BAB
1
PENDAHULUAN
A.
LATAR
BELAKANG
Analisis Spektroskopi didasarkan pada interaksi
radiasi dengan spesies kimia. Berprinsip pada penggunaan cahaya/tenaga magnek
atau listrik untuk mempengaruhi senyawa kimia sehingga menimbulkan
tanggapan.Tanggapan tersebut dapat diukur untuk menetukan jumlah atau jenis
senyawa. Cara interaksi dengan suatu sampel dapat dengan absorpsi, pemendaran
(luminenscence) emisi, dan penghamburan (scattering) tergantung pada sifat
materi.Teknik spektroskopi meliputi spektroskopi UV-Vis, spektroskopi serapan
atom, spektroskopi infra merah, spektroskopi fluorensi, spektroskopi NMR,
spektroskopi massa.
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan
atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap
atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan
sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah,
spektroskopi mengacu kepada cabang ilmu dimana "cahaya tampak"
digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa kualitatif dan
kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang seiring
teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya
tampak, tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan
non-elektromagnetik seperti gelombang mikro, gelombang radio, elektron, fonon, gelombang suara, sinar x dan lain sebagainya.
Spektroskopi umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk mengidentifikasi suatu
substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat untuk
merekam spektrum disebut spektrometer.
Spektroskopi juga digunakan secara intensif dalam astronomi dan penginderaan jarak jauh. Kebanyakan teleskop-teleskop
besar mempunyai spektrograf yang digunakan untuk mengukur komposisi kimia dan
atribut fisik lainnya dari suatu objek astronomi atau untuk mengukur kecepatan
objek astronomi berdasarkan pergeseran Doppler garis-garis spektral. salah satu
jenis spektroskopi adalah spektroskopi infra merah (IR). spektroskopi ini
didasarkan pada vibrasi suatu molekul.
Spektrofotometer Uv-Vis adalah alat yang digunakan
untuk mengukur transmitansi, reflektansi dan absorbsi dari cuplikan sebagai
fungsi dari panjang gelombang. Spektrofotometer sesuai dengan namanya merupakan
alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer.
B. Rumusan Masalah
a.
Apa definisi Spektrofotometer Uv-Vis ?
b.
Apa prinsip kerja Spektrofotometer Uv-Vis ?
c.
Bagaimana cara kerja Spektrofotometer Uv-Vis ?
d.
Apa saja bagian dan fungsi Spektrofotometer Uv-Vis?
e.
Bagaimana preosedur pemakaian dari Spektrofotometer
Uv-Vis?
f.
Hal-hal apa yang harus diperhatikan dalam analisis
Spektrofotmetri Uv-Vis?
g.
Bagaimana proses absorbsi cahaya pada spektrofotometer
?
h. Bagaimana
cara kalibrasi Spektrofotometri Uv-Vis?
i.
Bagaimana mekanisme kerja Spektrum
Spektrofotometri
UV, VIS,
UV-VIS dan IR?
- Bagaimana aplikasi Spektrofotometri UV-Vis?
- Bagaimana aspek kualitatif dan kuantitatif spektrofotometri UV-Vis?
- Bagaimana kelebihan dan kekurangan Spektrofotometri UV-Vis?
C. Tujuan
a.
Untuk mengetahui defenisi Spektrofotometer Uv-Vis.
b.
Untuk mengetahui prinsip kerja Spektrofotometer Uv-Vis.
c.
Untuk mengetahui cara kerja Spektrofotometer Uv-Vis.
d.
Untuk mengetahui bagian dan fungsi dari
Spektrofotometer Uv-Vis.
e.
Untuk mengetahui prosedur pemakaian spektofotometer
Uv-Vis.
f.
Untuk mengetahui hal-hal yang harus diperhatikan dalam
analisis spektrofotometer Uv-Vis.
g.
Untuk mengetahui proses absorbsi cahaya pada
spektrofotometer.
h.
Untuk mengetahui cara Kalibrasi Spektrofotometri
Uv-Vis.
i.
Untuk mengetahui mekanisme kerja Spektrum Spektrofotometri UV, VIS,
UV-VIS dan IR.
j.
Untuk
mengetahui aplikasi Spektrofotometri UV-Vis.
k.
Untuk mengetahui aspek kualitatif dan kuantitatif
spektrofotometri UV-Vis.
l.
Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan Spektrofotometri
UV-Vis.
BAB II
PEMBAHASAN
A. DEFENISI SPEKTROFOTOMETER UV-VIS
Spektrofotometer Uv-Vis adalah alat
yang digunakan untuk mengukur transmitansi, reflektansi dan absorbsi dari
cuplikan sebagai fungsi dari panjang gelombang serta untuk pengukuran didaerah
ultra violet dan didaerah tampak. Semua metode spektrofotometri berdasarkan
pada serapan sinar oleh senyawa yang ditentukan, sinar yang digunakan adalah
sinar yang semonokromatis mungkin.Spektrofotometer sesuai dengan namanya
merupakan 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 cahaya secara relatif jika energi tersebut
ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang
gelombang. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum sinar tampak
yang sinambung dan monokromatis. Sel pengabsorbsi untuk mengukur perbedaan
absorbsi antara cuplikan dengan blanko ataupun pembanding.
Spektrofotometer UV-Vis (Ultra
Violet-Visible) adalah salah satu dari sekian banyak instrumen yang biasa
digunakan dalam menganalisa suatu senyawa kimia. Spektrofotometer umum
digunakan karena kemampuannya dalam menganalisa begitu banyak senyawa kimia
serta kepraktisannya dalam hal preparasi sampel apabila dibandingkan dengan
beberapa metode analisa. Spektrofotometri UV/Vis melibatkan energi elektronik
yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spetrofotometer UV/Vis
lebih banyak dpakai ntuk analisis kuantitatif dibanding kualitatif.
B. Prinsip Kerja Spektrofotometer Uv-Vis
Prinsip kerja spektrofotometri UV-Vis adalah interaksi
yang terjadi antara energy yang berupa sinar monokromatis dari sumber sinar
dengan materi yang berupa molekul. Besar energy yang diserap tertentu dan
menyebabkan electron tereksitasi dari ground state ke keadaan tereksitasi yang
memiliki energy lebih tinggi. Serapan tidak terjadi seketika pada daerah
ultraviolet-visible untuk semua struktur elektronik tetapi hanya pada
system-sistem terkonjugasi, struktur elektronik dengan adanya ikatan p dan non bonding
electron.
Prinsip kerja spektrofotometri berdasarkan hukum
Lambert Beer, bila cahaya monokromatik (Io) melalui suatu media (larutan), maka
sebagian cahaya tersebut diserap (Ia), sebagian dipantulkan (Ir), dan sebagian
lagi dipancarkan (It).
Berdasarkan teori tersebut, pinsip kerja dari alat ini
adalah suatau cahaya monokromatik akan melalui suatu media yang memiliki suatu
konsentrasi tertentu, maka sakan membentuk spectrum cahaya, namun ketika
melewati monokromator, cahaya yang keluar hanya akan terdapat satu cahaya yaitu
yang sesuai dengan setting awal, misalnya warna hijau. Setelah keluar dari
monokromator, cahaya akan menembus sampel atau larutan yang kemudian menuju
detector dimana cahaya yang di hasilkan dari sampel akan di ubah menjadi listrik
yang kemudian akan terbaca hasil pada read out (monitor).
Spectrum cahaya yang dapat terlihat oleh mata
terentang antara 400 nm sampai 800 nm. Pada tekhnik sptrofotometri, cahaya dari
sumber cahaya diuraikan menggunakan prisma sehingga di peroleh cahaya
monokromatis yang diserap oleh zat yang akan diperiksa. Cahaya monokromatis
merupakan cahaya satu warna dengan satu panjang gelombang, sehingga cahaya yang
diserap oleh larutan berwarna dapat diukur.
Warna yang diserap oleh suatu senyawa
merupakan warna komplementer dari warna yang teramati. Beberapa warna yang
diamati dan warna komplementernya terdapat pada tabel berikut ini :
|
PANJANG GELOMBANG
|
WARNA TERLIHAT
|
WARNA KOMPLEMENTER
|
|
<400
|
Ultraviolet
|
-
|
|
400-450
|
Violet
|
Kuning
|
|
450-490
|
Biru
|
Jingga
|
|
490-550
|
Hijau
|
Merah
|
|
550-580
|
Kuning
|
Ungu
|
|
580-650
|
Jingga
|
Biru
|
|
650-700
|
Merah
|
Hijau
|
|
>700
|
Inframerah
|
Sinar dari
sumber cahaya akan dibagi menjadi dua berkas oleh cermin yang berputar pada
bagian dalam spektrofotometer. Berkas pertama akan melewati kuvet berisi blanko,
sementara berkas kedua akan melewati kuvet berisi sampel. Blanko dan sampel
akan diperiksa secara bersamaan. Adanya blanko, berguna untuk menstabilkan
absorbsi akibat perubahan voltase dari sumber cahaya.
Berdasarkan
teknik optika sinar, terdiri dari:
1. Spektrofotometer Optika Sinar Tunggal (Single Beams
Optic).
a. Semua cahaya melewati seluruh sel sampel.
b.
Contoh alat spektrofotometer single beam adalah spektronik 20.
c.
Alat ini merupakan desain paling awal tetapi masih banyak
digunakan baik dalam pengajaran maupun laboratorium industry
2. Spektrofotometer
Optika Sinar Ganda (Double Beams Optic).
a.
Cahaya terbagi ke dalam dua
arah/berkas.
b.
Berkas cahaya pertama
melewati sel pembanding, dan cahaya yang lainnya melewati sel sampel.
c.
Berkas cahaya kemudian
bergabung kembali, masuk ke detektor.
d.
Detektor merespon cahaya
netto dari kedua arah.
e.
Beberapa alat double beam
memiliki dua detektor, sampel dan sinar penghubung diukur pada waktu yang sama.
C. Cara Kerja Spektrofotometer Uv-Vis
Spektroskopi UV-Vis digunakan untuk
cairan berwarna. Sehingga sampel yang akan diidentifikasi harus diubah dalam
senyawa kompleks. Analisis unsur berasal dari jaringan tanaman, hewan, manusia
harus diubah dalam bentuk larutan, misalnya destruksi campuran asam (H2SO4+
HNO3 + HClO4) pada suhu tinggi. Larutan sample diperoleh
dilakukan preparasi tahap berikutnya dengan pereaksi tertentu untuk memisahkan
unsur satu dengan lainya, misal analisis Pb dengan ekstraksi dithizon pada pH
tertentu. Sampel Pb direaksikan dengan amonium sitrat dan natriun fosfit, pH
disesuaikan dengan penambahan amonium hidroksida kemudian ditambah KCN dan NH2OH.HCl
dan ekstraksi dengan dithizon.
Spectra elektronik senyawaan dalam
fasa uap kadang-kadang menunjukkan struktur halus vibrasi yang dapat teramati,
namun dalam fasa-fasa mampat, tingkat energy molekul demikian terganggu oleh
tetanggga-tetangga dekatnya, sehingga sering kali hanya tampak pita lebar.
Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-tampak karena mereka
mengandung electron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasikan ke
tingkat energy yang lebih tinggi. Panjang gelombang pada absorpsi akan terjadi
bergantung pada betapa kuatnya electron itu terikat dalam molekul.
Electron dalam suatu ikatan kovalen
tunggal terikat dengan kuat, dan diperlukan radiasi berenergi tinggi atau
panjang gelombang pendek, untuk eksitasinya. Misalnya, alkana, yang hanya
mengandung ikatan tunggal C – H dan C – C tidak menunjukkan serapan di atas 160
nm. Metana menunjukkan suatu puncak pada 122 nm yang ditandai sebagai *. Ini
berarti bahwa suatu electron dalam orbital ikatans-stransisi (bonding) sigma
dieksitasikan ke orbital anti ikatan (antibonding) sigma. Jika suatu molekul mengandung sebuah atom
seperti klor yang mempunyai pasangan electron menyendiri, sebuah electron tak
terikat (nonbonding) dapat dieksitasikan ketingkat energy yang lebih tinggi.
Karena electron nonbonding tak terikat terlalu kuat seperti electron bonding
sigma, maka absorbsinya terjadi pada panjang gelimbang yang lebih panjang.
Electron dalam ikatan rangkap dan
ganda tiga agak mudah dieksitasikan ke orbital yang lebih tinggi. Suatu
transisi * bila sebuah electron pi ditingkatkan dari suatup-pdilambangkan
dengan orbital bonding-pi ke suatu orbital antibonding pi. Penyerapan energy
dalam transisi semacam itu biasanya lebih intensif daripada dalam *. Dalam
molekul tergonjugasi (yakni molekul yang memilikis-stransisi ikatan-ikatan
rangkap berselang seling dengan ikatan rangkap) absorbs bergeser ke panjang
gelombang yang lebih panjang.
D. Bagian dan Fungsi dari Spektrofotometer Uv-Vis
Berikut Bagian-bagian dari
alat Spektrofotometer UV-Vis :
1.
Sumber cahaya
Sumber sinar polikromatis berfungsi
sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang
gelombang. Untuk sepktrofotometer:
a.
UV menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi
hydrogen (160-375 nm)
b.
VIS menggunakan lampu
tungsten yang sering disebut lampu wolfram (lampu pijar) menghasilkan spectrum
kontiniu 320-2500 nm
c.
UV-VIS menggunan photodiode yang telah dilengkapi
monokromator
d.
Infra merah, lampu pada panjang gelombang IR.
e.
Lampu Tungsten (Wolfram) : Lampu ini digunakan untuk
mengukur sampel pada daerah tampak. Bentuk lampu ini mirip dengna bola lampu
pijar biasa. Memiliki panjang gelombang antara 350-2200 nm. Spektrum
radiasianya berupa garis lengkung. Umumnya memiliki waktu 1000 jam pemakaian.
2.
Monokromator, terdiri atas :
a.
Prisma, berfungsi mendispersikan radiasi
elektromagnetik sebesar mungkin supaya di dapatkan resolusi yang baik dari
radiasi polikromatis.
b.
Kisi difraksi, berfungsi menghasilkan penyebaran
dispersi sinar secara merata, dengan pendispersi yang sama, hasil dispersi akan
lebih baik. Selain itu kisi difraksi dapat digunakan dalam seluruh jangkauan
spektrum.
c.
Celah optis, berfungsi untuk mengarahkan sinar
monokromatis yang diharapkan dari sumber radiasi. Apabila celah berada pada
posisi yang tepat, maka radiasi akan dirotasikan melalui prisma, sehingga
diperoleh panjang gelombang yang diharapkan.
d.
Filter, berfungsi untuk menyerap warna komplementer
sehingga cahaya yang diteruskan merupakan cahaya berwarna yang sesuai dengan
panjang gelombang yang dipilih.
Monokromator berfungsi sebagai
penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber
sinar polikromatis menjadi cahaya monaokromatis. Jenis monokromator yang saat
ini banyak digunakan adalan gratting atau lensa prisma dan filter optik. Jika
digunakan grating maka cahaya akan dirubah menjadi spektrum cahaya. Sedangkan
filter optik berupa lensa berwarna sehingga cahaya yang diteruskan sesuai
dengan warnya lensa yang dikenai cahaya. Ada banyak lensa warna dalam satu alat
yang digunakan sesuai dengan jenis pemeriksaan.
Pada gambar
di atas disebut sebagai pendispersi atau penyebar cahaya. dengan adanya
pendispersi hanya satu jenis cahaya atau cahaya dengan panjang gelombang
tunggal yang mengenai sel sampel. Pada gambar di atas hanya cahaya hijau yang
melewati pintu keluar. Proses dispersi atau penyebaran cahaya seperti yang tertera
pada gambar.
3.
Kompartemen sampel
Kompartemen ini digunakan sebagai
tempat diletakkannya kuvet. Kuvet merupakan wadah yang digunakan untuk menaruh
sampel yang akan dianalisis.
Kuvet yang baik harus memenuhi beberapa syarat sebagai
berikut :
a. Permukaannya
harus sejajar secara optis
b. Tidak berwarna
sehingga semua cahaya dapat di transmisikan
c. Tidak ikut
bereaksi terhadap bahan-bahan kimia
d. Tidak rapuh
e. Bentuknya
sederhana
UV, VIS dan
UV-VIS menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. Kuvet biasanya terbuat dari
kuarsa atau gelas, namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki
kualitas yang lebih baik. Hal ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik
dapat menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar
tampak (VIS). Cuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm.
IR, untuk
sampel cair dan padat (dalam bentuk pasta) biasanya dioleskan pada dua lempeng
natrium klorida. Untuk sampel dalam bentuk larutan dimasukan ke dalam sel natrium
klorida. Sel ini akan dipecahkan untuk mengambil kembali larutan yang
dianalisis, jika sampel yang dimiliki sangat sedikit dan harganya mahal.
4.
Detektor
Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan
mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor :
a. Kepekaan
yang tinggi
b. Perbandingan
isyarat atau signal dengan bising tinggi
c. Respon
konstan pada berbagai panjang gelombang.
d. Waktu
respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.
Signal listrik yang dihasilkan harus
sebanding dengan tenaga radiasi
Macam-macam
detector:
a. Detektor
foto (Photo detector)
b. Photocell
c. Phototube
d. Hantara
Foto
e. Dioda
Foto
f. Detektor
Panas
5.
Read Out
Read out merupakan suatu sistem baca
yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor.
E. Prosedur Pemakaian Spektrofometer
1.
Putar tombol on-off (disebelah kira) kekanan. Biarkan
15 menit untuk memanaskan alat. Atur tombol sampai menunjuk angka nol pada
petunjuk %T.
2.
Putar tombol pengatur panjang gelombang (yang ada di
sebelah atas alat) untuk memilah panjang gelombang sesuai panjang gelombang
yang diinginkan.
3.
Masukkan kuvet yang berisi paling sedikit 3 ml
aquadest kedalam tempat sampel (sebelum memasukkan kuvet, pastikan kuvet dalam
keadaan kering dengan mengeringkannya dengan kertas tissue (tutup penutup
sampel.
4.
Putar tombol pengatur cahaya (tombol yang terletak
disebelah kanan) sehingga %T menunjuk angka 100 atau A menunjuk angka nol.
5.
Angkat kuvet yang berisi aquadest deri tempat sampel
dengan tutup. Ganti isi kuvet dengan larutan lampu, baca serapannya.
6.
Ganti larutan blanko dalam kuvet dengan larutan
standar atau larutan uji, baca serapannya.
F. Hal-Hal Yang Harus Diperhatikan Dalam Analisis
Spektrofotmetri Uv-Vis
1.
Pada tiap pemeriksaan jangan lupa menutup tempat
kuvet.
2.
Tabung kuvet yang akan dibaca harus dalam keadaan
bersih.
3.
Bila pada dinding tabung kuvet terdapat udara,
hilangkan dengan menjentik-jentikkan tabung dengan jari.
4.
Jangan sampai menumpahakan cairan yang diperiksa
kedalam lubang tempat kuvet atau pada alat.
5.
Pastikan bahwa larutan yang akan diperiksa sudah
tercampur dengan baik sebelum dilakukan pengukuran.
6.
Pengukuran selalu di kerjakan dalam duplo.
7.
Penetapan pada panjang gelombang yang berbeda pada
tiap panjang gelombang alat harus di tera dengan aquadest (A) harus menunjuk
angka nol atau 100%T
Ada beberapa hal yang harus
diperhatikan dalam analisis dengan spektrofotometri Uv-Vis terutama untuk
senyawa yang semula tidak berwarna yang akan dianalisis dengan spektrofotometri
Visibel Karena senyawa tersebut harus diubah terlebih dahulu menjadi senyawa
yang berwarna. Berikut adalah tahapan-tahapan yang harus diperhatikan :
a)
Pembentukan molekul yang dapat menyerap sinar UV-Vis
hal ini perlu dilakukan jika senyawa yang dianalisis tidak menyerap pada daerah
tersebut. Cara yang digunakan adalah dengan merubah menjadi senyawa lain atau
direaksikan dengan pereaksi tertentu. Pereaksi yang digunakan harus memenuhi
beberapa persyaratan yaitu:
·
Reaksinya selektif dan sensitive
·
Reaksinya cepat, kuantitatif dan reprodusibel (ajeg)
·
Hasil reaksi stabil dalam jangka waktu yang lama
Keselektifan dapat dinaikkan dengan mengatur pH,
pemakaian masking agent, atau
penggunaan teknik ekstraksi.
b)
Waktu operasional (operating time)
Cara ini biasa digunakan untuk
pengukuran hasil reaksi atau pembentukan warna. Tujuannya adalah untuk
mengetahui waktu pengukuran yang stabil. Waktu operasional ditentukan dengan
mengukur hubungan antara waktu pengukuran dengan absorbansi larutan.
Pada saat awal terjadi reaksi,
absorbansi senyawa yang berwarna ini meningkat smpai waktu tertentu hingga
diperoleh absorbansi yang stabil. Semakin lama waktu pengukuran, maka ada
kemungkinan senyawa yang berwarna tersebut menjadi rusak atau terurai sehingga
intensitas warnanya turun akibatnya absorbansinya juga turun. Karena alasan
inilah, maka untunk pengukuran senyawa berwarna (hasil suatu reaksi kimia)
harus dilakukan pada saat waktu operasional.
c)
Pemilihan panjang gelombang
Panjang gelombvang yang digunakan
untuk analisis kuantitatif adalah panjang gelombang ynag mempunyai absorbansi
maksimal. Untuk memilih panjang gelombang maksimal, dilakukan dengan membuat
kurva hubungan antara absorbansi dengan panjang gelombang dari suatu larutan
baku pada konsenterasi tertentu.
Kadang-kadang dijumpai keadaan yang
mana pemakaian panjang gelombang maksimal kurang baik. Hal ini karena karena
misalnya, selain zat yang akan dianalisis, juga terdapat zat lain yang
mempunyai absorbansi pada panjang gelombang tersebut. Ada beberapa variable
yang dapat mempengaruhi absorbansi yaitu jenis pelarut, pH larutan, suhu,
konsentrasi dan zat-zat pengganggu.
d)
Pembuatan kurva baku
Dibuat seri larutan baku dari zat
yang akan dianilisis dengen berbagai konsenterasi. Masing-masing absorbansi
larutan dengan berbagai konsentrasi kemudian dibuat kurva yang merupakan
hubungan antara absorbansi (y) dengan konsentrasi (X). bila hokum Lamber-Beer
terpenuhi, maka kurva baku berupa garis lurus.
e)
Pembacaan absorbansi sampel atau cuplikan
Absorban yang terbaca pada
spektrofotometri hendaknya antara 0,2 sampai 0,8 atau 15% sampai 70% jika
dibaca sebagai transmitansi. Anjuran ini berdasarkan anggapan bahwa kesalahan
dalam pembacaan T adalah 0,005 atau 0,5% (kesalahan fotometri)
G. Proses
Absorbsi Cahaya pada Spektrofotometri
Ketika cahaya dengan panjang berbagai panjang gelombang (cahaya
polikromatis) mengenai suatu zat, maka 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 (rotasi) 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 elektron ikatan pada
suatu molekul dapat 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 atau I0/It (perbandingan
cahaya datang dengan cahaya setelah melewati materi (sampel)). Proses
penyerapan cahaya oleh suatu zat dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar Proses penyerapan cahaya oleh
zat dalam sel sampel. dari gambar terlihat bahwa zat sebelum melewati sel
sampel lebih terang atau lebih banyak di banding cahaya setelah melewati sel
sampel
Cahaya yang diserap diukur sebagai absorbansi (A) sedangkan cahaya yang
hamburkan diukur sebagai transmitansi (T), dinyatakan dengan hukum lambert-beer
atau Hukum Beer, berbunyi:
“Jumlah
radiasi cahaya tampak (ultraviolet, inframerah dan sebagainya) yang diserap
atau ditransmisikan oleh suatu larutan merupakan suatu fungsi eksponen dari
konsentrasi zat dan tebal larutan”. Pengurangan intesitas cahaya
monokromatis yang melalui suatu larutan berwarna berlangsung secara ekspnensial
dan bergantung pada panjang larutanyang dilalui cahaya dan kadar zat dalam
larutan.
IO I
1
Hukum
Lambert-Beer menghasilkan persamaan sebagai berikut
Log
= -kcl
Dengan
I0 = intensitas
cahaya masuk
i =
intensitas cahaya keluar
k =
konstanta yang didasarkan pada sifat-sifat zat dalam larutan
c =
kensentrasi zat tersebut
l =
panjang larutan yang dilalui cahaya
Perbandingan I/I0 disebut
sebagai transmisi sinar (T) dan
dinyatakan dalam persen (%). Serapan absorbance) = A atau disebut juga
kerapatan optic (optical density) = OD, merupakan istilah yang lebih sering
digunakan dan berasal dari persamaan:
A = -log T
Jadi A = k c
l
Pada alat
spektrofotometer yang lebih canggih, sinar yang dating benar-benar diusahakan
berupa sinar monokromatis dengan cara membuat container larutan (kuvet) yang
sedemikian rupa, sehingga tidaka ada sinar yang tertahan. Jika jalur sinar pada
setiap bagian kuvet itu sama, maka nilai k untuk berbagai senyawa dalam
berbagai larutan dan berbagai panjang gelombang dapat dihitung. Bila
konsentrasi dinyatakan mol/liter, jarak tempuh cahaya dalam cm, maka nilai k
disebut sebagai koefisien ekstingsi molar yaitu serapan atau absorbanci satu
molar suatu larutan dengan jarak tempuh cahaya 1 cm. Pada pengenceran kadar
dalam darah atau urin akan terjadi pengenceran bahan-bahan yang diperiksa
dengan berbagai pereaksi.
H. Kalibrasi Spektrofotometri Uv-Vis
Yang perlu dikalibrasi adalah panjang gelombang
dan absorbansi.
a.
Kalibrasi Panjang gelombang
Menggunakan filter gelas helium
oksida yang mempunyai panjang gelombang acuan (nm) , pasang filter gelas
holium oksida pada kompartemen sampel dan kompartemen pembanding dibiarkan
kosong (udara) , Scan spektrum serapan holium oksida, bandingkan panjang
gelombang spektrum yang diperoleh dengan data panjang gelombang acuan.
b.
Kalibrasi Absorbans
Buat larutan kalium dikromat 50 +
0,5 mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat (larutan A) , Buat larutan kalium
dikromat 100 + 1 mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat (larutan B) ,
buat larutan 0,005 mol/L asam sulfat sebagai pembanding dan bandingkan hasilnya
dengan data acuan (+ 2%)
c.
Cara Pemeliharaan
Cara pemeliharaan spektrofotometer
UV Vis adalah kompartment sampel selalu dibersihkan, suhu penyimpanan stabil,
meja permanen, gunakan stabilizer, masukkan kuvet tegak lurus, alat harus
selalu diperiksa, kuvet yang digunakan harus bersih. Sebelum digunakan, biarkan
mesin warming-up selama 15-20 menit. Spektrofotometer sebisa mungkin tidak
terpapar sinar matahari langsung, karena cahaya dari matahari akan dapat
mengganggu pengukuran. Simpan spektrofotometer di dalam ruangan yang suhunya
stabil dan diatas meja yang permanen. Pastikan kompartemen sampel bersih dari
bekas sampel. Saat memasukkan kuvet, pastikan kuvet kering. Lakukan kalibrasi
panjang gelombang dan absorban secara teratur.
d.
Aplikasi
UV / Vis spektroskopi secara rutin
digunakan dalam kuantitatif penentuan larutan dari logam transisi ion dan
sangat dikonjugasikan senyawa organik, studi fotoelektrokimia lapisan tipis CdS
hasil deposisi metode CBD, meneliti pengaruh kelembaban terhadap absorbansi
optik lapisan gelatin dan dalam penentuan konsentrasi suatu larutan yang belum
diketahui konsentrasinya menggunakan larutan standar.
I.
Spektrum Spektrofotometri
UV, VIS, UV-VIS dan IR
Data-data yang dikeluarkan oleh UV atau VIS dapat
berupa absorbansi atau transmitansi yang langsung dibaca pada spektrofotometer.
Namun untuk UV, VIS, UV-VIS dan IR data yang dikeluarkan dapat berupa spektrum
jika telah dihubungkan dengan komputer. Spektrum yang dikeluarkan oleh UV, VIS
dan UV-VIS berupa pita yang lebar sedangkan pada pita yang dikeluarkan oleh IR
berupa garis atau puncak tajam. Pita melebar dari UV-VIS disebabkan karena
energi yang dimiliki selain menyebabkan transisi elektronik terjadi pula rotasi
dan vibrasi elektron dalam molekul. Sedangkan pada IR hanya terjadi vibrasi
elektron maka spektrum yang dihasilkan berupa garis atau puncak tajam. Selain pada IR, spektrum berupa garis dapat terjadi
pula pada spektroskopi NMR karena hanya terjadi rotasi elektron.
Spektrum yang dihasilkan dari setiap spektroskopi
berbeda antara satu dengan yang lainnya. Para kimiawan spektrum UV, VIS maupun IR dapat
dibedakan dengan mudah. Spektrum yang dihasilkan oleh UV, VIS dan UV-VIS tidak
berbeda jauh
Gambar spektrum UV. Namun spektrum dari
spektrofotometer VIS dan UV-VIS menyerupai spektrum UV.
J.
Aplikasi Spektrofotometri UV-Vis
1.
Analisis kuantitatif
a.
Penetapan Fe(II) sebagai kompleks dengan
o-fenantrolin (VIS)
b.
Penetapan nitrat dalam makanan daging olahan
c.
Penetapan kafein dalam berbagai kemasan minuman
kaleng
2. Titrasi Fotometri
Mendeteksi
titik ekivalen titrasi, dimana analit, pereaksi, atau hasil titrasi
mengabsorbsi radiasi
3. Analisis Kadar Asam Benzoat dan Kafein
Menggunakan Metode Spektrofotometri UV-Vis
Analisis
kadar asam benzoat dan kafein menggunakan metode spektrofotometri
UV-Vismenggunakan instrumen Spektrofotometer UV-Visible Pharmaspec UV-1700
merek Shimadzu. Kurva kalibrasi asam benzoat dibuat dari larutan standar asam
benzoat 5 ppm, 10 ppm, dan 20 ppm.Kurva kalibrasi kafein dibuat dari larutan
standar 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm dan 50 ppm.
K.
Aspek kualitatif
dan kuantitatif spektrofotometri UV-Vis
Spektra
UV-Vis dapat digunakan untuk informasi kualitatif dan sekaligus dapat digunakan
untuk analisis kuantitatif.
1.
Aspek kualitatif
Data spektra UV-Vis secara tersendiri tidak dapat digunakan untuk
identifikasi kualitatif obat atau metabolitnya.Akan tetapi jika digabung dengan
cara lain seperti spektroskopis infra merah,resonansi magnet inti, dan
spektroskopis massa, maka dapat digunakan untuk maksud identifikasi / analisis
kualitatif suatu senyawa tersebut.Data yang diperoleh dari spektroskopis UV dan
Vis adalah panjang gelombang maksimal,intensitas,efek pH, dan pelarut; yang
semuanya itu dapatyang sudah dipublikasikan (publissed data ).
2.
Aspek kuantitatif
Dalam aspek kuantitatif,suatu berkas radiasi di kenakan pada cuplikan
(larutan sampel) dan intensitas sinar radiasi yang di teruskan di ukur
besarnya. Radiasi yang di serap oleh cuplikan di tentukan dengan membandingkan
intensitas sinar yang di teruskan dengan intensitas sinar yang di serap jika
tidak ada spesies penyerap lainnya. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya
sebanding dengan jumlah foton yang melalui suatu satuan luas pensmpsng
perdetik.Serapan dapat terjadi jika foton /radiasi yang mengenai cuplikan
memiliki energy yang sama dengan energy yang di butuhkan untuk menyebabkan
terjadinya perubahan tenaga.Kekuatan radiasi juga mengalami penurunan dengan
adanya penghamburan dan pemantulan cahaya, akan tetapi penurunana karena hal
ini snagat kecil di bandingkan dengan proses penyerapan.
L. Kelebihan dan Kekurangan Spektrofotometri UV-Vis
1.
Kelebihan Spektrofotometri UV-Vis
a.
Panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi
b.
Caranya sederhana
c.
Dapat menganalisa larutan dengan konsentrasi yang sangat kecil
2. Kekurangan Spektrofotometri UV-Vis
a.
Absorbsi dipengaruhi oleh pH larutan, suhu dan adanya zat
pengganggu dan kebersihan dari kuvet
b.
Hanya dapat dipakai pada daerah ultra violet yang panjang
gelombang >185 nm
c.
Pemakaian hanya pada gugus fungsional yang mengandung elektron
valensi dengan energy eksitasi rendah
d.
Sinar yang dipakai harus
monokromatis
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Berdasarkan
hasil penulisan Spektrofotometri Sinar Tampak dan Ultraviolet, dapat diambil kesimpulan
bahwa:
Spektofotometri
merupakan alat yang digunakan untuk mengukur energi secara relative
jikaenergi tersebut ditransmisikan, direfleksikan, atau diemisikan sebagai
fungsi dari panjanggelombang. Dapat
dipakai untuk tujuan analisis kualitatif (data sekunder)
dan kuatitatif. Spektrofotometer
tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator,
sel pengadsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat pengukur perbedaan adsorbsiantara
sampel dan blanko ataupun pembanding.
B.
Saran
Dalam penggunaan Spektrofotometer
ada beberapa cara penggunaan yang harus di pahami betul oleh prakrikan. Adapun
prinsip kerja dari alat ini harus juga di pahami, karena kunci dari dasar
sebelum memulai menggunakan alat ini adalah mengetahui prinsip kerjanya.
DAFTAR PUSTAKA
Soewoto
Hafiz,dkk.Biokimia Eksperimen
Laboratorium Bagian Biokimia FKUI. Widya Medika. Jakarta. 2001
gimana sih daftar pustakanya tidak dapat dipertanggung jawabkann dgn jelas!
BalasHapus