-konsentrasi-amoniak-di-dalam-air-dengan-metode-indophenol 1/19

6

BAB 2

DASAR TEORI

2.1

Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik sudah dirumuskan oleh Maxwell dengan empat

macam persamaan gelombangnya yang terkenal yaitu:

D ρ ∇ ⋅ = (2.1)

0∇⋅ Β = (2.2)

o

D x J

t μ

∂⎛ ⎞∇ Β = +⎜ ⎟∂⎝ ⎠

(2.3)

t

∂Β∇⋅ Ε = −

∂ λ

(2.4)

Persamaan (2.1),(2.2), (2.3) dan (2.4) merupakan persamaan yang berlaku di

dalam ruang vakum udara, dimana Maxwell mengemukakan bahwa gelombang

elektromagnetik merupakan gelombang yang tidak memerlukan medium dalam

arah perambatannya. Ketika gelombang elektromagnetik merambat, maka

gelombang elektromagnetik membawa medan listrik (E) serta medan magnetik

(B). Maxwel menyatakan bahwa medan listrik dapat berubah sehingga

menimbulkan medan magnetic. Medan listrik dan medan magnetik selalu

berubah-ubah. [5]. Vektor E dan B menentukan arah rambat gelombang

elektromagnetik, dengan kelajuan di dalam ruang vakum udara sebagai berikut:

.c λυ = (2.5)

Bentuk persamaan gelombang datar kompleks diformulasikan secara umum

sebagai berikut:

( )( , ) Z i k z t A z t Ce

ω − −= (2.6)

Berdasarkan persamaan (2.6), sebuah gelombang elektromagnetik ketika menjalar pada suatu bidang-z memiliki bentuk sebagai berikut:



7

Gambar 2.1 Penjalaran Gelombang pada Bidang-Z

Penjelasan mengenai gelombang elektromagnetik menjadi dasar penting dalam

penyerapan foton oleh larutan indophenol blue. Postulat Einstein menyatakan

bahwa gelombang dapat bersifat dualisme yaitu sebagai partikel dan gelombang.

Interaksi partikel dengan gelombang cahaya menjadi landasan dalam pembahasan

selanjutnya.

2.1.1

Gelombang Cahaya

Gelombang cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Gelombang

elektromagnetik terbagi ke dalam daerah-daerah yang dikenal dengan spektrum

elektromagnetik[5]. Gelombang cahaya terdiri dari tiga daerah utama, yaitu

daerah yang dapat mengemisikan gelombang inframerah, sinar tampak, serta

ultraviolet. Frekuensi cahaya sudah diklasifikasikan ke dalam spektrum panjang

gelombang masing-masing, berikut akan diberikan rentang spektrum panjang

gelombang radiasi elektromagnetik yang berpengaruh terhadap warna serapan

panjang gelombang amoniak dan larutan indophenol blue.

Gambar 2.2 Panjang Gelombang Berbagai Macam Spektral

( )( , ) Z i k z t

Az t Ce ω − −

=

λ



8

Gambar 2.3 Spektrum Elektromagnetik

Pembagian cahaya berdasarkan emisi warna panjang gelombang yaitu

polychromatic light dan monochromatic light . Polychromatic light adalah cahaya

yang mempunyai banyak warna misalnya warna putih, sedangkan monochromatic

light adalah cahaya yang mengemisikan satu warna tertentu, misalnya: warna

merah, biru, kuning, dan lainnya.

2.1.2

Spektrum Cahaya Tampak

Cahaya warna putih merupakan cahaya heterogen, karena pada cahaya putih

terdapat banyak spektrum warna cahaya lainnya. Jika cahaya putih dilewatkan

pada sebuah prisma segitiga, maka akan diuraikan menjadi warna homogen

dengan perbedaan sudut dispersi. Perbedaan sudut tersebut menunjukkan perbedaan panjang gelombang spektral tiap warna.

2.1.3

Sumber Cahaya

Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali dijumpai sumber cahaya dengan

keunggulan dan kelemahannya, misalnya: lampu pijar, lampu halogen, lampu

fluorescent , api, dan laser. Laser dioda merupakan sumber cahaya yang memiliki

banyak keunggulan.

LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) merupakan

sumber cahaya dengan daya radiasi karena adanya emisi terangsang. Laser

memiliki karakteristik yang khusus, yaitu koheren dan monokromatis. Tidak

seperti sumber cahaya lain, laser hanya menghasilkan panjang gelombang tertentu

dan warna tertentu pula. Laser harus menjalani proses pembangkitan dahulu



9

sebelum sinar laser bisa dikeluarkan. Inti dari emisi sinar laser terletak pada

tabung resonator.

2.1.4

Prinsip Kerja Laser

Postulat Einstein menjelaskan foton yaitu cahaya terkuantisasi menjadi paket-

peket energi Foton mempunyai dualisme sifat sebagai materi dan sebagai

gelombang. Sebagai materi foton sangat bergantung dengan frekuensi, sehingga

satu foton dapat melakukan serapan atom, pancaran alami (emisi spontan), serta

pancaran terangsang.

Gambar 2.4 Emisi Spontan Lampu Fluorensi

Jika elektron secara spontan meluruh, berubah dari suatu keadaan menjadi

keadaan lain, elektron tersebut memancarkan foton. Proses ini disebut emisi

spontan. Contoh yang terjadi pada lampu flouresensi dimana bahan ditembakkan

foton spektrum UV yang menyebabkan tingkat energi atom yang dilevel dasar

naik ke level 1, dan ketika atom kembali ke tingkat energi dasar mengeluarkan

cahaya tampak.

Transisi dari suatu keadaan ke keadaan lainnya bisa dihalangi. Dengan kata lain,

saat energi foton h ditembakkan mendekati atom yang berbeda tingkat energinya,

atom mengalami penguatan dan ketika kembali ke tingkat dasar menghasilkan

foton lainnya dengan energi hf = E 1-E 2. Sementara, karena adanya pemicu dari

luar energi foton akan menghalangi transfer elektron dari keadaan 1 ke keadaan 2.

Ini disebut pemancaran terangsang (stimulated emmission).

Emisi terangsang terjadi ketika sebuah foton didekatkan ke sebuah atom

menyebabkan atom tereksitasi dan mengeluarkan energi sebesar foton awal.

Proses tersebut menghasilkan dua foton berenergi hf . Dimana arah fasa sama

dengan energi foton pemicunya.



10

.hυ Ε =

21 21W σ .F=

Gambar 2.5 Emisi Terangsang pada Laser

Energi yang dikandung pada tiap foton:

(2.7)

Keterangan:

h: tetapan Planc 6.626x10-23 J/s

υ: frekuensi (Hertz)

Pada saat atom kembali ke tingkat dasar atom mengalami laju penurunan atomyang besarnya adalah:

(2.8)

Dimana:

(2.9)

Keterangan:

F: fluks foton∞ : jumlah atom pada tingkat energi E2

2.1.5

Lensa

Lensa adalah benda bening yang dibatasi oleh dua permukaan atau lebih dengan

paling tidak salah satu permukaanya merupakan bidang lengkung (umumnya

terbuat dari kaca atau plastik) sehingga dapat membelokkan sinar yang

melewatinya. Sementara lensa tipis adalah lensa yang ketebalannya dapat

diabaikan. Lensa terdiri dari 2 jenis yaitu lensa cembung (konveks) dan lensa

cekung (konkaf). Lensa cembung memiliki bagian tengah yang lebih tebal dari

bagian tepinya. Lensa cembung bersifat konvergen yaitu mengumpulkan cahaya

[9]

22 1 2

t e r a n g s a n g

d NW .N

d t

⎛ ⎞= −⎜ ⎟

⎝ ⎠



11

2.1.6 Pembentukan Bayangan pada Lensa Bikonveks

Lensa bikonveks merupakan lensa positif yang memiliki dua permukaan

cembung. Pembentukan bayangan pada lensa bikonveks, berlaku umum seperti

pada lensa konvergen. Sifat-sifat utama tersebut sebagai berikut:

Sinar yang sejajar sumbu utama dan jatuh pada lensa akan dibiaskan melalui titik

fokus belakang lensa (f2).

Gambar 2.6 Sinar Sejajar Sumbu Utama pada Lensa Bikonveks

2.2

Spektroskopi

2.2.1 Absorbsi Molekul

Absorbsi atom adalah terserapnya suatu atom oleh suatu permukaan yang dapat

menyerap (absorben) [9]. Terjadi karena adanya interaksi antara molekul.

Absorbsi molekul dapat terjadi antara zat cair dan cahaya foton. Setiap atom

memiliki energi potensial. Pancaran cahaya suatu laser dengan panjang

gelombang tertentu dapat menurun intensitas cahayannya setelah melewati suatu

medium larutan dengan konsentrasi tertentu karena energi foton yang dikandung

oleh laser diserap oleh atom-atom didalam larutan, adanya energi yang diserap

oleh atom-atom tersebut mengakibatkan terjadinya perubahan energi atom, terjadi

perubahan dari energi kinetik molekul berubah menjadi energi potensial [3].

Postulat Einstein menyatakan bahwa gelombang cahaya dapat berperilaku sebagai

partikel, sehingga kemungkinan foton mempengaruhi energi dasar atom lainnya

dapat terjadi.

Absorbsi cahaya oleh suatu atom atau molekul merupakan suatu bentuk interaksi

antara gelombang cahaya (foton) dan atom/molekul [3]. Energi cahaya diserap

oleh atom/molekul dan digunakan oleh elektron di dalam atom/molekul tersebut

untuk bertransisi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Absorbsi hanya terjadi jika



12

selisih kedua tingkat energi elektronik tersebut (ΔE = E2 – E1) bersesuaian dengan

energi cahaya (foton) yang datang, ΔE = Efoton

Uji analisis kimia basah dapat dilakukan dengan spektroskopi. Panjang

gelombang yang dipancarkan sumber cahaya dengan panjang gelombang tertentu

dapat diserap oleh suatu atom/molekul yang selanjutnya dapat diamati atau

direkam melalui alat pembaca yang sudah ada misalnya spektrometer [6]

Spektroskopi dapat diterapkan pada larutan apapun Energi pemanasaan akan

menyebabkan senyawa mendekati/mencapai titik didihnya. Kenaikan suhu ini

akan dianalisis sebagai kenaikan tingkat energi thermal. Kenaikan tingkat energi

identik dengan perubahan energi pada atom, hingga mencapai keadaan atom yanglebih tinggi yang relatif tidak stabil.

Pada molekul organik yang terdiri dari kumpulan-kumpulan atom, absorbsi

cahaya UV/Vis (ultraviolet/visible) dari spektrum elektromagnetik terjadi pada

group fungsional (kromofor) yang mengandung elektron-elektron valensi.

Elektron-elektron tersebut berada pada orbital-orbital molekul dengan tingkatan

energi yang menyertainya, mulai dari tingkat dasar hingga tingkat yang lebih

tinggi.

Proses absorbsi cahaya berkaitan dengan lepasnya elektron dari satu orbital

elektron dengan tingkat energi tertentu ke orbital molekul lain dengan tingkat

energi yang lebih tinggi. Hal inilah yang disebut dengan kenaikan tingkat energi.

Besar kecilnya energi cahaya yang diserap biasanya ditandai dengan tinggi

rendahnya energi yang terukur. Penurunan intensitas cahaya setelah melewati

sampel menunjukkan adanya penyerapan sejumlah energi oleh sampel uji.

Penyerapan sejumlah energi inilah yang menunjukkan karakteristik larutan.

Sejumlah energi yang yang hilang diketahui dengan mengukur energi

spektroskopi sebelum dan setelah melewati media uji.



13

2.2.2 Pemanasan Atom

Hukum Roult, menyatakan bahwa tekanan uap parsial dari sebuah komponen di

dalam campuran adalah sama dengan tekanan uap komponen tersebut dalam

keadaan murni pada suhu tertentu dikalikan dengan fraksi molnya dalam

campuran tersebut.

Waktu pemanasan adalah lamanya waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan

larutan sehingga atom-atom penyusunnya dapat berubah fasa menjadi uap [9].

Dalam spektroskopi absorbsi, penentuan waktu pemanasan dengan tepat adalah

penting. Hal ini dibutuhkan karena tiap molekul membutuhkan waktu tertentu

untuk melepaskan energi inter molekul/atom serta energi antar molekul/atom. Jika

waktu pemanasan terlalu lama, larutan menjadi tidak ideal karena banyaknya

atom yang berubah fasa menjadi uap. Sebaliknya, jika waktu pemanasan kurang,

energi yang diterima tidak mencukupi.

Tujuan dilakukannya pemanasan adalah untuk menaikkan entalphi masing-masing

unsur, dimana:

( ), f Ε = Τ Ρ

(2.10)

Dari persamaan di atas dapat diketahui bahwa entalphi merupakan fungsi daritemperatur dan tekanan. Pada percobaan ini, tekanan dibuat konstan, yang

direkayasa adalah temperatur.

2.2.3 Spektroskopi Optik

Dasar dari spektroskopi optik adalah adanya interaksi antara cahaya dan molekul.

Beberapa fenomena yang berhubungan dengan spektroskopi optik adalah

fenomena-fenomena yang dialami dan terjadi pada molekul sebagai berikut

•

Hamburan

Hamburan adalah fenomena umum yang dapat terjadi melalui berbagai macam

mekanisme yang berbeda, bergantung kepada ukuran dari penghambur ketika

dibandingkan terhadap panjang gelombang dari radiasi. Untuk molekul yang



14

umumnya jauh lebih kecil dibandingkan panjang gelombang cahaya efisiensi dari

proses relevant. Hamburan merupakan interaksi yang merubah arah dari photon

sedangkan molekul menerima reaksi yang sama. Scattering dapat bersifat elastik

ketika enerrgi photon tidak berubah-ubah, atau bersifat inelastic ketika terjadi

perubahan pada energi photon. Hamburan yang berlebihan dapat menjadi sangat

sulit untuk dikumpulkan dan sulit untuk mendeteksi emisi dari sebuah atom yang

mengalami hamburan yang berlebihan. Ukuran dari atom akan mempengaruhi

tingkatan hamburan. Setiap struktur padatan tidak homogen yang memiliki

panjang sekitar 100 nanometer sampai puluhan mikrometer pada prinsipnya

mengalami sebuah hamburan tambahan, sehingga dibutuhkan tindakan ekstra dari

setiap sample terdiri dari molekul tunggal untuk menekan hamburan sebanyak

mungkin

Gambar 2.7 Hamburan Photon oleh Molekul

•

Spektroskopi absorbsi

Sebuah photon awalnya juga dapat diabsorb oleh sebuah molekul dan selanjutnya

energi photon diubah menjadi keadaan tereksitasi dari awan elektron . Interaksi

seperti ini sensitif dengan struktur internal molekul, karena hukum mekanika

kuantum mengijinkan untuk kemungkinan terdapatnya sejumlah terbatas keadaan

tereksitsi dari awan elektron untuk setiap ikatan kimia. Setiap tingkat tereksitasi

mempunyai energinya masing-masing. Absorpsi photon merupakan penghubung

dari tingkat energi terendah dengan tingkat yang lebih tinggi. Molekul memiliki

spektrum absorbsi masing-masing. Besar kapasitas menyerap photon suatu

molekul bergantung panjang gelombang tiap molekul, bergantung dengan lebarenergi dari keadaan awan elektronnya. Molekul yang dengan kuat menyerap

cahaya tampak dapat dilihat oleh mata manusia dan disebut dengan chromophore

atau pembawa warna



15

•

Deteksi Fluorescence

Meskipun ada kemungkinan untuk mendeteksi sinyal absorbsi dari sebuah

molekul tunggal secara langsung, pendeteksian sinyal dapat dilakukan dengan

lebih mudah dan dengan sensitifitas yang lebih baik dengan menggunakan

pendekatan tidak langsung. Jika kesesuaian sebuah atom khromofor yang dipilih

sudah didapatkan maka molekul akan lebih cepat mengemisikan kembali energi

yang hampir diserap oleh photon dan dalam sekejap sinyal emisi dapat dideteksi

dengan sangat efisien. Untuk memahami hal-hal yang berkaitan dengan emisi

dari khromofor molekul tunggal, yang harus dipelajari adalah posisi tereksitasi

paling rendah pada awan elektron. Pada keadaaan terendah energi molekul

terdekat ke keadaaan dasar. Dari pernyataan ini molekul dapat beristirahat pada

fase elektronik didaerah keadaan dasar dengan mentransformasikan energinya

yang berlebih menjadi vibrasi pada inti atom atau dengan memindahkannya secara

radiasi ke molekul disekelilingnya , tetapi tentunya molekul disekeliling ini juga

dapat mengeluarkan radiasi emisi dari sebuah photon. Proses emisi ulang dari

energi terserap disebut dengan fluorescence. Khromofor molekul tunggal yang

baik dapat memiliki fluorescence lebih dari 90 %. Molekul demikian disebut

dengan fluorofor.

•

Spektroskopi vibrasi

Energi vibrasi pada molekul memiliki korelasi dengan peristiwa absorbsi yang

terjadi pada molekul. Vibrasi yang terjadi pada suatu molekul dapat menyebabkan

absorbsi intensitas dari radiasi spektrum gelombang elektromagnetik. Jika suatu

molekul terus menerus melakukan vibrasi, maka pada tingkatan tertentu ikatan

molekul akan putus. Putusnya ikatan tersebut, akan berpengaruh pada spektral

serapan molekul, baik molekul diatomik ataupun molekul poliatomik[3] Sebuah

molekul campuran terdiri dari n atom memiliki 3n derajat kebebasan, enam

diantaranya adalah merupakan gerak translasi dan rotasi dari molekul itu sendiri.

Bentuk vibrasi molekul terdiri dari stretching, bending, scissoring, rocking dan

twisting.



16

Frekuensi yang mana suatu mode vibrasi terjadi ditentukan dengan kekuatan dari

ikatan yang terlibat dan masa dari komponen-komponen atom. Hal-hal yang

mempengaruhi vibrasi molekul adalah simetri molekul, lokasi tones dan overtone

molekul, perubahan momen dipol dapat menyebabkan suatu molekul bervibrasi.

Bentuk ikatan juga akan mempengaruhi absorpsi cahaya oleh molekul. Ikatan

C=O sangat kuat bervibrasi karena besarnya perubahan didalam dipol mengambil

bagian didalam mode stretching.

Gambar 2.8 Daerah-Daerah Frekuensi Setiap Ikatan Atom

Pengelompokkan dari atom menghasilkan karakteristik-karakteristik serapannya,

Atom-atom yang meniliki karakteristik serapannya disebut dengan khromofor

atau pembawa warna. Kumpulan atom tertentu menghasilkan pita serapan pada

panjang gelombang tertentu. Intensitas dan lokasi dari pita-pita serapan akan

berubah dengan perubahan structural didalam grup. Lokasi dari pita dihubungkan

dengan spektrum UV ditunjukkan dalam Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Serapan dari Khromofor Pada Daerah UV

KHROMOFOR PITA SERAPAN (nm)

Nitriles (R-C≡ N) 160a

Acetylenes (-C≡C-) 170a

Alkenes (>C=C<) 175a

Alcohols (R-OH) 180 (175-200)a

Ethers (R-O-R) 180a



17

Tabel 2.1 Serapan dari Khromofor Pada Daerah U

(lanjutan)

Ketones (R-C=O-R’) 180a, 280

Amines primary (R-NH2) 190a (200-220)

Aldehydes (R-C=O-H) 190a, 290

Carboxylic acids (R-C=O-OH) 205

Esters (R-C=O-OR’) 205

Amides primary (R-C=O-NH2) 210

Thiols (R-SH) 210

Nitrites (R-NO2) 271

Azo Group (R-N=N-R) 340

2.2.4 Hukum Beer-Lambert

Ketika sebuah cahaya yang monokromatik atau heterogen jatuh keatas bidang

homogen, sebagian dari cahaya awal direfleksikan, sebagian diserap didalam

medium dan sisanya ditransmisikan.Jika intensitas dari cahaya awal diekspresikan

dengan Io, cahaya yang diabsorb dengan Ia, cahaya yang ditransmisikan dengan It,

dan cahaya yang direfleksikan dengan Ir, maka I0 =Ia + It + Ir

Spektroskopi optik didasarkan pada prinsip Beer-Lambert [4]. Hukum Lambert

menyatakan bahwa proporsi berkas cahaya datang yang diserap oleh suatu

bahan/medium tidak bergantung pada intensitas berkas cahaya yang datang, tetapi

Lambert menyelidiki perubahan dari absorbsi cahaya karena ketebalan medium.

Hukum ini menyatakan bahwa ketika cahaya monokromatik melewati medium

transparan, nilai dari penurunan intensitasnya dengan ketebalan medium sesuai

dengan intensitas dari cahaya. Hal ini sama dengan pernyataan bahwa intensitas

dari emisi cahaya menurun secara eksponensial ketika ketebalan dari medium

absorbsi bertambah secara arithmatika. Hukum Lambert ini tentunya hanya

berlaku jika di dalam bahan/medium tersebut tidak ada reaksi kimia ataupun

proses fisis yang dapat dipicu atau diimbas oleh berkas cahaya datang tersebut.



18

Dengan demikian, intensitas cahaya yang keluar setelah melewati medium

tersebut dapat dituliskan dalam bentuk sederhana sebagai berikut:

Ix=Io .10-Kx

(2.11)

Dimana K = 0,4343 α dan α = 2.303 K. K dikenal sebagai koefisien ekstinsif dan

α adalah koefisien absorbsi, 1/K adalah ketebalan dari lapisan absorbsi yang

diperlukan untuk mereduksi Ix menjadi (1/10)Io. Hukum Beer menyatakan bahwa

bila media penyerap cahaya adalah larutan, maka I’ akan bergantung kepada

konsentrasi larutan. Beer merumuskan sebagai berikut:

α = μc (2.12)

K= kc (2.13)

Dimana c adalah konsentrasi medium penyerap, μ dan k adalah koefisien absorbsi

dan koefisien ekstinsif setiap unit konsentrasi.

Hukum Beer-Lambert menyatakan jumlah radiasi sinar yang diserap proporsional

dengan ketebalan medium, konsentrasi larutan, serta koefisien absorbsi molekul

suatu senyawa pada rentang panjang gelombang tertentu. Dirumuskan melalui

persamaan berikut:

dengan ε adalah molar absorbsivitas absorb untuk panjang gelombang tertentu,

atau disebut juga sebagai koefisien ekstinsif (dalam l mol-1

cm-1

), c adalah

konsentrasi molar (mol l-1

), dan l adalah panjang/ketebalan dari medium yang

dilintasi oleh cahaya (cm). Selain sinar yang diserap, ada sebagian sinar yang

diteruskan atau ditransmisikan melewati medium yang berisi larutan. Besarnya Ix

yang dapat terukur dirumuskan melalui persamaan berikut:

Ix = T I0 (2.15)

dimana Ix adalah intensitas berkas cahaya keluar, I0 adalah intensitas berkas

cahaya masuk/datang, dan T adalah besarnya transmitansi. Jika transmisi

dinyatakan dalam persentase, maka dijelaskan dalam persamaan berikut:

%T = (Ix/I0) x 100 (2.16)

Kombinasi dari persamaan (2.9) dan (2.13) dari Hukum Beer-Lambert dapat

dituliskan sebagai berikut:

Abs = A = log o

x

I

I = - log (T) = ε cl (2.14)



19

%T = (Ix/I0) x 100 (2.17)

Persamaan (2.14) menjelaskan mengenai persentase transmisi tergantung pada

koefisien ekstinsi molar, konsentrasi larutan, serta panjang medium.

2.3

Larutan Indophenol Blue

2.3.1 Koloid Indophenol Blue

Larutan indophenol blue merupakan larutan koloid sempurna karena memenuhi

syarat-syarat berikut:

1.

Efek Tyndall

Efek Tyndall adalah suatu efek penghamburan berkas sinar oleh partikel-

partikel yang terdapat dalam sistem koloid, sehingga jalannya berkas sinar

terlihat. Pada saat larutan indophenol blue disinari oleh sinar laser, maka dapat

terlihat jalannya berkas sinar merah di dalam larutan warna biru.

2. Memiliki tegangan permukaan yang kecil, hampir sama dengan tegangan

permukaan medium pendispersinya.

3.

Larutan koloid indophenol blue tidak dapat tersaring menggunakan kertas

saring biasa. Larutan ini hanya bisa disaring menggunakan saringan permeabel

karena molekul dari larutan indophenol blue sudah homogen.

Karakteristik koloid bila dibandingkan dengan larutan dan suspensi dapat dilihat pada tabel berikut: [9]

Tabel 2.2 Perbedaan antara Larutan, Suspensi, dan Koloid

Aspek

yang dibedakan

Sistem Dispersi

Larutan Sejati Koloid Suspensi

Bentuk campuran Homogen Homogen Heterogen

Bentuk dispersi Dispersi molekul Dispersi padatan Dispersi padatan

Penulisan X(aq)

X(s)

X(s)

Ukuran Partikel < 1 nm 1 nm – 100 nm >100 nm

Fasa Tetap homogen Heterogen Heterogen



20

Koloid Indophenol blue dibuat melalui proses fisika dan proses kimiawi melalui

beberapa tahapan, yaitu:

A.

Cara Kimia

Partikel koloid dibentuk melalui reaksi-reaksi kimial seperti reaksi hidrolisis,

reaksi reduksi-oksidasi, atau reaksi subtitusi.

1.

Hidrolisis

Hidrolisis merupakan reaksi zat dengan air.

Contoh:

i) Pembuatan Larutan uji A.

ii) Pembuatan larutan uji B

iii) Pembuatan larutan standar amonium

iv)

Reaksi reduksi-oksidasi

2. Reaksi subtitusi merupakan reaksi penggantian, misalnya penggantian ion.

B.

Cara Fisika

Dilakukan dengan cara menaikkan kelarutan zat terlarut, yaitu dengan jalan

pemanasan atau mengubah pelarut sehingga terbentuk satu sol koloid. Pelarut

yang digunakan pada percobaan ini adalah air. Air memiliki polaritas yang paling

tinggi di antara pelarut lainnya. Sehingga jika amoniak dilarutkan di dalam air,

kemudian dipanaskan maka amoniak akan terlarut sempurna dan terurai menjadi

ion-ionnya.

2.3.2

Metode Analisis Kualitatif Amoniak dengan Indophenol Blue

Amoniak adalah senyawa gas yang mudah menguap dan sangat mudah berikatan

dengan senyawa lain. Amoniak mudah berikatan dengan senyawa seperti NH4Cl,

atau NH4OH, kemudian karena ikatan tersebut, sifat amoniak akan berubah.

Kandungan amoniak di dalam larutan dapat diuji parameter-parameter

kuantitatifnya dengan metode indophenol blue. Indophenol blue merupakan salah

satu bentuk metode spektroskopi yang dikenal dengan kolorimeter.

2.3.2.1 Colorimetri (Pengukuran Warna)

Salah satu metode kuantitatif adalah dengan spektroskopi colorimetri. Colorimetri

erat kaitannya dengan spektroskopi yaitu metode yang menguji penyerapan

cahaya oleh suatu atom didalam larutan berwarna yang memiliki kepekatan warna



21

berbeda. Karakteristik dari spektroskopi adalah penyerapan gelombang cahaya

tertentu yang dipancarkan dari suatu sumber oleh suatu atom atau molekul yang

sesuai. Dan dianalisis dengan hukum Beer-Lambert

2.3.2.2

Pembentukan Warna Biru

Warna merupakan deskripsi langsung terhadap keberadaan suatu panjang

gelombang tertentu. Panjang gelombang tertentu memiliki warna tertentu. Warna

biru berada dalam rentang spektrum 460 nm. Pembentukan warna biru pada

indophenol blue merupakan efek dari hibridisasi resonanasi senyawa-senyawa

organik yang bercampur dengan senyawa non organik lainnya di dalam larutan

indophenol blue.

Chromogen adalah senyawa aromatik yang berisi Chromopores. Chromophore

merupakan molekul pembawa warna. Khromopfor yaitu gugus tak jenuh yang

dapat menjalani transisi π → π dan n → π (teori eksitasi transisi elektron).

Khromofor merupakan zat pemberi warna yang berasal daari radikal kimia,

seperti ; Kelompok nitroso : -NO, Kelompok nitro : -NO2, Kelompok azo : -N=N,

Kelompok ethyline : >C=C<, Kelompok carbonyl : >C=O, Kelompok carbon -

nitrogen : >C=NH dan –CH=N-, Kelompok belerang : >C=S dan ->C-S-S-C<.

Macam – macam zat warna dapat diperoleh dari penggabungan radikal kimia

tersebut dengan senyawa kimia lain.

Auxochrome, (Yunani ; auxanein, “meningkatkan”) yaitu gugus yang tidak dapat

menjalani transisi π → π tetapi dapat menjalani transisi elektron n. Auksokrom

merupakan gugus yang dapat meningkatkan daya kerja khromofor sehingga

optimal dalam pengikatan. Auksokrom terdiri dari golongan kation yaitu –NH2, -

NH Me, - N Me2 seperti -+ NMe2Cl

-, golongan anion yaitu SO3H-, -OH, -COOH,

seperti –O-; -SO3

-, dsb. Auxochrome juga merupakan radikal yang memudahkan

terjadinya pelarutan: -COOH atau –SO3H. dapat juga berupa kelompok

pembentuk garam: - NH2 atau –OH. Kebanyakan zat organik berwarna adalah

hibrida resonansi dari dua struktur atau lebih. Penggolongan zar warna dapat

dikatagorikan bermacam – macam menurut parameter yang dijadikan rujukan.



22

Dalam melakukan uji analisis di laboratorium, zat biru umumnya memiliki

spektrum panjang gelombang 460 nm, akan tetapi pada kenyataannya zat biru ini

mampu menyerap radiasi yang diemisikan oleh laser gas He-Ne dengan panjang

gelombang 632,8 nm, jauh diatas dari panjang gelombang referensi. Fenomena

penurunan spektrum serapan larutan indophenol dikarenakan adanya overlapping

molekul-molekul penyusunnya. Penamaan indophenol blue dikarenakan

keistimewaan senyawa phenol yang dapat bereaksi dengan amoniak membentuk

larutan berwarna biru. Warna biru terbentuk dikarenakan adanya tumpang tindih

pada spektral utamanya.

Tabel 2.3 Perkiraan Pita Lokasi Spektrum NIR Campuran Organik

Senyawa Spektrum (nm)

Acetic acid, ethyl ester 895, 995

Acetic anyheydride 890, 990

Acetone 893, 906, 1002, 1015

Acetonitritile 875, 980, 1030

Benzene 865, 1005

Benzoic acid 855

Benzl alcohol 875, 925, 975, 1020

Benzoyl chloride 866, 1010Butanol 912, 960, 1015

Butyl ether 900, 1010

Butyric acid 895, 1005

Chlorobenzene 868, 1015, 1050

Cylohexane 880,910, 1025

n-Decane 915,930,1020,1040

Water 955-960

arCH(aromatik) 1714-1780

R-OH (alohol) 1410-1455

ArOH (phenol) 1421-1470

Sodium chloride (NaCl) 1694-2500

Urea 1460,1490,1520



23

Senyawa organik merupakan senyawa-senyawa yang terdiri dari rangkaian gugus

ikatan hidrokarbon -CH-. Kuat tidaknya ikatan pada senyawa hidrokarbon

ditentukan oleh adanya ikatan rangkap pada gugus fungsioner senyawa

hidrokarbon. Semakin banyak ikatan rangkap, ikatan senyawa akan semakin

mudah untuk dipatahkan dan berikatan dengan senyawa lainnya. Berikut

penjelasan mengenai beberapa senyawa yang membentuk larutan indophenol blue

1. Sodium hidroksida (NaOH)

Sodium hidroksida (NaOH) terionisasi dalam air menjadi Na+ dan OH

-.

NaOH memiliki struktur molekul sebagai berikut: Na-O-H

2. Phenol (C6H5OH)

Phenol adalah senyawa rantai benzena. Fenol mengandung gugus benzen dan

hidroksi. Gugus benzene adalah gugus yang terikat pada cincin benzene,

mempunyai sifat asam, mudah dioksidasi, sekaligus memiliki struktur ikatan

gugus OH.

3. Sodium nitroprusside (Na2Fe(NO) (CN)5 · 2H2O)

Sodium nitroprusside

digunakan sebagai katalis untuk reaksi antara phenol-

hipoklorit. Karena sifatnya sebagai agen katalis warna, maka nitroprusside akan

mempercepat reaksi kimia tetapi tidak ikut terlibat. Sodium Nitroprusside

memiliki rumus molekul Na2Fe(CN)5 NO·2H2O merupakan reagen dan sangat

murni.

4. Larutan sodium hipoklorit (NaOCl)

NaOCl bersifat basa lemah jika dilarutkan didalam air. Larutan sodium hipoklorit

mengandung NaOH bebas sehingga warna larutan berubah dari hijau menjadi biru

tua dan tidak berwarna.

Dalam sebuah larutan alkali dengan pH 10,4-11,5 ion amonium bereaksi dengan

hipoklorit untuk membentuk monokloramine. Karena adanya phenol dan

hipoklorit, monokloramine akan membentuk campuran berwarna biru yang

disebut dengan indophenol, kemudian nitroprusside dipergunakan sebagai

katalis[10].



24

2.3.2.3

Kesetimbangan Amoniak di dalam Larutan Koloid Indophenol Blue

Amoniak mempunyai sifat basa lemah. Hampir 99% dari amoniak jika

direaksikan dengan air akan menghasilkan amoniak itu sendiri, sementara 1% dari

amoniak akan teroksidasi menjadi ion (OH-

). Reaksi kesetimbangan yang terjadi

pada amoniak adalah sebagai berikut:

NH3 + H2O NH4+

+ OH-

pengembangan alat ukur konsentrasi amoniak di dalam air dengan metode indophenol blue berdasarkan...

Documents