MAKALAH KARAKTERISTIK KIMIA MATERIAL SPEKTROFOTOMETRI
Rocardo Fiipadhlillah Chang (1606822945) Fakhrul Ihsan Syahputra (1606871101) Anggi Martua Simatupang (1606907013)
UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2017 DEPOK 2017
I.
Pendahuluan Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel
sebagai
fungsi
panjang
gelombang,
metode
ini
sering
disebut
spektrofotometri. Teknik analisis spektrometri merupakan cara analisis yang paling penting dan paling khas penggunaannya. Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi radiasi. Absobrsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombang dan dialirkan ke suatu perekam yuntuk menghasilkan spektrum yang khas untuk komponen yang berbeda. Analisis kimia dengan metode spektrofotometri didasarkan pada interaksi sinar (radiasi elektromagnetik) dengan materi. Interaksi meliputi proses adsobrsi, emisi, refleksi, dan transmisi oleh atomatom atau molekul dalam suatu materi. Spektrofotometri merupakan suatu teknik analisis kimia untuk analisis kualitatif dan kuantitatif.
II.
Prinsip Dasar Spektrofotometri Larutan sampel dikenai radiasi elektromagnetik, sehingga menyerap energi / radiasi lalu terjadi interaksi
antara radiasi elektromagnetik dengan materi
(atom/molekul). Jumlah intensitas radiasi yang diserap oleh larutan sampel dikonversi dengan konsentrasi analit merupakan data kuantitatif. Berdasarkan jenis materi yang berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik, dibagi :
1. Spektrometri molekul
radiasi elektromagnetik berinteraksi dengan
molekul. Contoh : NMR, IR, UV-Vis, XRD 2. Spektrometri atom radiasi elektromagnetik berinteraksi dengan atom Contoh : AAS, AFS Istilah-istilah penting:
Spektrofotometer spektrometer + fotometer
Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang panj ang gelombang tertentu
Fotometer
diabsorpsikan
alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau
Spektrofotometer untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan.
Radiasi Elektromagnetik:
V =
C
Energi Foton:
C E = h= h
=
C
C = u
Keterangan: V = Wave Number (cm -1) l = panjang gelombang (nm-1) C = kecepata cahaya = 3 x 1010 cm/sec. u = frekuensi (Hz) h = (Tetapan Planck) = 6.62 x 10 -27 (Ergsec)
Cara Kerja Spektrofotometer:
Sumber cahaya (Lampu): memancarkan semua warna cahaya (yaitu, cahaya putih).
Monokromator: memilih satu panjang gelombang dan panjang gelombang yang dikirimkan melalui sampel.
Detektor: mendeteksi panjang gelombang cahaya yang telah melewati sampel.
Amplifier: meningkatkan sinyal sehingga lebih mudah untuk baca terhadap kebisingan latar belakang.
III. Analisis Kuantitatif Spektrofotometri UV/Vis IV.
Analisis Sampel Tunggal
Konsentrasi
sampel
tunggal
bisa
ditentukan
dengan
mengukur
absorbansinya dan mengaplikasikan Hukum Beer dengan metode standardisasi. Metode standardisasi paling sering dipakai adalah kurva kalibrasi normal dan metode adisi standar. V.
Analisis Campuran Analisis dua komponen atau lebih pada sampel yang sama sangat mudah jika ada daerah dalam spektrum sampel dimana masing-masing komponen merupakan satu-satunya spesies yang menyerap. Dalam hal ini masing-masing komponen dapat dianalisis seolah-olah itu adalah satu-satunya spesies dalam larutan. Sayangnya, penyerapan UV / Vis band sangat luas sehingga tidak mungkin untuk menemukan yang sesuai dengan panjang gelombang dimana setiap komponen campuran menyerap secara terpisah. Sebelumnya kita mengetahui bahwa hukum Beer bersifat penjumlahan. Dengan demikian, untuk campuran dua komponen dari X dan Y, absorbansi campuran, Am, dapat dinyatakan dengan:
..............(1)
dimana 1 adalah panjang gelombang dimana absorbansi diukur. Sejak persamaan termasuk persyaratan untuk kedua konsentrasi X dan Y, absorbansi pada satu panjang gelombang tidak memberikan informasi yang cukup untuk menentukan CX atau CY. Jika kita mengukur absorbansi pada panjang gelombang kedua, 2,
..............(2)
maka CX dan CY dapat ditentukan dengan cara memecahkan persamaan (1) dan (2).
VI.
Uv-Vis Spektrofotometri Serta Aplikasinya Pengertian Spektrofotometri uv-vis adalah pengukuran serapan cahaya di daerah ultraviolet (200-400 nm) dan sinar tampak (400-800 nm) oleh suatu senyawa. Serapan cahaya uv atau cahaya tampak mengakibatkan transisi elektronik, yaitu
promosi elektron-elektron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi. Panjang gelombang cahaya uv atau cahaya tampak bergantung pada mudahnya promosi elektron.
Spektroskopi UV / Vis dan Inframerah
Instrumentasi Biasanya, seorang analis harus memilih dari beberapa instrumen dengan desain yang berbeda, suatu instrumen yang paling cocok untuk analisis tertentu. Desain Instrumen untuk Penyerapan Molekul UV/Vis: 1. Filter Photometer Merupakan instrumen paling sederhana untuk UV/Vis penyerapan molekul, yang menggunakan filter penyerapan atau filter interferensi untuk mengisolasi pita radiasi. Filter diletakkan diantara sumber dan sampel untuk menghindari penguraian sampel ketika terkena radiasi energi yang lebih tinggi. Filter photometer memiliki jalur optik tunggal antara sumber dan detektor, dan disebut instrumen sinar tunggal. Instrumen dikalibrasi sampai 0% T saat menggunakan shutter untuk memblokir radiasi sumber dari detektor. Setelah membuka shutter , instrumen dikalibrasi sampai 100% T dengan menggunakan blank yang sesuai. Blank tersebut kemudian diganti dengan sampel dan transmitansinya diukur. Karena kekuatan kejadian sumber dan sensitivitas detektor bervariasi dengan panjang gelombang, fotometer harus dikalibrasi ulang ketika filter diubah. Fotometer memiliki keunggulan yang relatif murah, kasar, dan mudah dirawat. Keuntungan lain dari fotometer adalah portabilitasnya, sehingga mudah dibawa ke lapangan. Kekurangan fotometer termasuk ketidakmampuan untuk merekam spektrum penyerapan dan bandwidth efektif sumber yang cukup besar, yang membatasi linearitas kurva kalibrasi.
Gambar 10.25. Diagram skematis dari sebuah filter photometer . Analis memasukkan filter yang dapat dilepas atau filter ditempatkan dalam korsel, contohnya ditunjukkan di inset fotografi. Analis memilih filter dengan memutar ke tempatnya.
2. Single-Beam Spectrophotometer Instrumen yang menggunakan monokromator untuk pemilihan panjang gelombang disebut spektrofotometer. Spektrofotometer yang paling sederhana adalah instrumen sinar tunggal yang dilengkapi dengan
monokromator
dengan
panjang
gelombang
tetap.
Spektrofotometer single-beam dikalibrasi dan digunakan dengan cara yang sama seperti fotometer. Salah satu contoh Spektrofotometer single-beam adalah Thermo Scientific's Spectronic 20D+. The Spectronic 20D+ memiliki jangkauan 340-625 nm (950 nm bila menggunakan detektor merah-sensitif), dan bandwidth efektif tetap 20 nm. Spektrofotometer single-beam lainnya juga tersedia dengan bandwidth efektif 2-8 nm.
Gambar 10.26 Diagram skematik
Spektrofotometer single-beampanjang gelombang tetap. Inset fotografi menunjukkan instrumen yang khas. Shutter ditutup sampai sampel atau blank ditempatkan di kompartemen sampel. Analis secara manual memilih panjang gelombang dengan mengatur panjang gelombang.
3. Double-Beam Spectrophotometer
Keterbatasan spektrofotometer single-beam fixed-wavelength diminimalkan dengan menggunakan spektrofotometer balok ganda. Sebuah chopper mengendalikan jalur radiasi, bergantian di antara sampel, the blank , dan shutter . Prosesor sinyal menggunakan kecepatan putaran chopper yang diketahui untuk menyelesaikan sinyal yang mencapai detektor ke transmisi kosong, P0, dan sampelnya, PT. Dengan memasukkan permukaan buram sebagai shutter , memungkinan untuk terus
menyesuaikan
0%
T.
Bandwidth
efektif
Double-Beam
Spectrophotometer dikendalikan dengan mengatur celah masuk dan keluar monokromator. Bandwidth efektif 0,2-3,0 nm biasa terjadi. Monokromator pemindaian memungkinkan dilakukannya rekaman Gambar 10.27. Diagram skematik pemindaian, Double-Beam Spectrophotometer . Sebuah chopper mengarahkan radiasi sumber, dengan menggunakan jendela transparan untuk melepaskan radiasi ke sampel dan cermin untuk memantulkan radiasi ke blank . Permukaan buram chopper berfungsi sebagai shutter , yang memungkinkan penyesuaian konstan spektrofotometer 0% T. Penyisipan fotografi menunjukkan instrumen yang khas. Unit di tengah foto adalah unit kontrol suhu yang memungkinkan sampel dipanaskan atau didinginkan.
spektra otomatis. Double-beam instrument lebih fleksibel daripada single-beam instrument , berguna untuk analisis kuantitatif dan kualitatif, namun juga lebih mahal.
4. Diode Array Spectrometer Instrumen dengan detektor tunggal hanya dapat memonitor satu panjang gelombang pada satu waktu. Jika kita mengganti satu photomultiplier dengan banyak fotodioda, kita dapat menggunakan rangkaian detektor yang dihasilkan untuk merekam keseluruhan spektrum secara bersamaan hingga 0,1 s. Dalam diode array
spectrometer , radiasi sumber melewati sampel dan didispersikan oleh kisi. Susunan fotodioda terletak di bidang fokus kisi-kisi, dengan setiap dioda merekam kekuatan bercahaya di atas rentang panjang gelombang yang sempit. Salah satu keuntungan dari diode array spectrometer adalah kecepatan perolehan data, yang memungkinkan untuk mengumpulkan beberapa spektrum untuk satu sampel tunggal.
Gambar 10.28. Diagram skematik diode array
spectrometer . Penyisipan fotografi menunjukkan instrumen yang khas. Perhatikan bahwa elas 50 mL
5. Sample Cells Kompartemen sampel menyediakan lingkungan yang ketat sehingga membatasi penambahan radiasi nyasar. Sampel biasanya berada dalam keadaan cair atau larutan, dan ditempatkan di sel yang dibuat dengan bahan transparan UV / Vis, seperti kuarsa, kaca, dan plastik. Sel kuarsa diperlukan saat bekerja pada panjang gelombang <300 nm di mana bahan lain menunjukkan penyerapan yang signifikan. Pathlength yang paling umum adalah 1 cm (10 mm), meskipun sel dengan jarak yang lebih pendek (sesedikit 0,1 cm) dan pathlength yang lebih panjang (sampai 10 cm) tersedia. Pathlength yang lebih panjang berguna saat menganalisis larutan yang sangat encer, atau untuk sampel gas. Sel dengan kualitas terbaik memungkinkan radiasi menembus permukaan datar pada sudut 90o, meminimalkan hilangnya radiasi menjadi refleksi. Tabung uji sering digunakan sebagai sel sampel dengan instrumen balok tunggal sederhana, walaupun perbedaan sifat pathlength dan optik sel menambahkan sumber kesalahan tambahan ke analisis.
Gambar 10.29. Contoh sel sampel untuk spektroskopi UV / Vis. Dari kiri ke kanan (dengan panjang lintasan dalam tanda kurung): cuvette plastik persegi panjang (10,0 mm), kuarsa kuarsa kuarsa (5.000 mm), kuarsa kuarsa kuarsa (1.000 mm), kuarsa kuarsa silinder (10.00 mm), kuarsa kuarsa silinder (100,0 mm ). Sel sering tersedia sebagai pasangan yang cocok, yang penting bila menggunakan instrumen double-beam.
Desain Instrumen untuk Penyerapan Inframerah: 1. Filter Photometer Instrumen paling sederhana untuk spektroskopi serapan IR adalah fotometer saringan yang serupa dengan yang ditunjukkan pada Gambar 10.25 untuk penyerapan UV / Vis. Instrumen ini memiliki keuntungan dari portabilitas, dan biasanya digunakan sebagai analisa khusus untuk gas seperti HCN dan CO 2. Double-beam Spectrophotometer Instrumen
inframerah
menggunakan
monokromator
untuk
pemilihan panjang gelombang menggunakan optik duble-beam yang serupa dengan yang ditunjukkan pada Gambar 10.27. Optik doublebeam lebih disukai daripada optik single-beam karena sumber dan detektor untuk radiasi inframerah kurang stabil daripada radiasi UV / Vis. Selain itu, lebih mudah untuk mengoreksi penyerapan radiasi inframerah oleh uap atmosfer CO2 dan H2O saat menggunakan optik double-beam. 3. Fourier Transform Spectrometer (FT-IR) Monokromator diganti dengan interferometer. Karena FT-IR hanya mencakup jalur optik tunggal, perlu untuk mengumpulkan spektrum terpisah untuk mengkompensasi absorbansi CO2 di atmosfer dan uap H2O. Hal ini dilakukan dengan mengumpulkan spektrum latar belakang tanpa sampel dan menyimpan hasilnya dalam memori komputer instrumen. Spektrum latar belakang dikeluarkan dari spektrum sampel dengan membandingkan dua sinyal. Dibandingkan dengan desain instrumen lainnya, FT-IR menyediakan akuisisi data yang cepat, yang
memungkinkan peningkatan rasio signal-to-noise melalui rata-rata sinyal. 4. Sample Cells Spektroskopi
inframerah
secara
rutin
digunakan
untuk
menganalisis sampel gas, cairan, dan padat. Sel sampel terbuat dari bahan, seperti NaCl dan KBr, yang transparan terhadap radiasi infra merah. Gas dianalisis menggunakan sel dengan panjang jalan kira-kira 10 cm. Pathlength yang lebih panjang diperoleh dengan menggunakan cermin untuk melewatkan sinar radiasi melalui sampel beberapa kali. Sampel cair dapat dianalisis dengan menggunakan berbagai sel sampel yang berbeda (Gambar 10.32). Untuk cairan non-volatile, sampel yang sesuai dapat disiapkan dengan menempatkan setetes cairan di antara dua pelat NaCl, membentuk lapisan tipis yang biasanya tebalnya kurang dari 0,01 mm. Cairan volatil harus ditempatkan di sel tertutup untuk mencegah penguapannya. Tiga contoh sel sampel IR: (a) piring garam NaCl; (b) sel sampel fixed pathlength (0,5 mm) dengan jendela NaCl; (c) kartu sekali pakai dengan jendela polietilena yang transparan dengan IR kecuali pita serabut kuat pada 2.918 cm-1 dan 2849 cm-1.
Analisis sampel larutan dibatasi oleh sifat penyerap IR pelarut, dengan CCl4, CS2, dan CHCl3 merupakan pelarut yang paling umum. Solutions ditempatkan di sel yang berisi dua jendela NaCl yang dipisahkan oleh Teflon spacer . Dengan mengubah Teflon spacer , pathlength dari 0,015-1,0 mm dapat diperoleh.
Aplikasi Kuantitatif Penentuan konsentrasi analit berdasarkan penyerapan sinar ultraviolet atau radiasi yang terlihat adalah salah satu metode analisis kuantitatif yang paling sering ditemui. Salah satu alasan untuk popularitasnya adalah bahwa banyak senyawa organik dan anorganik memiliki band penyerapan yang
kuat di wilayah spektrum UV / Vis dari spektrum elektromagnetik. Selain itu, jika analit tidak menyerap radiasi UV / Vis - atau jika absorbansi terlalu lemah - kita dapat mereaksikan dengan spesies lain yang sangat menyerap. Misalnya, larutan encer Fe 2+ tidak menyerap cahaya tampak. Mereaksikan Fe2+ dengan o-phenanthroline, bagaimanapun, membentuk kompleks oranye merah kompleks Fe(phen) 32+ yang memiliki band absorbansi yang luas dan kuat di dekat 500 nm. 1. Aplikasi Lingkungan Analisis air dan air limbah sering bergantung pada penyerapan sinar ultraviolet dan radiasi yang terlihat. Banyak dari metode ini diuraikan pada Tabel dibawah. Tabel Contoh Analisis Molekuler UV/Vis dari Air dan Air Limbah Analit
Metode
λ (nm)
Trace Metals Aluminium
Reaksikan dengan Eriochrome cyanide R dye pada pH
535
6; membentuk kompleks merah - pink Arsenic
Reduksi menjadi AsH3 menggunakan Zn dan bereaksi
535
dengan silver diethyldithiocarbamate; membentuk kompleks merah Cadmium
ekstrak ke dalam CHCl3 yang mengandung dithizone
518
dari sampel yang dibuat dengan NaOH; membentuk kompleks pink – merah Chromium
Oksidasi menjadi Cr (VI) dan reaksikan dengan
540
diphenylcarbazide; membentuk produk merah – violet Copper
Reaksikan dengan neocuprine dalam larutan netral-
457
sedikit asam dan ekstrak ke dalam CHCl3/CH3OH; membentuk kompleks kuning Iron
Reduksi menjadi Fe2+ dan reaksikan dengan ophenanthroline; membentuk kompleks jingga - merah
510
Lead
Ekstrak ke dalam CHCl3 yang mengandung dithizone
510
sampel yang dibuat dengan buffer NH 3/NH4+; membentuk kompleks merah ceri Manganese
Oksidasi menjadi MnO4- dengan persulfate;
525
membentuk larutan ungu Mercury
Ekstrak ke dalam CHCl3 yang mengandung dithizone
492
dari sampel asam; membentuk kompleks jingga Zinc
Reaksikan dengan zincon pada pH 9; membentuk
620
kompleks biru Inorganic Nonmetals Ammonia
Reaksikan dengan hypochlorite dan phenol
630
menggunakan katalis garam mangan; membentuk produk indophenol biru Cyanide
Reaksikan dengan chloroamine-T untuk membentuk
578
CNCl, lalu dengan asam pyridine-barbituric; membentuk pewarna merah-biru Fluoride
Reaksikan dengan red Zr-SPADNS lake; pembentukan
570
dari ZrF62- mengurangi warna dari red lake Chlorine
Reaksikan dengan leuco crystal violet ; membentuk
(Residual)
produk biru
Nitrate
Reaksika dengan Cd untuk membentuk NO2- lalu
592
543
reaksikan dengan sulfanilamide dan N -(1-napthyl)ethylenediamine; membentuk pewarna red azo Phosphate
Reaksikan dengan ammonium molybdate lalu reduksi
690
dengan SnCl2; membentuk molybdenum biru Organics Phenol
Reaksikan dengan 4-aminoantipyrine dan K3Fe(CN)6;
460
membentuk pewarna yellow antipyrine Anionic
Reaksikan dengan pewarna kationik methylene biru
surfactant
dan ekstrak ke dalam CHCl3; membentuk pasangan ion biru
652
Meskipun analisis kuantitatif logam di perairan dan air limbah dilakukan terutama oleh penyerapan atom atau spektroskopi emisi atom, banyak logam juga dapat dianalisis mengikuti pembentukan kompleks ligan logam berwarna. Satu keuntungan dari metode spektroskopi ini adalah mudah disesuaikan dengan analisis sampel di lapangan dengan menggunakan filter photometer . Satu ligan yang digunakan dalam analisis beberapa logam adalah diphenylthiocarbazone, juga dikenal sebagai dithizone. Dithizone tidak larut dalam air, namun bila larutan dithizone dalam CHCl3 dikocok dengan larutan berair yang mengandung ion logam yang sesuai, bentuk kompleks
logam-dithizonate
berwarna
yang
larut
dalam
CHCl3.
Selektivitas dithizone dikendalikan dengan menyesuaikan pH sampel. Sebagai contoh, Cd2+ diekstrak dari larutan yang dibuat sangat basa dengan NaOH, Pb2+ dari larutan yang dibuat dengan buffer NH3 / NH4+, dan Hg2+ dari larutan yang sedikit asam. 2. Aplikasi Klinis Analisis sampel klinis sering dipersulit oleh kompleksitas matriks sampel, yang dapat menyebabkan penyerapan latar belakang yang signifikan pada panjang gelombang yang diinginkan. Penentuan barbiturat serum memberikan satu contoh bagaimana mengatasi masalah ini. Tabel dibawah memberikan ringkasan beberapa metode lain untuk menganalisis sampel klinis. Analit
Metode
λ (nm)
Total serum
react with NaOH and Cu2+ ; forms blue-violet
540
protein
complex
Serum
react with Fe3+ in presence of isopropanol,
cholesterol
acetic acid, and H2SO4; forms blue-violet
540
complex Uric acid
react with phosphotungstic acid; forms
710
tungsten blue Serum
extract into CHCl3 to isolate from interferents
barbiturates
and then extract into 0.45 M NaOH
260
Glucose
react with o-toludine at 100oC; forms blue-
630
green complex Protein-
decompose protein to release iodide, which
bound iodine
catalyzes redox reaction between Ce3+ and
420
As3+; forms yellow colored Ce4+
3. Analisis Industri Penyerapan molekul UV / Vis digunakan untuk analisis beragam sampel industri termasuk obat-obatan, makanan, cat, kaca, dan logam. Dalam banyak kasus, metode serupa dengan yang dijelaskan pada tabeltabel diatas. Misalnya, jumlah zat besi dalam makanan dapat ditentukan dengan membawa besi ke dalam larutan dan menganalisis menggunakan metode o-phenanthroline.
4. Aplikasi Forensik Penyerapan molekul UV / Vis secara rutin digunakan untuk analisis narkotika dan pengujian obat. Salah satu aplikasi forensik yang menarik adalah penentuan alkohol dalam darah dengan menggunakan tes Breathalyzer. Dalam tes ini sampel nafas 52,5 mL digelembungkan melalui larutan asam K2Cr2O7, yang mengoksidasi etanol menjadi asam asetat. Konsentrasi etanol dalam sampel nafas ditentukan oleh penurunan absorbansi pada 440 nm dimana ion dikromat menyerap. Kandungan alkohol dalam darah 0,10%, yang berada di atas batas legal, sesuai dengan 0,025 mg etanol dalam sampel nafas.
Spektrofotometer UV-Vis pada umumnya digunakan untuk:
Menentukan jenis kromofor, ikatan rangkap yang terkonjugasi dan ausokrom dari suatu senyawa organik.
Menjelaskan informasi dari struktur berdasarkan panjang gelombang maksimum suatu senyawa.
Mampu menganalisis senyawa organik secara kuantitatif dengan menggunakan hukum Lambert-Beer.
Spektrofotometri UV-Vis adalah pengukuran panjang gelombang dan intensitas sinar ultraviolet dan cahaya tampak yang diabsorbsi oleh sampel. Sinar ultraviolet dan cahaya tampak memiliki energi yang cukup untuk mempromosikan elektron pada kulit terluar ke tingkat energi yang lebih tinggi. Spektroskopi UV-Vis biasanya digunakan untuk molekul dan ion anorganik atau kompleks di dalam larutan. Spektrum UV-Vis mempunyai bentuk yang lebar dan hanya sedikit informasi tentang struktur yang bisa didapatkan dari spektrum ini sangat berguna untuk pengukuran secara kuantitatif. Sinar ultraviolet berada pada panjang gelombang 200-400 nm, sedangkan sinar tampak berada pada panjang gelombang 400-800 nm.
Panjang gelombang (λ) adalah jarak antara satu lembah dan satu puncak, sedangkan frekuensi adalah kecepatan cahaya dibagi dengan panjang gelombang (λ). Bilangan gelombang adalah (v) adalah satu satuan per panjang gelombang. (Dachriyanus,
Kebanyakan
2004)
penerapan
spektrofotometri
UV-Vis
pada
senyawa
organik
didasarkan n-π* ataupun π-π* karena spektrofotometri UV-Vis memerlukan hadirnya gugus kromofor dalam molekul itu. Transisi ini terjadi dalam daerah spektrum (sekitar 200 ke 700 nm) yang nyaman untuk digunakan dalam eksperimen. Spektrofotometer UV-Vis yang komersial biasanya beroperasi dari sekitar 175 atau 200 ke 1000 nm. Identifikasi kualitatif senyawa organik dalam daerah ini jauh lebih terbatas daripada dalam daerah inframerah. Ini karena pita serapan terlalu lebar dan kurang terinci. Tetapi, gugus-gugus fungsional tertentu seperti karbonil, nitro dan sistem tergabung, benar-benar menunjukkan puncak yang karakteristik, dan sering dapat diperoleh informasi yang berguna mengenai ada tidaknya gugus semacam itu dalam molekul tersebut. (Day & Underwood, 1986).
Panjang Gelombang:
Contoh Soal 1: Analisis kafein dalam kopi bubuk di Kota Manado mengguakan Spektrofotometri UV-Vis Jawab:
Preparasi sampel Preparasi yang dilakukan adalah proses ekstraksi dengan menggunakan pelarut organik. Pelarut yang digunakan yaitu kloroform. Ekstraksi dilakukan secara berulang sehingga kafein yang dihasilkan benar-benar murni. Penyaringan larutan setelah ekstraksi diperlukan agar diperoleh larutan yang jernih. Larutan didiamkan sehingga terbentuk 2 lapiasan. Lapisan bawah kloroform yang mengandung analit. Lapisan atas kloroform yang mngandung pengotor.
Pengenceran Kafein dari hasil ekstraksi kemudian diencerkan. Pengenceran ini dilakukan dengan tujuan agar konsentrasi larutan kafein yang terdapat dalam sampel tidak terlalu pekat yang akan menimbulkan over range dalam pembacaan menggunakan spektrofotometer.
Pembuatan Larutan Baku Kafein Larutan standar kafein dipipet sebanyak 2,5 mL dan dimasukkan ke dalam labu takar 25 mL, kemudian diencerkan dengan akuades hingga garis tanda yang digunakan sebagai larutan baku.
Penentuan Kadar Sampel Absorbansinya dibaca pada panjang gelombang 275 nm dengan blanko serapan akuades dan dihitung jumlah kafein dari angka serapan masing-masing.
Pembuatan Kurva Standar. Larutan standar dibuat dengan mengambil : 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3 mL dari larutan standar kafein 2,5 mL/25 mL yang dibuat dari larutan induk 1000 mg/L, kemudian diencerkan lagi ke dalam 5 mL akuades. Konsentrasi larutan standar yang diperoleh berturut-turut adalah : 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8 mg/L
Penentuan Panjang Gelombang Pengukuran dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer uv-
vis.
Larutan yang diukur tdak berwarna dan menggunakan sumber lampu deutorium. Mula-mula pengukuran dilakukan dengan mengukur zero base yang dilakukan dengan mengukur blanko, kemudian dilanjutkan dengan mencari panjang gelombang maksimum dengan cara mengukur salah satu deret standar yang
telah dibuat kemudian dibaca panjang gelombang maksimumnya. Daerah serapan sampel kafein berada sekitar panjang gelombang 200 – 350 nm. Panjang gelombang pada absorbansi maksimum berada pada panjang gelombang 275 nm.
Uji Kuantitatif Kafein metode Spektrofotometri UV-Vis Kafein yang telah diencerkan kemudian diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometri UV-Vis. Absorbansi dari tiap-tiap sampel dibuat kurva sehingga dapat ditentukan persamaan (Y=mx+C) untuk mencari konsentrasi dari masing-masing sampel.
VII. Hukum Lambert-Beer Hukum Lambert-Beer (Beer`s law) adalah hubungan linearitas antara absorban dengan konsentrasi larutan sampel. Konsentrasi dari sampel di dalam larutan bisa ditentukan dengan mengukur absorban pada panjang gelombang tertentu dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. Biasanya hukum Lambert-Beer ditulis dengan:
Hubungan antara Transmitansi dan Absorbansi Transmitansi
T = I / Io ket: I : Intensitas cahaya setelah melewati sampel Io : Intenitas cahaya awal
Hubungan Absorbansi dengan %T
A = -logT = -log(I / Io) T = (I / Io) = 10
-A
%T = (I / Io) x 100 A = -logT = log(1 / T)
Menurut Dachriyanus (2004), Hukum Lambert-Beer terbatas karena sifat kimia dan faktor instrumen. Penyebab non linearitas ini adalah:
Deviasi koefisien ekstingsi pada konsentrasi tinggi (>0,01 M), yang disebabkan oleh interaksi elektrostatik antara molekul karena jaraknya yang terlalu dekat.
Hamburan cahaya karena adanya partikel dalam sampel.
Flouresensi atau fosforesensi sampel.
Berubahnya indeks bias pada konsentrasi yang tinggi.
Pergeseran kesetimbangan kimia sebagai fungsi dari konsentrasi.
Radiasi non-monokromatik; deviasi bisa digunakan dengan menggunakan bagian datar pada absorban yaitu pada panjang gelombang maksimum.
Kehilangan cahaya.
Daftar Pustaka Day, R.A, dan Underwood A.L, 1998, Analisis Kimia Kuantitatif , Edisi Keenam, Penerbit Erlangga, Jakarta, Hal 383-404 Dachriyanus, Dr, 2004, Analisis Struktur Senyawa Organik Secara Spektroskopi,
Andalas
University Press, Padang, Hal 1-2 dan 8-9 Khopkar, S.M, 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta, Hal 215-216
