SPEKTROFOTOMETER ULTRA VIOLET/VISIBEL
2.1 Prinsip Dasar
Sebelum mempelajari Spektrofotometer UV/Vis, kita harus mengetahui terlebih dahulu hukum Lambert beer berbunyi “bila seberkas sinar melalui media transparan maka sinar itu sebagian akan dipantulkan, diabsorpsi dan dipancarkan”.
Id Ia It
Ie
I : sinar e : emisi
d : datang t : transmisi
didapat persamaan :
Id = Ia + Ie + It
Ie ( diabaikan) → Id = Ia + It
Dari ketiga sinar tersebut hanya Lt yang dapat dideteksi, adapun hukum yang mendasari Spektrofotometer UV/Vis yaitu :
“ bila suatu sinar monokromatis dilewatkan padai suatu media yang transparan, maka bertambah atau turunnya intensitas sinar yang di teruskan/dipancarkan/ditransmisikan sebanding dengan bertambah tebal dan kepekatan dari media tersebut”.
Adapun persamaanya :
A = ε . t . c atau A = Log Id/It
A : Absorbansi
ε : epsilon yang besarnya tergantung λ dan jenis senyawa
t: tebal media
c: kepekatan media
Dalam spektrofotometer skala galvanometer bisa dalam transmisi atau absorbansi . persamaanya :
A = Log 100
%T
2.2 Pengertian Spektrofotometer UV/Vis
Spektrofotometri adalah alat yang terdiri dari dua komponen yaitu spektrofotometer berfungsi menghasilkan spektra dengan panjang gelombang tetrtentu, dan fotometer yang berfungsi mengukur intensitas cahaya yang ditransmisi, direfleksi, dan ditransmisi. Spektrofotometer UV/Vis adalah alat instrumen analisis yang bekerja berdasarkan prinsip kolorimetri yaitu metode yang menyatakan bahwa tua-mudanya warna yang timbul pada larutan contoh tergantung pada kepekatan konsentrasi suatu unsur. Metode analisis ini didasarkan pada pengukuran energi cahaya tampak ( visibel ) atau cahaya ultraviolet ( UV ) oleh suatu senyawa sebagai fungsi dari panjang gelombang.
2.3 Komponen Spektrofotometer UV/Vis
Suatu peralatan UV/Vis terdiri dari komponen-komponen yaitu sumber sinar, monkromator, kuvet, detektor, amplifier, dan indikator. Spesifikasinya dijelaskan sebagai berikut :
2.3.1 Sumber Sinar
Sumber sinar dalam alat ini mempunyai dua fungsi yaitu untuk memberikan energi pada daerah panjang gelombang sesuai keinginan pengukuran dan mempertahankan intensitas sinar yang konstan selama pengukuran.
Dalam alat ini digunakan 2 kombinasi sinar yaitu sinar tampak dan sinar ultara violet, sinar tampak digunakan lampu biasa (misalnya lampu wolfram (320-2500nm)) dan sinar ultra violet digunakan lampu hidrogen atau deuterium (160-375nm).
2.3.2 Monokromator
Sinar yang dikeluarkan oleh sumber sinar adalah sinar polikromatris, sinar ini mengandung berbagai panjang gelombang. Sesuai hukum lambert beer sinar yang diperlukan untuk pengukuran adalah sinar monokromatis karena agar bisa dapat diperoleh hasil nilai serapan yang linier dengan nilai konsentrasi.
Monokromator adalah komponen yang digunakan untuk mengubah sinar polikromatis menjadi monokromatis. Monokromator terdiri atas :
a. celah masuk (slit)
berfungsi untuk menerima sinar yang telah dipersempit pada daerah panjang gelombang tertentu untuk diteruskan ke zat (kuvet).
b. lensa kolimator
berfungsi untuk mengubah sinar menjadi berkas yang sejajar.
c. media pendispersi
media ini terdapat 2 jenis :
a. prisma
Prisma bekerja berdasarkan prinsip pembiasan cahaya, hasil pembiasan adalah terpecahnya radiasi menjadi beberapa radiasi dengan panjang gelombang tertentu, panjang gelombang yang berbeda-beda dapat diatur untuk dilewatkan melalui celah-celah keluar dan mencapai sampel dengan cara memutar prisma.
Prisma bisa terbuat dari gelas, kuarsa, atau silica. Pada daerah UV harus digunakan prisma dari kuarsa ataupun silika leburan. Prisma juga dapat digunakan untuk daerah infra merah, tetapi radiasi infra merah ditransmisikan oleh gelas dan silica leburan, oleh karena itu daerah prisma dan alat optik harus terbuat dari kristal halida alkali atau alkali tanah yang bisa ditembus oleh sinar infra merah.
Prisma bekerja baik pada daerah radiasi UV dan sinar tampak, meskipun dapat juga digunakan untuk infra merah, akan tetapi prisma lebih efektif pada daerah panjang gelombang yang lebih pendek maka jarang sekali prisma digunakan untuk radiasi infra merah.
b. kisi difraksi
Kisi difraksi bekerja berdasarkan prinsip pemantulan cahaya. Kisi difraksi mengandung banyak galur pada permukaannya (seperti aluminium, jumlah galur perinci ini sebanyak 15000-30000 untuk daerah ultra violet dan sinar tampak yang berfungsi sebagai pusat pemencar dan menghasilkan dispersi yang sama untuk semua panjang gelombang. Kisi difraksi sukar untuk disiapkan dan kisi yang asli harganya sangat mahal.
d. celah keluar
berfungsi untuk mengisolasi sinar yang diinginkan.
2.3.3 Kuvet
Kuvet (sel ) Adalah tempat disimpannya larutan sampel yang akan diukur serapannya, kuvet ini diletakkan pada jalan cahaya dari monokromator. Adapun syarat khusus yang harus dipenuhi , yaitu :
o Tidak berwarna (agar dapat mentransmisikan semua cahaya)
o Permukaannya sejajar
o Inert (tidak bereaksi terhadap bahan kimia)
o Tidak rapuh
o Tidak menyerap cahaya
o Terbuat dari gelas silikat biasa (kaca korex untuk daerah UV)
o Ukuran diameter 1 cm dengan volume 5ml
o Bentuk sederhana ( persegi panjang atau silinder )
2.3.4 Detektor
Detektor pada umumnya berfungsi untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik, energi cahaya yang dirubah ialah energi cahaya yang ditransmisikan yang jatuh mengenainya menjadi suatu besaran yang terukur.
Idealnya detektor harus memiliki kepekaan yang tinggi, perbandingan sinyal-noise yang tingi dan responnya stabil pada daerah panjang gelombang. Sebagai detektor dapat dipakai phototube atau barrier layer cell. Spesifikasinya sebagai berikut
a. Photo tube (photo emmisive cell, yang lebih peka photomultipilier tube)
Bentuk sederhananya terdiri atas suatu bola gelas (didalam bola terdapat katoda dan anoda yang dihubungkan dengan suatu baterai) yang hampa udara atau berisi gas mulia bertekanan rendah. Katoda didalam bola berbentuk lempeng setengah lingkaran dan dibagian dalamnya dilapisi zat yang sangat peka terhadap cahaya , sedangkan anodanya terbuat dari cincin logam yang diletakkan sedikit dekat dengan pusat lingkaran.
Mekanisme kerjanya yaitu cahaya yang jatuh pada katoda akan membebaskan elektron dan akan meloncat ke anoda sehingga akan terdapat aliran dalam sirkuit.
b. Barrier layer cells ( photo vlatalic cell )
Terdiri atas sebuah plat logam yang dilapisi suatu lapisan semi konduktor dan suatu lapisan transparan yang tipis dari perak yang dilettakan diatas lapisan semi konduktor ( berlaku sebagai elktron kolektor).
Mekanisme kerjanya yaitu Energi cahaya yang jatuh diatas permukaan sampai ke lapisan semi konduktor akan mengeksitasi elektron-elektron antar permukaan menuju ke elektron kolektor.
2.3.5 Amplifier
Berfungsi untuk memperbesar/memperkuat arus yang dihasilkan oleh detektor agar dapat dibaca oleh recorder.
2.3.6 Recorder dan komputer
Berfungsi untuk membaca sinyal listrik yang dihasilkan pada detektor yang telah diperkuat arusnya oleh amplifier agar dikonversikan ke dalam besaran absorbans atau % tansmitan.
2.4 Mekanisme Kerja
Sinar dari sumber sinar adalah sinar polikromatis maka dilewatkan terlebih dahulu melalui monokromator, kemudian sinar monokromatis dilewatkan melalui kuvet yang berisi contoh maka akan menghasilkan sinar yang ditransmisikan dan diterima oleh detektor untuk diubah menjadi energi listrik ang kekuatannya dapat diamati oleh alat pembaca (satuan yang dihasilkan adalah absorban atau transmitan).
2.5 Jenis spektrofotometri UV/Vis
a. Single beam (berkas tunggal)
Pada spektrofotometer ini hanya satu berkas sinar yang dilewatkan melalui kuvet.
b. Doubel beam (berkas tungggal)
Pada alat ini sumber sinar dibagi menjadi dua berkas oleh cermin yang berputar, yaitu :
i. Berkas pertama melalui kuvet berisi blanko
ii. Berkas kedua melalui kuvet berisi standar/contoh
Jenis ini dirancang agar memudahkan dalam pengukuran larutan blanko dan contoh/standar dapat dilakukan dalam waktu bersamaan, sinar monokromatis dari monokromator akan melewai kuvet blanko dan kuvet contoh/standar secara bergantian dan pada akhirnya sinar yang masuk ke detektor adalah sinar dari larutan contoh/standar yang telah dikoreksi.
2.6 Penyimpangan Lambert Beer
Adakalanya perubahan nilai serapan tidak linier dengan perubahan konsentrasi, misalnya apabila kenaikan konsentrasi menjadi 2x atau 3x konsentrasi pada suatu pengukuran dan hasil yang diperoleh tidak mengubah nilai serapan menjadi 2x atau 3x dari serapan awal, maka ketidak linieran itu diakibatkan oleh beberapa penyebab yang disebut penyimpangan hukum lambert beer. Penyimpangan itu diantaranya sebab kimia, sebab instrumental, dan sebab nyata.
Sebab kimia
Sebab kimia disebabkan dengan yang berkaitan dengan perubahan kimia yaitu ionisasi dan hidrolisis pada zat yang diukur. Ionisasi akan mengubah konsentrasi zat yang diukur, penyimpangan ini disebabkan oleh ionisasi dapat diatasi dengan menggeser kesetimbangan ke arah bentuk yang diukur. Sedangkan hidrolisis disebabkan reaksi suatu partikel dengan air yang bisa menyebabkan penyimpangan karena dapat mengurangi konsentrasi larutan yang diukur.
Sebab nyata
Sebab nyata berkaitan dengan konsentrasi larutan. Penyimpangan dapat terjadi di daerah konsentrasi terlalu rendah atau pekat, sebab ini dapat dicegah dengan mengatur konsentrasi sampai tidak terlalu encer atau tidak terlalu pekat.
Sebab instrumental
Sebab ini berkaitan dengan keadaan alat. Dua hal yang merupakan bagian dari sebab jenis ini yaitu kecapaian alat (berkaitan penggunaan yang terus menerus dalam periode waktu cukup lama sehinga alat menjadi terlalu panas) dan ketidakmonokromatisan sinar (menyebabkan penyimpangan karena hal tersebut mempengaruhi nilai absorpsitivitas yang akhirnya empengaruhi serapan sinar).
Sebelum mempelajari Spektrofotometer UV/Vis, kita harus mengetahui terlebih dahulu hukum Lambert beer berbunyi “bila seberkas sinar melalui media transparan maka sinar itu sebagian akan dipantulkan, diabsorpsi dan dipancarkan”.
Id Ia It
Ie
I : sinar e : emisi
d : datang t : transmisi
didapat persamaan :
Id = Ia + Ie + It
Ie ( diabaikan) → Id = Ia + It
Dari ketiga sinar tersebut hanya Lt yang dapat dideteksi, adapun hukum yang mendasari Spektrofotometer UV/Vis yaitu :
“ bila suatu sinar monokromatis dilewatkan padai suatu media yang transparan, maka bertambah atau turunnya intensitas sinar yang di teruskan/dipancarkan/ditransmisikan sebanding dengan bertambah tebal dan kepekatan dari media tersebut”.
Adapun persamaanya :
A = ε . t . c atau A = Log Id/It
A : Absorbansi
ε : epsilon yang besarnya tergantung λ dan jenis senyawa
t: tebal media
c: kepekatan media
Dalam spektrofotometer skala galvanometer bisa dalam transmisi atau absorbansi . persamaanya :
A = Log 100
%T
2.2 Pengertian Spektrofotometer UV/Vis
Spektrofotometri adalah alat yang terdiri dari dua komponen yaitu spektrofotometer berfungsi menghasilkan spektra dengan panjang gelombang tetrtentu, dan fotometer yang berfungsi mengukur intensitas cahaya yang ditransmisi, direfleksi, dan ditransmisi. Spektrofotometer UV/Vis adalah alat instrumen analisis yang bekerja berdasarkan prinsip kolorimetri yaitu metode yang menyatakan bahwa tua-mudanya warna yang timbul pada larutan contoh tergantung pada kepekatan konsentrasi suatu unsur. Metode analisis ini didasarkan pada pengukuran energi cahaya tampak ( visibel ) atau cahaya ultraviolet ( UV ) oleh suatu senyawa sebagai fungsi dari panjang gelombang.
2.3 Komponen Spektrofotometer UV/Vis
Suatu peralatan UV/Vis terdiri dari komponen-komponen yaitu sumber sinar, monkromator, kuvet, detektor, amplifier, dan indikator. Spesifikasinya dijelaskan sebagai berikut :
2.3.1 Sumber Sinar
Sumber sinar dalam alat ini mempunyai dua fungsi yaitu untuk memberikan energi pada daerah panjang gelombang sesuai keinginan pengukuran dan mempertahankan intensitas sinar yang konstan selama pengukuran.
Dalam alat ini digunakan 2 kombinasi sinar yaitu sinar tampak dan sinar ultara violet, sinar tampak digunakan lampu biasa (misalnya lampu wolfram (320-2500nm)) dan sinar ultra violet digunakan lampu hidrogen atau deuterium (160-375nm).
2.3.2 Monokromator
Sinar yang dikeluarkan oleh sumber sinar adalah sinar polikromatris, sinar ini mengandung berbagai panjang gelombang. Sesuai hukum lambert beer sinar yang diperlukan untuk pengukuran adalah sinar monokromatis karena agar bisa dapat diperoleh hasil nilai serapan yang linier dengan nilai konsentrasi.
Monokromator adalah komponen yang digunakan untuk mengubah sinar polikromatis menjadi monokromatis. Monokromator terdiri atas :
a. celah masuk (slit)
berfungsi untuk menerima sinar yang telah dipersempit pada daerah panjang gelombang tertentu untuk diteruskan ke zat (kuvet).
b. lensa kolimator
berfungsi untuk mengubah sinar menjadi berkas yang sejajar.
c. media pendispersi
media ini terdapat 2 jenis :
a. prisma
Prisma bekerja berdasarkan prinsip pembiasan cahaya, hasil pembiasan adalah terpecahnya radiasi menjadi beberapa radiasi dengan panjang gelombang tertentu, panjang gelombang yang berbeda-beda dapat diatur untuk dilewatkan melalui celah-celah keluar dan mencapai sampel dengan cara memutar prisma.
Prisma bisa terbuat dari gelas, kuarsa, atau silica. Pada daerah UV harus digunakan prisma dari kuarsa ataupun silika leburan. Prisma juga dapat digunakan untuk daerah infra merah, tetapi radiasi infra merah ditransmisikan oleh gelas dan silica leburan, oleh karena itu daerah prisma dan alat optik harus terbuat dari kristal halida alkali atau alkali tanah yang bisa ditembus oleh sinar infra merah.
Prisma bekerja baik pada daerah radiasi UV dan sinar tampak, meskipun dapat juga digunakan untuk infra merah, akan tetapi prisma lebih efektif pada daerah panjang gelombang yang lebih pendek maka jarang sekali prisma digunakan untuk radiasi infra merah.
b. kisi difraksi
Kisi difraksi bekerja berdasarkan prinsip pemantulan cahaya. Kisi difraksi mengandung banyak galur pada permukaannya (seperti aluminium, jumlah galur perinci ini sebanyak 15000-30000 untuk daerah ultra violet dan sinar tampak yang berfungsi sebagai pusat pemencar dan menghasilkan dispersi yang sama untuk semua panjang gelombang. Kisi difraksi sukar untuk disiapkan dan kisi yang asli harganya sangat mahal.
d. celah keluar
berfungsi untuk mengisolasi sinar yang diinginkan.
2.3.3 Kuvet
Kuvet (sel ) Adalah tempat disimpannya larutan sampel yang akan diukur serapannya, kuvet ini diletakkan pada jalan cahaya dari monokromator. Adapun syarat khusus yang harus dipenuhi , yaitu :
o Tidak berwarna (agar dapat mentransmisikan semua cahaya)
o Permukaannya sejajar
o Inert (tidak bereaksi terhadap bahan kimia)
o Tidak rapuh
o Tidak menyerap cahaya
o Terbuat dari gelas silikat biasa (kaca korex untuk daerah UV)
o Ukuran diameter 1 cm dengan volume 5ml
o Bentuk sederhana ( persegi panjang atau silinder )
2.3.4 Detektor
Detektor pada umumnya berfungsi untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik, energi cahaya yang dirubah ialah energi cahaya yang ditransmisikan yang jatuh mengenainya menjadi suatu besaran yang terukur.
Idealnya detektor harus memiliki kepekaan yang tinggi, perbandingan sinyal-noise yang tingi dan responnya stabil pada daerah panjang gelombang. Sebagai detektor dapat dipakai phototube atau barrier layer cell. Spesifikasinya sebagai berikut
a. Photo tube (photo emmisive cell, yang lebih peka photomultipilier tube)
Bentuk sederhananya terdiri atas suatu bola gelas (didalam bola terdapat katoda dan anoda yang dihubungkan dengan suatu baterai) yang hampa udara atau berisi gas mulia bertekanan rendah. Katoda didalam bola berbentuk lempeng setengah lingkaran dan dibagian dalamnya dilapisi zat yang sangat peka terhadap cahaya , sedangkan anodanya terbuat dari cincin logam yang diletakkan sedikit dekat dengan pusat lingkaran.
Mekanisme kerjanya yaitu cahaya yang jatuh pada katoda akan membebaskan elektron dan akan meloncat ke anoda sehingga akan terdapat aliran dalam sirkuit.
b. Barrier layer cells ( photo vlatalic cell )
Terdiri atas sebuah plat logam yang dilapisi suatu lapisan semi konduktor dan suatu lapisan transparan yang tipis dari perak yang dilettakan diatas lapisan semi konduktor ( berlaku sebagai elktron kolektor).
Mekanisme kerjanya yaitu Energi cahaya yang jatuh diatas permukaan sampai ke lapisan semi konduktor akan mengeksitasi elektron-elektron antar permukaan menuju ke elektron kolektor.
2.3.5 Amplifier
Berfungsi untuk memperbesar/memperkuat arus yang dihasilkan oleh detektor agar dapat dibaca oleh recorder.
2.3.6 Recorder dan komputer
Berfungsi untuk membaca sinyal listrik yang dihasilkan pada detektor yang telah diperkuat arusnya oleh amplifier agar dikonversikan ke dalam besaran absorbans atau % tansmitan.
2.4 Mekanisme Kerja
Sinar dari sumber sinar adalah sinar polikromatis maka dilewatkan terlebih dahulu melalui monokromator, kemudian sinar monokromatis dilewatkan melalui kuvet yang berisi contoh maka akan menghasilkan sinar yang ditransmisikan dan diterima oleh detektor untuk diubah menjadi energi listrik ang kekuatannya dapat diamati oleh alat pembaca (satuan yang dihasilkan adalah absorban atau transmitan).
2.5 Jenis spektrofotometri UV/Vis
a. Single beam (berkas tunggal)
Pada spektrofotometer ini hanya satu berkas sinar yang dilewatkan melalui kuvet.
b. Doubel beam (berkas tungggal)
Pada alat ini sumber sinar dibagi menjadi dua berkas oleh cermin yang berputar, yaitu :
i. Berkas pertama melalui kuvet berisi blanko
ii. Berkas kedua melalui kuvet berisi standar/contoh
Jenis ini dirancang agar memudahkan dalam pengukuran larutan blanko dan contoh/standar dapat dilakukan dalam waktu bersamaan, sinar monokromatis dari monokromator akan melewai kuvet blanko dan kuvet contoh/standar secara bergantian dan pada akhirnya sinar yang masuk ke detektor adalah sinar dari larutan contoh/standar yang telah dikoreksi.
2.6 Penyimpangan Lambert Beer
Adakalanya perubahan nilai serapan tidak linier dengan perubahan konsentrasi, misalnya apabila kenaikan konsentrasi menjadi 2x atau 3x konsentrasi pada suatu pengukuran dan hasil yang diperoleh tidak mengubah nilai serapan menjadi 2x atau 3x dari serapan awal, maka ketidak linieran itu diakibatkan oleh beberapa penyebab yang disebut penyimpangan hukum lambert beer. Penyimpangan itu diantaranya sebab kimia, sebab instrumental, dan sebab nyata.
Sebab kimia
Sebab kimia disebabkan dengan yang berkaitan dengan perubahan kimia yaitu ionisasi dan hidrolisis pada zat yang diukur. Ionisasi akan mengubah konsentrasi zat yang diukur, penyimpangan ini disebabkan oleh ionisasi dapat diatasi dengan menggeser kesetimbangan ke arah bentuk yang diukur. Sedangkan hidrolisis disebabkan reaksi suatu partikel dengan air yang bisa menyebabkan penyimpangan karena dapat mengurangi konsentrasi larutan yang diukur.
Sebab nyata
Sebab nyata berkaitan dengan konsentrasi larutan. Penyimpangan dapat terjadi di daerah konsentrasi terlalu rendah atau pekat, sebab ini dapat dicegah dengan mengatur konsentrasi sampai tidak terlalu encer atau tidak terlalu pekat.
Sebab instrumental
Sebab ini berkaitan dengan keadaan alat. Dua hal yang merupakan bagian dari sebab jenis ini yaitu kecapaian alat (berkaitan penggunaan yang terus menerus dalam periode waktu cukup lama sehinga alat menjadi terlalu panas) dan ketidakmonokromatisan sinar (menyebabkan penyimpangan karena hal tersebut mempengaruhi nilai absorpsitivitas yang akhirnya empengaruhi serapan sinar).
http://aiifchemist.blogspot.com/2011/01/spektrofotometer-ultra-violetvisibel.html
Spektrofotometri UV-Vis serta Aspek
Kualitatif dan Kuantitatifnya
– Saya akan membahas tentang beberapa hal mengenai spektrofotometri. Spektrofotometri
merupakan salah satu materi yang terdapat pada kimia analisis. Artikel ini Saya
buat untuk memudahkan Saya dalam belajar dan memperdalam mengenai kimia
analisis, berhubung ini adalah ketiga kalinya Saya mengambil mata kuliah ini.
Beberapa hari yang lalu, dosen Saya masuk ke kelas dan mengumumkan bahwa materi
yang akan masuk dalam ujian final adalah seputar spektrofotometri serta
analisis kualitatif dan kuantitatifnya. Adapun yang menjadi acuan pustaka Saya
adalah sedikit catatan kuliah dan buku Kimia Analisis Farmasi karangan Prof.
Dr. Ibnu Gholib Gandjar, DEA.,Apt. dan Abdul Rohman, M.Si.,Apt.
Pada spektrofotometri digunakan alat
yang disebut dengan spketrofotometer. Adapun prinsipnya menggunakan radiasi
elektromagnetik (REM) yakni sinar yang digunakan pada sinar Ultraviolet dan
sinar visible dapat dianggap sebagai energi yang merambat dalam bentuk
gelombang. Adapun yang diukur pada spektrofotometri adalah nilai absorban (A)
yakni adanya absorbsi pada panjang gelombang maksimum yang kemudian dihitung
konsentarsinya. Metode ini disebut metode basah karena sampel yang digunakan
adalah larutan dimana harus diketahui batas konsentrasi terkecil sampel yang
diukur.
Perlu
diketahui terlebih dahulu, bahwa panjang gelombang adalah jarak linier
dari suatu titik pada satu gelombang ke titik yang bersebelahan pada panjang
gelombang berdekatan. Dimensi panjang gelombang adalah panjang (L) yang dapat
dinyatakan dalam centimeter (cm), angstrom (Å), atau nanometer (nm).
Frekuensi merupakan banyaknya gelombang yang melewati suatu titik
tertentu dalam satuan waktu. Dimensi frekuensi adalah T-1 dan satuan
yang biasa digunakan adalah detik-1.
Sinar UV memiliki panjang gelombang
= 200-400 nm sedangkan sinar visibel memiliki panjang gelombang = 400-750 nm.
Berikut ini adalah tabel kisaran panjang gelombang, frekuensi, dan spektrum
elektromanetik.
Penyerapan Radiasi oleh Molekul
Semua molekul mempunyai komponen
energi yang terdiri dari :
- Translasi ; molekul secara keseluruhan dapat bergerak. Energi yang ada hubungannya dengan tranlasi disebut energi tranlasional (Etrans).
- Vibrasi ; gerakan bagian molekul (atom atau sekelompok atom) yang dapat bergerak karena berhubungan satu sama lain. Energi yang berhubungan dengan vibrasi disebut dengan energy vibrasional (Evibr)
- Rotasional ; molekul dapat berotasi pada sumbunya. Energinya disebut energy rotasional (Erot)
- Elektronik ; suatu molekul yang memiliki konfigurasi elektronik yang tergantung pada elektronik molekul dan energinya disebut energi elektronik (Eelek).
Bila dirumuskan maka energi suatu
molekul adalah gabungan dari beberapa komponen di atas.
E
= Etrans + Evibr + Erot + Eelek
Aspek Kualitatif dan Kuantitatif
Spektrofotometri UV-Vis
Spekra UV-Vis dapat digunakan untuk
informasi kualitatif dan sekaligus dapat digunakan untuk analisis kuantitatif.
1. Aspek Kualitatif ;
Data spektra UV-Vis bila digunakan
secara tersendiri, tidak dapat digunakan unutk identifikasi kualitatif obat
atau metabolitnya. Akan tetapi, bila digabung dengan cara lain seperti
spektroskopi infra merah, resonansi magnet inti, dan spektroskoppi massa, maka
dapat digunakan untuk maksud analisis kualitatif suatu senyawa tersebut.
Data yang diperoleh dari
spektroskopi UV dan Vis adalah panjang gelombang maksimal, intensitas, efek,
pH, dan pelarut yang kesemuanya dapat dibandingkan dengan data yang sudah dipublikasikan.
Dari spektra yang diperoleh dapat
dilihat, misalnya :
a. Serapan (absorbansi) berubah atau
tidak karena perubahan pH. Jika berubah bagaimana perubahannya apakah
batokromik ke hipsokromik dan sebaliknya atau dari hipokromik ke hiperkromik, dsb.
b. Obat-obat yang netral misalnya
kafein, kloramfenikol atau obat-obat yang berisi ausokrom yang tidak
terkonjugasi seperti amfetamin, siklizin, dan pensiklidin.
2. Aspek Kuantitatif ;
Suatu berkas radiasi dikenakan pada
larutan sampel (cuplikan) dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan
diukur besarnya. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya sebanding dengan
jumlah foton yang melalui satu satuan luas penampang per detik.
Serapan dapat terjadi jika
foton/radiasi yang mengenai cuplikan memiliki energi yang sama dengan energi
yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga. Jika sinar
monokromatik dilewatkan melalui suatu lapisan larutan dengan ketebalan db,
maka penurunan intesitas sinar (dl) karena melewati lapisan larutan
tersebut berbanding langsung dengan intensitas radiasi (I), konsentrasi
spesies yang menyerap (c), dan dengan ketebalan lapisan larutan (db).
Secara matematis, pernyataan ini dapat dituliskan :
-dI
= kIcdb
bila diintergralkan maka diperoleh
persamaan ini : I = I0 e-kbc
dan bila persamaan di atas diubah
menjadi logaritma basis 10, maka akan diperoleh persamaan :
I
= I0 10-kbc
dimana : k/2,303 = a , maka
persamaan di atas dapa diubah menjadi persamaan :
Log I0/I =
abc
atau A = abc (Hukum
Lambert-Beer)
dimana : A= Absorban
a= absorptivitas
b = tebal kuvet (cm)
c = konsentrasi
Bila Absorbansi (A) dihubungkan
dengan Transmittan (T) = I/I0 maka dapat diperoleh A=log 1/T .
Absorptivitas (a) merupakan suatu konstanta yang tidak tergantung pada
konsentrasi, tebal kuvet, dan intensitas radiasi yang mengenai larutan sampel.
Tetapi tergantung pada suhu, pelarut, struktur molekul, dan panjang gelombang
radiasi.
Pada Hukum Lambert-Beer, terdapat
beberapa batasan, antara lain :
1. Sinar yang digunakan dianggap
monokromatis
2. Penyerapan terjadi dalam suatu
volume yang mempunyai penampang luas yang sama
3. Senyawa yang menyerap dalam
larutan tersebut tidak tergantung terhadap yang lain dalam larutan
4. Tidak terjadi peristiwa
flouresensi atau fosforisensi
5. Indeks bias tidak tergantung pada
konsentrasi larutan.
Salah satu hal yang penting juga
diingat adalah untuk menganalisis secara spektrofotometri UV-Vis diperlukan
panjang gelombang maksimal. Adapun beberapa alasan mengapa harus menggunakan
panjang gelombang maksimal, yaitu :
1. Pada panjang gelombang maksimal,
kepekaannya juga maksimal karena pada panjang gelombang maksimal tersebut,
perubahan absorbansi untuk setiap konsentrasi adalah yang paling besar
2. Di sekitar panjang gelombang
maksimal, bentuk kurva absorbansi datar dan pada kondisi tersebut hukum
Lambert-Berr akan terpenuhi
3. Jika dilakukan pengukuran ulang,
maka kesalahan yang disebabkan oleh pemasangan ulang panjang gelombang akan
kecil sekali, ketika digunakan panjang gelombang maksimal.
Demikian sekilas tentang
Spektrofotometri UV-Vis serta aspek kualitatif dan kuantitatifnya. Semoga Anda
paham terhadap apa yang Saya jelaskan di atas dan semoga ilmunya bermanfaat.
Terakhir, sesuai dengan tujuan Saya menuliskan artikel ini, Saya mohon doa Kamu
agar Saya berhasil memahami materi tentang spektrofotometri dan bisa lulus
dalam mata kuliah Kimia Analisis ini.
Spektofotometri UV-Vis
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 diabsorpsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara
relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan
sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kelebihan spektrofotometer dibandingkan
fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih lebih dapat terseleksi dan
ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating ataupun celah optis.
Pada fotometer filter, sinar dengan panjang gelombang yang diinginkan diperoleh
dengan berbagai filter dari berbagai warna yang mempunyai spesifikasi
melewatkan trayek panjang gelombang tertentu. Pada fotometer filter, tidak
mungkin diperoleh panjang gelombang yang benar-benar monokromatis, melainkan
suatu trayek panjang gelombang 30-40 nm. Sedangkan pada
spektrofotometer, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh
dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma. Suatu spektrofotometer
tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel
pengabsorpsi untuk larutan sampel atau blangko dan suatu alat untuk mengukur
perbedaan absorpsi antara sampel dan blangko ataupun pembanding (Khopkar
SM,1990).Suatu grafik yang menghubungkan antara banyaknya sinar yang diserap dengan frekuensi (panjang gelombang) sinar merupakan spektrum absorpsi. Transisi yang dibolehkan untuk suatu molekul dengan struktur kimia yang berbeda adalah tidak sama sehingga spektra absorpsinya juga berbeda. Dengan demikian, spektra dapat digunakan sebagai bahan informasi yang bermanfaat untuk analisis kualitatif. Banyaknya sinar yang diabsorpsi pada panjang gelombang tertentu sebanding dengan banyaknya molekul yang menyerap radiasi, sehingga spektra absorpsi juga dapat digunakan untuk analisis kuantitatif ( Rohman, Abdul, 2007).
Semua molekul dapat mengabsorpsi radiasi daerah UV-Vis karena mereka mengandung elektron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi (Underwood, 2002).
Hukum Lambert – Beer
Hukum Lambert – Beer digunakan untuk radiasi monokromatik, dimana absorbansi sebanding dengan tebal medium (b) dan konsentrasi (c) senyawa yang mengabsorbsi. Hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
A = a.b.c ………………………………………………..(2.1)
Dimana a adalah faktor kesebandingan yang disebut absorptivitas. Besarnya dan ukuran dari a tergantung pada satuan untuk b dan c. Untuk larutan dari senyawa yang mengabsorpsi, b sering diberikan dalam centimeter dan c dalam gram per Liter. Maka absorptivitas dalam satuan L.g-1.cm-1 (Skoog, DA, 1996).
Ketika persamaan (2.1) dinyatakan dalam mol per liter dan tebal medium dalam centimeter, absorptivitas disebut molar absorptivitas dan diberi simbol khusus yaitu ε. Jadi, ketika b adalah centimeter dan c dalam mol per Liter maka persamaannya adalah sebagai berikut :
A = ε.b.c…………………………………………………………….(2.2)
Dimana ε dalam satuan L.mol-1.cm-1 (Skoog, DA, 1996).
Keterbatasan Hukum Lambert – Beer
Beberapa pengecualian ditemukan untuk menyamaratakan absorbansi sebagai garis lurus. Di sisi lain, penyimpangan dari perbandingan langsung diantara absorbansi dan konsentrasi ketika b adalah konstan seringkali ditemukan. Beberapa penyimpangan ini adalah dasar dan menunjukkan keterbatasan yang nyata dari hukum ini (Skoog, DA, 1996).
Instrumentasi untuk Spektrofotometri
Spektrofotometer adalah suatu instrumen untuk mengukur transmitan / absorbans suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang, pengukuran terhadap sederetan sampel pada suatu panjang gelombang tunggal. Komponen utama dari spektrofotometer dapat dilihat pada gambar sebagai berikut :
Diagram komponen utama
spektrofotometer.
10
Analisis ini dapat digunakan yakni
dengan penentuan absorbansi dari larutan sampelyang diukur. Prinsip penentuan
spektrofotometer UV-VIS adalah aplikasi dari HukumLambert-Beer, yaitu:
A = - log T = - log It / Io =
ε
. b . C
Dimana :A = Absorbansi dari sampel yang akan diukurT = TransmitansiI
0
= Intensitas sinar masuk It = Intensitas
sinar yang diteruskan
ε
= Koefisien ekstingsib = Tebal kuvet yang digunakanC = Konsentrasi
dari sampelPenyebab kesalahan sistematik yang sering terjadi dalam analisis
menggunakanspektrofotometer adalah:a) Serapan oleh pelarutHal ini dapat diatasi
dengan penggunaan blangko, yaitu larutan yang berisi matrik selain
komponen yang akan dianalisis.b) Serapan oleh kuvetKuvet yang biasa digunakan adalah dari bahan
gelas
atau
kuarsa
. Dibandingkandengan kuvet dari
bahan gelas, kuvet kuarsa memberikan kualitas yang lebih baik, namuntentu saja
harganya jauh lebih mahal. Serapan oleh kuvet ini diatasi dengan penggunaan
jenis,ukuran, dan bahan kuvet yang sama untuk tempat blangko dan sampel.c)
Kesalahan fotometrik normalPada pengukuran dengan absorbans
Jenis Spektrofotometer
Secara
umum spektrofotometri dibedakan menjadi empat macam, yaitu :
a)
spektrofotometer ultraviolet
b)
spektrofotometer sinar tampak
c)
spektrofotometer infra merah
d)
spektrofotometer serapan atom
(Hadi
2009).
Dari
4 jenis spektrofotometer ini memiliki prinsip kerja yang sama yaitu “adanya
interaksi antara materi dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang
tertentu”. Perbedaannya terletak pada panjang gelombang yang digunakan.
Secara
sederhana Instrumen spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari
:
sumber
cahaya – monokromator – sel sampel – detektor – read out (pembaca).
C. Prosedur Kerja Spektrofotometer
Spektrum elektromagnetik terdiri
dari urutan gelombang dengan sifat-sifat yang berbeda. Kawasan gelombang
penting di dalam penelitian biokimia adalah ultra lembayung (UV, 180-350 nm)
dan tampak (VIS, 350-800 nm). Cahaya di dalam kawasan ini mempunyai energi yang
cukup untuk mengeluarkan elektron valensi di dalam molekul tersebut (Keenan
1992).
Penyerapan sinar UV-Vis dibatasi
pada sejumlah gugus fungsional atau gugus kromofor yang mengandung elektron
valensi dengan tingkat eksutasi rendah. Tiga jenis elektron yang terlibat
adalah sigma, phi, dan elektron bebas. Kromofor-kromofor organik seperto
karbonil, alkena, azo, nitrat, dan karboksil mampu menyerap sinar ultraviolet
dan sinar tampak. Panjang gelombang maksimumnya dapat berubah sesuai dengan
pelarut yang digunakan. Auksokrom adalah gugus fungsional yang mempunyai elektron
bebas nseperti hidroksil, metoksi, dan amina. Terkaitnya gugus kromofor akan
mengakibatkan pergeseran pita absorpsi menuju ke panjang gelombang yang lebih
besar dan disertai dengan peningkatan intensitas (Hart 2003).
Ketika cahaya melewati suatu larutan
biomolekul, terjadi dua kemungkinan. Kemungkinan pertama adalah cahaya
ditangkap dan kemungkinan kedua adalah cahaya discattering. Bila energi
dari cahaya (foton) harus sesuai dengan perbedaan energi dasar dan energi
eksitasi dari molekul tersebut. Proses inilah yang menjadi dasar pengukuran
absorbansi dalam spektrofotometer (Aisyah 2009).
Cara kerja spektrofotometer dimulai
dengan dihasilkannya cahaya monokromatik dari sumber sinar. Cahaya tersebut
kemudian menuju ke kuvet (tempat sampel/sel). Banyaknya cahaya yang diteruskan
maupun yang diserap oleh larutan akan dibaca oleh detektor yang kemudian
menyampaikan ke layar pembaca (Hadi 2009)
Larutan yang akan diamati melalui
spektrofotometer harus memiliki warna tertentu. Hal ini dilakukan supaya zat di
dalam larutan lebih mudah menyerap energi cahaya yang diberikan. Secara
kuantitatif, besarnya energi yang diserap oleh zat akan identik dengan jumlah
zat di dalam larutan tersebut. Secara kualitatif, panjang gelombang dimana
energi dapat diserap akan menunjukkan jenis zatnya (Cahyanto 2008).
DAFTAR
PUSTAKA
http://aiifchemist.blogspot.com/2011/01/spektrofotometer-ultra-violetvisibel.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar