Kimia Analisis Instrumental
Dasar analisis :
Absorbsi sinar ultraviolet (UV) dan Visibel (Vis.) atau tampak oleh suatu molekul yang memiliki gugus kromofor
Gugus kromofor : ▪ ▪ ▪
Ikatan rangkap Gugus-gugus : Azo (N=N), solfonil (-SO3H), dsb Memberikan larutan berwarna
Sinar UV λ : : 200-400 nm Sinar visible λ : 400-800 nm
Posisi sinar UV dan visibel dalam Spektrum cahaya/sinar :
SPEKTRUM WARNA Warna yang diamati
Warna yang diserap
λ 410
430
480
500
530
560
580
610
680
720nm
λ(nm)
Warna yang diserap
Warna yang diamati
410
Violet
Kuning-hijau
430
Biru-violet
Kuning
480
Biru
Jingga
500
Hijau-biru
Merah
530
Hijau
Merah purple
560
Kuning-hijau
Violet
580
Kuning
Biru-violet
610
Jingga
Biru
680
Merah
Hijau-biru
720
Merah-purple
Hijau
Ketika suatu molekul menyerap sinar UV atau visibel, maka akan terjadi transisi elektron dari tingkat tenaga dasar (M) ke tingkat tenaga tereksitasi (M*).
Elektron yang terlibat dalam ikatan rangkap dan gugus kromofor :
▪
σ
▪
n
▪
π
σ*
* π *
π
Energi m akin kecil
Molekul organik
Elektron dalam orbital d dan f :
terjadi pada logam transisi dan logam transisi dalam, misal pada senyawa kompleks
Transfer muatan :
dari donor ke aseptor elektron, misal pada senyawa kompleks
σ
*
10-9 - 10-8 detik. Π *
Abs hv
hv: emisi σ
hv
π
Abs
hv emisi
Spektrum kontinyu Absorbansi
( λ) P an j a n g g e l o m b a n g
Spectronic 20 D
sing le beam
S p e c t r o f o t o m e t er d o u b l e b e a m
Susunan komponen alat
Sumb er sinar Monokromator
Sel Sam pel
Rekorder
Dertektor
Double beam
Sumber sinar :
Monokromator :
UV : lampu D dan H Visibel : W dan Xe Penyaring sinar polikromatis menjadi monokromatis Silt atau lensa atau cermin
Sel sampel :
Kuvet kuarsa : UV dan visibel Kuvet plastik : Visibel
Kuvet
Kuvet dan alatnya
Detektor :
Jenis Foton
Menangkap energi foton, mengubah menjadi sinyal listrik yang diperkuat dengan amplifier
Recorder :
Merekam sinyal listrik yang telah diperkuat dari detektor
Menampilkan out put : angka atau spektra
Hukum Beer : Jika sinar dengan intensitas awal I o dilewatkan larutan dengan konsentrasi C maka intensitas berkurang menjadi I t yang sebanding dengan konsentrasi C, atau : Io / It = k. C Hukum Lambert-Beer-Buoguer Jika sinar dengan intensitas awal I o dilewatkan larutan setebal b maka intensitas berkurang menjadi I t yang sebanding dengan b : Io / It = k.b
Hukum Lambert –Beer : Io / It = e k b C
ln Io / It = k.b.C log Io / It = k/2,303 .b C = abC Juga : It/ Io x 100 % = T % log Io / It = log I/T = A Jadi
A = abC = b. C
A linier terhadap C A
C
Untuk absorpsi Untuk konsentrasi yang relatif rendah, konsentrasi besar : terjadi interaksi antar analit sehingga mengurangi absorpsi radiasi penyimpangan Kesalahan minimal : jika A = 0,44 atau 0.2-0.8 C sangat kecil, maka A terlalu kecil, sehingga It ≈ Io akibatnya kesalahan besar
Membandingkan absorbansi (A) standar dengan absorbansi (A) sampel :
Standar tunggal Deret standar : Kurva standar Adisi standar
Sampel perlakuan Larutan jernih pengompleks
Larutan jernih berwarna analisis Data hasil analisis
Analisis multi komponen :
Dalam suatu larutan sampel yang terdapat 2 komponen ( X dan Y) yang mengabsorpsi pada 2 panjang gelombang ( λ1 dan λ2) sepanjang tidak saling mengganggu, maka konsentrasi masingmasing komponen dapat dihitung dengan rumus :
A(λ1) = A(λ2) =
x(1) b Cx +
Y(1) b CY
x(2) b Cx +
Y(2) b CY
dapat dihitung dengan megukur A dari larutan standar masingmasing komponen
CONTOH 1
Diberikan data hasil pengukuran fosfat dalam air sungai, dengan alat spektrofotometer absorpsi visible, sebagai berikut : Apabila sampel air sungai sebanyak 10 ml yang direaksikan dengan pengompleks dan diencerkan menjadi 250 ml memberikan Absorbansi = 0,42, maka hitunglah berapa mg/L konsentrasi fosfor total (sebagai P) dalam air sungai tersebut. MA P = 31 O=16 Volume larutan standar PO4 = 20 ppm (mL)
Volume larutan pengompleks dan air (mL)
Absorbansi
0 5 10 15 20 25
50 45 40 35 30 25
0,012 0,192 0,366 0,564 0,712 0,865
CONTOH 2 Senyawa quinine dalam tablet antimalaria akan dianalisis secara spektrofotometri UV-visibel. Untuk itu,1 buah tablet dilarutkan dalam air sehingga volumenya = 250 mL. Dari larutan tersebut diambil 20 mL dan diencerkan menjadi 100 mL, kemudian diukur dengan alat spektrofotometer UV-Vis dan memberikan transmitansi = 25,18 %. Jika 20 mL larutan sampel hasil pelarutan tersebut ditambah dengan 10 mL larutan standar yang mengandung quinine 25 ppm, dan volume akhir dibuat 100 ml, ternyata memberikan transmitansi = 22,16 %. Tentukan berapa mg quinine terkandung dalam setiap tablet tersebut ? •
CONTOH 3
Penentuan konsentrasi ion Ni 2+ dan Co 2+ dalam suatu sampel dilakukan secara simultan yang didasarkan pada pembentukan kompleks dengan 2,3quinoxalinedithiol pada panjang gelombang 510 nm dan 656nm. Suatu sampel 0,425 gram dilarutkan dan diencerkan menjadi 50 ml. Sebanyak 10 ml dari larutan tersebut dikomplekskan dengan 2,3-quinoxalinedithiol dan diencerkan menjadi 50 ml. Jika diberikan data seperti yang tercantum dalam dalam tabel di bawah maka hitung berapa % kadar Ni dan Co dalam sampel tersebut. MA dari Ni = dan Co = •
Absorbansi
Larutan =
510
=
656
Co(II) : 10-5M
0,364
0,012
Ni(II) : 10-5 M
0,055
0,175
Sampel
0,446
0,326
Aplikasi metode
Logam (Fe2+, Fe3+, Cr3+, CrO4=, Al3+, Ti4+, Si4+ dsb)
Non-logam anorganik (PO43-, NO3- , NH4+, S=, CNdsb)
Non –logam organik (fenol, aspartam, surfaktan, glukosa, kreatinin, dsb)
Contoh pengompleks
No Ion /analit
Pengompleks
Warna
1
Fe(III)
CNS- /H+
Merah
2
Fe(II)
O-fenantrolin
Kuning
3
Cr(VI)
Difenil karbasid/H+
Kuning
4
PO43-
Ammonium molibdat/ SnCl2
Biru
5
S=
FeCl3 + p-amino dimetil anilin
Biru
6
F-
Zr-alizarin
Merah –kuning
7
Alkil benzena sulfonat
Metilen biru/kloroform
Biru
8
Fenol
9
Aspartam
? Ninhidrin
? Pink
Kelemahan metode :
Memerlukan sejumlah pereaksi ▪
Pengompleks yang spesifik untuk setiap analit ▪
▪ ▪
Pengompleks sering tidak selektif gangguan
Pengkondisi (asam/basa) Reduktor/oksidator
Memerlukan waktu yang lebih lama
Kurang praktis
Kelebihan :
Selektif ? Sensitif
Penggunaannya lebih luas
Interferensi/Gangguan :
Jika 2 zat (ion logam; anion; zat organik) membentuk senyawa kompleks berwarna dengan 1 pereaksi Absorbansi yang terukur pada panjang gelombang tertentu merupakan absorbansi dari ke 2 zat (akumulasi) efek??
