KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim Segala puji bagi Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada kami serta salawat beriring salam kepada Nabi besar Muhammad SAW, sehingga kami dapat menyelesaikan menyelesaikan makalah ini. Pada kesempatan ini kami menyampaikan ucapan terima kasih kepada bapak M. Nasir Mara, selaku selaku pembimbing yang yang telah memberikan arahan serta petunjuk petunjuk sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini. Selanjutnya dengan kesungguhan hati, kami juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman yang ikut berpartisipasi dalam penyelesaian makalah ini. Kami menyadari dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan, untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun agar makalah ini menjadi lebih baik dan semoga berguna bagi penulisan makalah lainnya.
Banda Aceh, 06 Maret 2012
Penulis
1
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR
. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 1
DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
………………………………………………………………………3 ……………………………………………………………………… 3
BAB II PEMBAHASAN A. Sejarah UV-VIS
………………………………………………………………………..4 ……………………………………………………………………….. 4 ………………………………………………..5 ……………………………………………….. 5
B. Pengertian Spektroskopi UV-VIS
………………………………………………………………..6
C. Kegunaan UV-VIS
D. Analisis Sampel Spektroskopi UV-VIS
………………………………………………..6
1. Analisis Kuantitatif
………………………………………………………..6
2. Analisis Kualitatif
………………………………………………………..7
E. Penentuan Kromatogram
………………………………………………………10
F. Instrumen UV-VIS
………………………………………………………16
1. Spektrometer Single Beam
………………………………………………20
2. Spektrometer Double Beam
………………………………………………21
G. PARAMETER INSTRUMEN SPEKTROSKOPI UV-VIS
……………………....23
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan dan Saran A. Daftar Pustaka
………………………………………………………………26
………………………………………………………………………27
3
BAB I PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG Analisis Spektroskopi didasarkan pada interaksi radiasi dengan spesies kimia. Berprinsip pada penggunaan cahaya/tenaga cahaya/tenaga magnet 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 studi mengenai interaksi cahaya dengan atom dan molekul. Radiasi cahaya atau elektromagnet dapat dianggap menyerupai gelombang. Dasar spektroskopi UV-VIS adalah serapan cahaya. Bila cahaya jatuh pada senyawa, maka sebagian dari cahaya diserap oleh molekul-molekul sesuai dengan struktur dari molekul senyawa tersebut. Serapan cahaya oleh molekul dalam daerah spektrum UV-VIS tergantung pada struktur elektronik dari molekul. Spektra UV-VIS dari senyawa-senyawa organik berkaitan erat dengan transisi-transisi diantara tingkatan-tingkatan tenaga elektronik. Oleh sebab itu, serapan radiasi UV-VIS sering dikenal sebagai spektroskopi elektronik. Keuntungan dari serapan ultraviolet yaitu gugus-gugus karakteristik dapat dikenal dalam molekul-molekul yang sangat kompleks. Spektroskopi UV-VIS merupakan teknik spektroskopi pada daerah ultra violet dan sinar tampak. Dari spektrum absorpsi dapat diketahui panjang gelombang dengan absorbans maksimum dari suatu unsur atau senyawa. senyawa. Contohnya analisis protein, asam amino, kinetika enzim. Pada prinsipnya spektroskopi UV-VIS menggunakan cahaya sebagai tenaga yang mempengaruhi substansi senyawa kimia sehingga menimbulkan cahaya.
4
BAB II PEMBAHASAN
A. . SEJARAH UV-VIS
Senyawa organik terkonjugasi terkonjugasi menyerap UV (190-400 nm) atau terlihat (400-700 nm) cahaya semakin besar derajat konjugasi semakin besar tingkat penyerapan pada panjang gelombang lebih lama. Dengan demikian, senyawa yang sangat terkonjugasi seperti β-karoten β-karoten dan hemoglobin menyerap di bagian terlihat spektrum dan berwarna. Senyawa aromatik terkonjugasi kurang menyerap dalam daerah UV spektrum. Namun, kemajuan besar diikuti penemuan fundamental dalam spektrokopi studi tentang penyerapan radiasi elektromagnetik oleh senyawa kimia, dan spektrometri, studi kuantitatif dari fenomena ini. Absorbansi cahaya oleh bahan pertama kali dieksplorasi oleh ahli Matematika Jerman Johann Heinrich Lambert (1728-1777) yang menemukan bahwa untuk radiasi monokromatik (dalam radiasi praktek pita sempit) jumlah cahaya yang diserap adalah berbanding lurus dengan panjang jalur cahaya itu melalui material dan tidak tergantung dari intensitas cahaya. Astronom Jerman Wilhelm Beer (1797-1850) memperluas pekerjaan ini dan menemukan bahwa, untuk larutan encer, ada hubungan linier antara konsentrasi analit dan absorbansi. Ahli kimia klinis Henry Bence Jones (1813-1873) menggunakan spektroskopi emisi untuk mendeteksi lithium dalam urin dan pada jaringan lain termasuk lensa dihapus dari mata pasien katarak dan bekerja dengan Agustus Dupre (1835-1907), digunakan analisis fluoresensi
untuk
mendeteksi
kina
dalam
darah
dan
jaringan
lain.
Pengenalan
spektrofotometer komersial UV pertama, oleh Arnold O. Beckman (1900-2004), Namun, kelompok-kelompok kelompok-kelompok seperti yang dipimpin oleh Bernand B. Brodie (1907-1989) melanjutkan untuk menggunakan instrumen untuk mengembangkan kuantitatif. Brodie mendirikan beberapa aturan dasar untuk sukses meansurement obat dan racun lainnya dalam spesimen biologi, banyak yang masih berlaku hari ini. Seperti dengan pengembangan pengembangan spektrofotometer UV praktis, kepentingan militer, Kali ini dalam obat antimaterials, juga mendorong kemajuan di spektrophotofluorimetry. Brodie dan Sidney Udenfriend (1918-2001) menggunakan fluorimeter Coleman sederhana filter untuk mengukur quinacrine dalam plasma, tetapi jelas bahwa jika panjang gelombang eksitasi dapat bervariasi banyak molekul lebih dapat dianalisis menggunakan teknik ini. Robert L. Bowman (1916-1995) mengembangkan spectrophotofluorimeter monokromator pertama 5
ganda, yang dengan kolaborasi dari Perusahaan Instrumen Amerika, dipamerkan pada Konferensi 1956 Tickets Pittburgh sebagai AMINO-Bowman AM INO-Bowman SPF. Di pertengahan abad ke-19, kimiawan Jerman Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824- 1887) bekerjasama mengembangkan spektrometer menemukan 2 unsur baru: rubidium dan cesium. Yang digunakan banyak kimiawan untuk menemukan unsur baru. Kemudian alat ini digunakan banyak kimiawan untuk menemukan unsur baru semacam galium, indium dan unsur-unsur tanah jarang. Spektroskopi
telah
memainkan
peran
penting
dalam
penemuan
gas-gas
mulia.
Spektrofotometer terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel, detektor pencatat. Fungsi prisma adalah untuk memisahkan sinar polikromatis di sumber cahaya menjadi sinar kromatis. Penggunaan spektroskopi sebagai sarana penentuan struktur senyawa memiliki sejarah yang panjang. Reaksi nyala yang populer berdasarkan prinsip yang sama dengan spektroskopi.
B. PENGERTIAN SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS
Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel
sebagai
fungsi
panjang
gelombang.
Sedangkan
pengukuran
menggunakan
spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri. Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombang dan dialirkan oleh suatu perekam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda. Teknik spektroskopi pada daerah ultra violet dan sinar tampak disebut spektroskopi UV-VIS. Spektrofotometri ini merupakan gabungan antara spektrofotometri UV dan Visible. Spektrofotometer UV-VIS merupakan alat dengan teknik spektrofotometer pada daerah ultraviolet dan sinar tampak. Alat ini digunakan guna mengukur serapan sinar ultra violet atau sinar tampak oleh suatu materi dalam bentuk larutan. Konsentrasi larutan yang dianalisis sebanding dengan dengan jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terdapat dalam larutan tersebut.
6
Metoda penyelidikan dengan bantuan spektrometer disebut spektrometri. Dalam spektrometer modern, sinar yang datang pada sampel diubah panjang gelombangnya secara kontinyu. Hasil percobaan diungkapkan dalam spektrum dengan absisnya menyatakan panjang gelombang (atau bilangan gelombang atau frekuensi) sinar datang dan ordinatnya menyatakan energi yang diserap sampel.
C. KEGUNAAN UV-VIS
Spektroskopi UV/VIS merupakan metode penting yang mapan, andal dan akurat. Dengan menggunakan spektroskopi UV/VIS, substansi tak dikenal dapat diidentifikasi dan konsentrasi substansi yang dikenal dapat ditentukan. Pelarut untuk spektroskopi UV harus memiliki sifat pelarut yang baik dan memancarkan sinar UV dalam rentang UV yang luas. Selain itu spektroskopi UV/VIS juga digunakan untuk cairan berwarna. Adapun kegunaan lain dari spektrofotometer UV/VIS adalah alat yang digunakan untuk mengukur transmitansi, reflektansi dan absorbsi dari cuplikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. 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 atau pun pembanding. D. ANALISIS SAMPEL SPEKTROSKOPI UV-VIS
Spektrofotometer UV-VIS dapat digunakan untuk analisis kualitatif maupun analisis kuantitatif.
A. Analisis Kualitatif Penggunaan alat ini dalam analisis kuantitatif sedikit terbatas sebab spektrum sinar tampak atau sinar UV menghasilkan puncak-puncak serapan yang lebar sehingga dapat disimpulkan bahwa spektrum yang dihasilkan kurang menunjukan puncak-punca serapan. Namun, walaupun puncak yang dihasilkan bebentuk lebar, puncak tersebut masih dapat digunakan untuk memperoleh keterangan ada atau tidaknya gugus fungsional tertentu dalam suatu molekul organik.
7
B. Analisis Kuantitatif Penggunaan
sinar
UV
dalam
analisis
kuantitatif
memberikan
beberapa
keuntungan, diantaranya ;
Dapat digunakan secara luas
Memiliki kepekaan tinggi
Keselektifannya Keselektifannya cukup baik dan terkadang tinggi
Ketelitian tinggi
Tidak rumit dan sepat
Adapun langkah-langkah langkah-langkah utama dalam analisis kuantitatif adalah ;
•
Pembentukan warna ( untuk zat yang yang tak berwarna atau warnanya kurang kuat ),
•
Penentuan panjang gelombang maksimum,
•
Pembuatan kurva kalibrasi,
•
Pengukuran konsentrasi sampel. Radiasi ultraviolet memiliki panjang gelombang kurang dari 200 nm adalah sulit
untuk menangani, dan jarang digunakan sebagai sebagai alat rutin untuk analisis struktural.
Energi yang disebutkan diatas adalah cukup untuk mempromosikan atau merangsang elektron molekul ke energi orbital yang lebih tinggi. Akibatnya, penyerapan spektroskopi dilakukan di wilayah ini kadang disebut "spektroskopi elektronik".
8
Panjang gelombang cahaya UV-VIS jauh lebih pendek daripada panjang gelombang radiasi inframerah. Spektrum sinar tampak terentang dari sekitar 400 nm (ungu) sampai 750 nm (merah), sedangkan spektrum ultraviolet terentang dari 100 nm sampai 400 nm. Kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawa berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi :
Violet : 400 - 420 nm Indigo : 420 - 440 nm Biru : 440-490 nm Hijau : 490-570 nm Kuning: 570-585 nm Oranye: 585-620 nm Merah : 620-780 nm
Gambar spektrum UV. 9
Analisis ini dapat digunakan yakni dengan penentuan absorbansi dari larutan sampel yang diukur. Prinsip penentuan spektrofotometer UV-VIS adalah aplikasi dari Hukum Lambert-Beer, yaitu:
A = - log T = - log It / Io = ε . b . C
Dimana : A
= Absorbansi dari sampel yang akan diukur
T
= Transmitansi Transmit ansi
I0
= Intensitas sinar masuk
It
= Intensitas sinar yang diteruskan
ε
= Koefisien ekstingsi
b
= Tebal kuvet yang digunakan
C
= Konsentrasi dari sampel
Penyebab kesalahan sistematik yang sering terjadi dalam analisis menggunakan spektrofotometer adalah: a) Serapan oleh pelarut Hal ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko, yaitu larutan yang berisi matrik selain komponen yang akan dianalisis. b) Serapan oleh kuvet kuarsa. Dibandingkan Kuvet yang biasa digunakan adalah dari bahan gelas atau kuarsa. dengan kuvet dari bahan gelas, kuvet kuarsa memberikan kualitas yang lebih baik, namun tentu 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 normal Pada pengukuran dengan absorbansi sangat rendah atau sangat tinggi, hal ini dapat diatur dengan pengaturan konsentrasi, sesuai dengan kisaran sensitivitas dari alat yang digunakan. (melalui (melalui pengenceran pengenceran atau pemekatan) Sama seperti pHmeter, pHmeter, untuk mengatasi mengatasi kesalahan pada pemakaian spektrofotometer UV-VIS maka perlu dilakukan kalibrasi. Kalibrasi dalam spektrofotometer UV-VIS dilakukan dengan menggunakan blangko: blangko:
Setting nilai absorbansi = 0 Setting nilai transmitansi = 100 %
10
Penentuan kalibrasi dilakukan dengan mengikuti prosedur sebagai berikut: a. Dilakukan dengan larutan blangko (berisi pelarut murni yang digunakan dalam sampel) dengan kuvet yang sama. b. Setiap perubahan panjang gelombang diusahakan dilakukan proses kalibrasi. c. Proses kalibrasi pada pengukuran dalam waktu yang lama untuk satu macam panjang gelombang, dilakukan secara secara periodik selang waktu per 30 menit. Dengan adanya proses kalibrasi pada spektrofotometer spektrofotometer UV-VIS ini maka akan membantu pemakai untuk memperoleh hasil yang akurat dan presisi.
E. PENENTUAN KROMATOGRAM
Penyerapan sinar tampak atau ultraviolet oleh suatu molekul dapat menyebabkan terjadinya eksitasi molekul tersebut dari tingkat energi dasar (ground state) ke tingkat energi yang lebih tinggi (excited stated). Proses ini melalui dua tahap :
tahap 1 : M + hv tahap 2 : M*
M*
M + heat
Pengabsorbsian sinar ultraviolet atau sinar tampak oleh suatu molekul umumnya menghasilkan eksitasi bonding; akibatnya, panjang gelombang absorbsi maksimum dapat dikorelasikan dengan jenis ikatan yang ada didalam molekul yang sedang diselidiki. Oleh karena itu, spektroskopi serapan berharga untuk mengidentifikasi gugus-gugus fungsional yang ada dalam suatu molekul. Akan tetapi, yang lebih penting adalah penggunaan spektroskopi serapan ultra violet dan sinar tampak untuk penentuan kuantitatif senyawasenyawa yang mengandung gugus pengabsorbsi. Gugus atom yang menyebabkan terjadinya absorpsi cahaya disebut kromofor (chromophores ). Secara umum, ada tiga jenis senyawa kimia yang mengandung gugus pengabsorpsi yaitu:
Senyawa organik yang memiliki elektron σ, π, dan dan n.
Absorpsi yang melibatkan elektron dari orbital d dan f.
Absorpsi perpindahan muatan ( charge transfer electrons )
11
A. Senyawa organik yang mengandung elektron elektron σ , π, dan n.
Zat pengabsorbsi yang mengandung elektron σ , π, dan n meliputi molekul/ion organik juga sejumlah anion anorganik. Semua senyawa organik mampu mengabsorbsi cahaya, sebab senyawa organik mengandung elektron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Energi eksitasi untuk elektron pembentuk ikatan tunggal adalah cukup tinggi sehingga pengabsorbsiannya terbatas pada daerah ultraviolet vakum (λ<185), dimana komponen-komponen atmosfer jugamengabsorbsi secara kuat. Oleh karena itu percobaan dengan sinar ultraviolet vakum ini sulit dilakukan. Akibatnya, penyelidikan spektroskopi senyawa-senyawa organik dilakukan pada daerah panjang gelombangnya lebih besar dari 185nm. Pengabsorbsian sinar ultraviolet dan sinar tampak, yang panjang gelombangnya lebih besar, terbatas pada sejumlah gugus fungsional ( chromophore) yang mengandung elektron valensi dengan energi eksitasi rendah.
Jenis elektron pengabsorbsi
Elektron-elektron yang bertanggung jawab pada pengabsorbsian cahaya oleh suatu molekul organik adalah 1) Elektron-elektron yang terlibat langsung didalam pembentukan ikatan antara atomatom 2) Elektron-elektron bebas atau tak berpasangan seperti pada atom-atom oksigen, halogen, belerang dan nitrogen. Ikatan kovalen terjadi karena elektron pembentuk ikatan bergerak didalam medan dua atom pusat untuk mengurangi gaya tolakan koulom antara pusat-pusat. Medan-medan yang terlokalisasikan diantara atom-atom ditempati oleh elektron-elektron bonding yang disebut orbital molekul dan dianggap sebagai hasil dari tunpang tindih orbital atom. Bila dua orbital atom bergabung, maka salah satu orbital molekul bonding berenergi rendah atau orbital moolekul antibonding yang berenergi tinggi dihasilkan. Orbital-orbital molekul yang diasosiasikan dengan ikatan tunggal didalam molekulmolekul ditandai dengan orbital sigma (σ ), dan elektron yang terlibat adalah elektron σ. Ikatan rangkap dua didalam suatu molekul organik mengandung dua jenis orbital molekul: orbital sigma (σ ) yang membentuk sepasang ikatan elektron dan orbital pi (π) yang membentuk pasangan lainnya. Penyebaran muatannya ditandai oleh suatu noda (daerah debgan kerapatan muatannya sepasang) sepasang sumbu ikatan dan kerapatan maksimum didaerah bidang atas dan bawah adalah sigma da pi antibonding; orbital-orbitall ini ditandai 12
oleh σ* dan π*. Beberapa senyawa organik mengandung elektron elektron-elektron -elektron nonbonding. Elektron-elektron tak berpasangan ini ditandai oleh simbol n. Energi-energi untuk bebrapa jenis orbital molekul yang berbeda. Transisi elektron diantara tingkat-tingkat energi tertentu yang disebabkan oleh pengabsorbsian radiasi. Gambar 1. Diagram tingkat energi pada transisi electron
a. Transisi σ
σ*
Disini suatu elektron didalam orbital molekul bonding diaksitasi ke orbital antibonding yang sesuai dengan pengabsobsian radiasi. Molekul berada dalam bentuk exited state, σ*. Relatif terhhadap transisi lainnya, energi yang diperlukan untuk menyebabkan transisi σ σ* adalah besar ( gambar. 1). Metana sebagai contoh senyawa yang mengandung hanya sedikit ikatan tunggal C – H dan karena itu hanya dapat mengalami transisi σ
σ*
yang memperlihatkan absorbsi maksimum pada 125 nm. Etana mempunyai puncak absorbsi pada 135 nm, yang juga berasal dari jenis transisi yang sama, tetapi disini elektron yang – C lebih lemah dari pada ikatan C – berasal dar ikata C – C – C. C. oleh karena kekuatan ikatan C – C H maka energi yang lebih kecil dibutuhkan untuk eksitasi pada ikatan C – C; jadi puncak absorbsi terjadi pada panjang gelombang yang lebih besar.
b. Transisi n
σ*
Senyawa-senyawa jenuh yang mengandung atom-atom dengan elktron-elektron yang tidak berpasangan (elektron nonbonding) mempunyai kemampuan untuk mengadakan mengadakan transisi n σ*. Umumnya transisi ini memerlukan energi yang lebih kecil dari pada transisi σ
σ*,
dan dapat disebabkan oleh radiasi didaerah antara 150nm dan 250nm. Pada data dibawah ini 13
terlihat bahwa energi yang diperlukan untuk transisi bergantung terutama pada jenis atom yang berikatan dan pada struktur molekul.
Tabel. 1 Absorpsi UV yang menyebabkan transisi n → σ*
Struktur
λ
maks
, nm
ε
H2O
167
1480
CH3OH
184
150
CH3CL
173
200
CH3I
258
365
(CH3)2O
184
2520
CH3NH2
215
600
(CH3)3N
227
900
c. Transisi π → π* π * dan transisi n → π* π*
Umumnya penggunaan spektroskopi serapan pada senyawa-senyawa organik didasarkan pada transisi elektron n dan π karena energi-energi energi-energi yang diperlukan untuk proses – 700 nm). Kedua transisi proses ini cukup rendah, yaitu pada spektrum yang baik sekali (200 – 700 memerlukan adanya suatu gugus funsional tak jenuh untuk menydiakan orbital π. -1
-1
– 10.000 L.cm .mol . Absorptivitas Absorptivitas molar (ε) sangat besar yaitu antara 1000 – 10.000 Jenis pelarut yang dipakai mempengaruhi panjang gelombang maksimum. Puncakpuncak (maksimum-maksimum (maksimum-maksimum ) yang diasosiakan dengan transisi n→ π* digeser ke panjang gelombang yang lebih pendek pendek
(hypsochromatic (hypsochromatic atau blue blue shift) dengan bertambahnya
kepolaran pelarut. Biasanya, tapi tidak selalu, kebalikannya teramati untuk transisi π → π* (bathochromic atau red shift). Tabel 2. Absorpsi UV yang menyebabkan transisi π → π*
Struktur
λ
, nm
maks
Ε
RCH=CHR
165
15.000
R-C≡C R-C≡C-R -R
173
6.000
RR’C=O
188
900
14
>C=N-
190
5.000
-C≡N
<160
-
-ONO
218,5
1.120
d. Transisi n → π* π*
Transisi ini terjadi pada senyawa organik tak jenuh yang mengandung satu atau lebih atom dengan pasangan elektron bebas yang berasal dari atom N, O, F, Cl, Br, I, S, P. -1
-1
Absorptivitas molar (ε) relatif kecil yaitu antara 10 – 100 – 100 L.cm .mol .
B. Absorpsi yang melibatkan elektron dari orbital d dan f.
Kebanyakan ion-ion logam transisi mengabsorbbsi radiasi didaerah spektrum ultraviolet atau sinar tampak. Untuk deret lantanida dan aktinida, proses pengabsorbsian menyebabkan transisi elektron 4f dan 5f. sedangkan untuk deret pertama dan kedua logam transisi menyebabkantransisi elektron 3d dan 4d.
1. Absorbsi oleh deret pertama dan kedua logam transisi ( orbital d) Ion-ion dan kompleks-kompleks dari 18 unsur transisi deret pertama dan kedua cenderung mengabsorbsi sinar tampak. Berbeda dengan unsur-unsur aktinida dan lantanida, unsur-unsur transisi ini sering mempunyai pita absorbsi yang melebar ( gambar 2) dan sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan . Salah satu contoh unsur transisi blok 3d yang berwarna 7+
yaitu Mn dalam senyawa KmnO
2.
4.
Absorpsi oleh ion-ion lantanida dan aktinida ( orbital f) Berbeda dengan sifat kebanyakan pengabsorbsi anorganik dan pengabsorpsi organik,
spektra ion-ion lantanida dan aktinida meruncing, jelas dan khas, yang sedikit dipengaruhi 15
oleh jenis ligan yang bergabung dengan ion logam tersebut (gambar 3). Hal ini disebabkan karena orbital-orbital dalam dihalangi oleh pengaruh luar elektron-elektron yang menempati bilangan kuantum utama yang lebih tinggi.
Gambar 3. Spektrum absorpsi UV/Vis unsur Ce, Nd, Pr dan Sm
C. Absorpsi perpindahan muatan ( charge transfer electrons)
Zat-zat yang menunjukan absorbsi perpindahan muatan sangat penting, karena absorbtivitas molarnya sangat besar (εmak>10.000). hal ini meningkatkan kesensitipan pendekatan
dan
penentuan
zat-zat
pengabsorbsi.
Beberapa
kompleks
anorganik
memperlihatkan absorbsi perpindahan muatan dan karenanya disebut komplek pperpindahan muatan . Salah satu contohnya yaitu reaksi antara ion besi(II) dengan senyawa 5-nitro-6amino-1,10-phenanthroline
membentuk senyawa kompleks
Tris(5-nitro-6-amino-1,10-
phenanthroline)iron(II) . Senyawa kompleks ini memiliki absorpsi maksimum pada 520 nm 4
dengan absorptivitas molar (ε) sebesar 1,39 x 10 .
Suatu komplek memperlihatkan spektrum perpindahan muatan, jika salah satu komponennya mempunyai sifat penyumbang elektron(electron donor), maka komponen lain yang bersifat penerima elektron(electron acceptor). Umumnya, didalam charge-transfer komplek yang melibatkan ion logam, logam bertindak sebagai akseptor elektron. Kecuali
16
didalam kompleks besi (II) o-fenantrolin atau tembaga (I) o-fenantrolin, ligan merupakan akseptor elektron dan ion logam sebagai donoe elektron.
F. INSTRUMEN UV-VIS
Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkam sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diarbsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kelebihan spektrofotometer dibandingkan dengan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih 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 dengan berbagai warna yang mempunyai
spesifikasi
melewatkan
trayek
panjang
gelombang
tertentu.
Suatu
spektrofotometer tersusun dari sumber spectrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengarbsorbsi pengarbsorbsi untuk larutan sample dan blanko ataupun pembanding. Spektrofotometer terdiri dari :
Sumber cahaya.
Monokromator.
Kompartemen sampel.
Detektor dan pengukur intensitas cahaya.
Skema konstruksi spektrofotometer :
17
Secara sederhana Instrumen spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari : sumber cahaya – cahaya – monokromator monokromator – sel sampel – sampel – detektor detektor – read out (pembaca). – sel – read 1. Sumber Cahaya
Sebagai sumber cahaya pada spektrofotometer, haruslah memiliki pancaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi. Sumber energi cahaya yang biasa untuk daerah tampak, ultraviolet dekat, dan inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat rambut terbuat dari wolfram (tungsten). Lampu ini mirip dengan bola lampu pijar biasa, daerah panjang gelombang (l ) adalah 350 – 350 – 2200 2200 nanometer (nm).
Gambar 1. Lampu wolfram 18
Di bawah kira-kira 350 nm, keluaran lampu wolfram itu tidak memadai untuk spektrofotometer dan harus digunakan sumber yang berbeda. Paling lazim adalah lampu tabung tidak bermuatan (discas) hidrogen (atau deuterium) 175 ke 375 atau 400 nm. Lampu hidrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah ultraviolet (UV).
Gambar 2. Lampu deuterium
2. Monokromator Monokromator adalah alat yang berfungsi untuk menguraikan cahaya polikromatis
menjadi beberapa komponen panjang gelombang tertentu (monokromatis) yang bebeda (terdispersi). Ada 2 macam monokromator yaitu :
a. Prisma
19
b. Grating (kisi difraksi)
Keuntungan menggunakan menggunakan kisi difraksi :
Dispersi sinar merata
Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama
Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spectrum
Cahaya monokromatis ini dapat dipilih panjang gelombang tertentu yang sesuai untuk kemudian dilewatkan melalui celah sempit yang disebut slit. Ketelitian dari monokromator dipengaruhi juga oleh lebar celah (slit width) yang dipakai. Monokromator berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monokromatis. 3. Sel sampel Berfungsi sebagai tempat meletakan sampel, 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). Kuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm. Cuvet harus memenuhi syarat- syarat sebagai berikut :
Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya.
Permukaannya Permukaannya secara optis harus benar- benar sejajar.
Harus tahan (tidak bereaksi) terhadap bahan- bahan kimia.
20
Tidak boleh rapuh.
Mempunyai Mempunyai bentuk b entuk (design) yang sederhana.
4. Detektor
berfungsi
menangkap
cahaya
yang
diteruskan
dari
sampel
dan
mengubahnya mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor :
Kepekaan yang tinggi
Perbandingan Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi ti nggi
Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.
Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.
Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.
Macam-macam detektor :
Detektor foto (Photo detector)
Photocell, misalnya CdS.
Phototube
Hantaran foto
Dioda foto
Detektor panas
5. Read out merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor. Berdasarkan sistem optiknya terdapat 2 jenis spektrofotometer. a. Spektrofotometer single beam (berkas tunggal)
Pada spektrofotometer ini hanya terdapat satu berkas sinar yang dilewatkan melalui cuvet. Blanko, larutan standar dan contoh diperiksa secara bergantian.
21
b. Spektrofotometer double beam (berkas ganda)
Pada alat ini sinar dari sumber cahaya dibagi menjadi 2 berkas oleh cermin yang berputar (chopper).
Berkas pertama melalui kuvet berisi blanko Berkas kedua melalui kuvet berisi standar atau contoh Blanko dan contoh diperiksa secara bersamaan seperti terlihat pada gambar. Blanko
berguna untuk menstabilkan absorbsi akibat perubahan voltase atau I o dari sumber cahaya. Dengan adanya blanko dalam alat kita tidak lagi mengontrol titik nolnya pada waktu-waktu tertentu, hal ini berbeda jika pada single beam.
22
G. PARAMETER INSTRUMEN SPEKTROSKOPI UV-VIS
Pada dasarnya, setiap instrumen dalam metode analisis kualitatif maupun analisis kuantitatif memiliki parameter dalam pengukurannya. Instrumen spektoskopi UV-VIS memiliki beberapa parameter, yaitu: 1. Resolusi Spektral
Resolusi spektral merupakan kemampuan instrumen untuk membedakan dua atau lebih panjang gelombang yang berdekatan (hampir sama panjang gelombangnya).
Dua buah panjang gelombang dianggap berbeda jika jarak minimum antara kedua puncak dari output detektor sinyal lebih rendah dari 80% maksimum.
2.
Akurasi Panjang Gelombang dan Presisi
Akurasi panjang gelombang dan presisi merupakan hal yang sangat penting untuk membandingkan membandingkan hasil pengukuran antara instrumen yang satu dengan yang lainnya.
23
3.
Akurasi Fotometri dan Presisi
Akurasi fotometri dan prisisi meliputi penyimpangan cahaya (stray light), gangguan (noise), dan penyimpangan (drift). A. Stray Light
Stray light dapat didefenisikan sebagai cahaya yang terdeteksi karena adanya panjanng gelombang yang terletak di luar lebar pita (bandwidth) dari panjang gelombang yang yang dipilih. Stray
light menyebabkan menyebabkan bias
negatif dalammenanggapi dalammenanggapi instrumen dan
akhirnya
adalah faktor pembatas untuk absorbansi, dan dengan demikian konsentrasi, yang dapat diukur (akhirnya penyimpangan dalam pembacaan p embacaan data absorbansi)
B. Noise
Gangguan
ini
mempengaruhi mempengaruhi ketepatan pengukuran, untuk
satu
pengukuran, pengukuran,
mungkin termasuk kesalahan dalam akurasi juga. Kesalahan total
pada setiap
absorbansi absorbansi adalah jumlah dari kesalahan
penyimpangan penyimpangan cahaya dan gangguan(gangguan gangguan(gangguan foton dan gangguan elektronik).
24
karena
Rata-rata titik dari data mengurangi gangguan. gangguan.
C. Drift
Penyimpangan (drift) pada umumnya merupakan hasil dari variasi intensitas lampu antara pengukuran. pengukuran. Perubahan elektronik instrumen juga j uga dapat menyebabkan penyimpangan.
25
BAB III PENUTUP A. KESIMPULAN
1. Spektrofotometri pada UV-VIS adalah suatu metode analisa analisa yang didasarkan didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna. 2. Kegunaan Spektrofotometri UV-VIS untuk identifikasi senyawa organik dan cairan berwarna 3. Analisis Spektrofotometri UV-VIS terbagi 2:
Analisis kualitatif
Analisis kuantitatif
4. Kalibrasi digunakan untuk memperoleh hasil yang akurat dan presisi 5. Kromatogram berupa gelombang yang menyatakan (a- λ). Penentuan kromatogram meliputi :
Senyawa organik yang mengandung elektron σ , π, dan n.
Absorpsi yang melibatkan elektron dari orbital d dan f.
Absorpsi perpindahan muatan ( charge transfer electrons )
6. Instrument pada spektroskopi UV-VIS terbagi 2 :
Spektrofotometer single beam (berkas tunggal)
Spektrofotometer double beam (berkas ganda)
7. Parameter instrumen UV-VIS terbagi 3 :
Resolusi Spektral
Akurasi Panjang Gelombang dan Presisi
Akurasi Fotometri dan Presisi
26
27
