BAHAN KULIAH
ANALISIS INSTRUMEN LIA DESTIAR DESTIARTI, M.Si
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSIT UNIVERS ITAS AS TANJUN TANJUNGPURA GPURA PONTIANAK 2011 1
PENGANTAR SPEKTROSKOPI
2
3
y
Spektr Spek tros oskkop opii : caba cabang ng ilmu ilmu peng penget etah ahua uann di dima mana na caha cahaya ya (yai (yaitu tu radias radiasii tampak tampak)) yang yang dipisa dipisahk hkan an menjad menjadii panjan panjangg gelomb gelombang angny nyaa untu un tukk mengha menghasil silkan kan spekt spektra. ra.
y
Spektr Spek tros oskkop opii terb terbuk ukti ti sanga sangatt berma bermanf nfaa aatt un untu tukk anal analis isis is kual kualit itat atif if dan kuant kuantita itatif tif,,
y
Spektr Spek tros oskkop opii tida tidakk han hanya caha cahaya ya teta tetapi pi ju juga ga radi radias asii elektromagnetik elektromagnetik lain, seperti X-ray X-ray, UV, UV, IR, gelombang mikro, mikro, dan dan radi radias asii frek frekue uens nsii radi radioo.
Sifat Radiasi Elektromagnetik Caha ahaya ± ± ± ±
4
dapa dapatt di dian angg ggap ap sebag ebagai ai gel gelomba ombang ng atau tau parti partikkel.
Panjang Panjang gelombang gelombang,, P, jara jarakk anta antara ra du duaa pu punc ncak ak gelo gelomb mban angg (m) (m) Frekuensi, Y, juml jumlah ah geta getara rann per per det detik ik (Hz) (Hz) Amplitudo, A, simpangan simpangan maksimum maksimum Perioda,T erioda,T,, wakt waktuu yang yang dibu dibutuh tuhkan kan untuk untuk terjad terjadin inya ya satu satu gelomb gelombang ang
5
y
Spek Sp ektru trum m caha cahaya ya berk berkai aita tann deng dengan an panj panjan angg gelo gelomb mban angg.
y
R (frekuensi, siklus/s) = c/ P
c = kecep kecepat atan an caha cahaya (m/s) (m/s) panjangg gelomb gelombang ang (m/sik (m/siklu lus) s) P = panjan
6
y
Frek Frekue uens nsii ter tergant gantun ung g pada pada sum sumber ber caha cahay ya
y
Kece Kecepa pata tan n radi radiaasi ter tergant gantun ung g pada pada medi medium um
y
Panj Panjan ang g gelo gelom mbang bang ter tergant gantun ung g pada pada medi medium um
y
epat ramb rambat at Cepat
y
epat ramb rambat at Cepat
caha cahaya ya akan akan berg bergan antu tung ng pada pada medi median anya ya..
caha cahaya ya dala dalam m ruang ruang vakum akum,, dinya dinyata taka kann dala dalam m 2,998 x 1010 cm/s
y
pabila la Apabi
caha cahaya ya mel melewati ati ruang ruang terte tertent ntuu dan dan di dida dala lamn mnya ya erda erdapa patt materi, materi, maka maka caha cahaya akan akan mengal mengalami ami perl perlamb ambat atan, an, karen karenaa adanya adanya inte in tera raks ksii caha cahaya ya dan dan mate materi ri..
EFEK MEDIA TERHADAP RADIASI
7
Sema Semaki kinn ban banyak mate materi ri yang ang terda terdapa patt dala dalam m medi media, a, maka maka panj panjan angg gelo gelomb mban angg caha cahayya maki makinn kecil ecil
y
Bilangan
gelombang, wave wave number, number, (1/P)
seri sering ng di dibi bica cara raka kann dala dalam m spek spektru trum m IR, IR, satu satuan an : cm cm-1 y
etika Ketika
dipela dipe laja jari ri in inter terak aksi si atom atom dan dan mole moleku kul, l, radi radias asii EM merupa merupaka kann pak paket ener energi gi (fot (foton on))
y
uantis isas asii Kuant
ener energi gi mole moleku kull di diga gand nden engk gkan an deng dengan an kon onse sepp bahw bahwaa foto fotonn memilik memilikii kuanti kuantitas tas energi energi yang yang terpasti terpastikan kan,, meletak meletakkan kan dasar dasar kesele eselekt ktif ifan an dala dalam m penga pengabso bsorps rpsia iann ener energi gi radi radias asii oleh oleh atom atom/m /mol oleku ekul. l.
y
Rumu Rumusa sann matem matemat atis is : E = h R = h c/ P E = energi energi yang yang ddis iser erap ap (kal (kalori ori)) 1 kalori kalori = 4,148 4,148 J = 4,148 x 107 erg h = tetapan Planck = 6,626 x 10-34 J.s R = frekuen frekuensi si radias radiasii
8
SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK
9
Panja anjang ng gelo gelomb mban angg maki makinn besa besarr
Wavelengths
ontoh: laruta larutan n Contoh:
and Color
KMnO KMnO4 meng mengab abso sorp rpsi si caha cahay ya pada pada daer daerah ah spek spektr trum um hija hijau u deng dengan an abso absorp rpsi si maks maksim imum um pada pada P = 525 nm dan 10laru laruta tan n berw berwar arna na ungu ungu..
Seti Setiap ap atom atom,, ion, ion, ata atau u molek olekul ul mempu empuny nyai ai ener nergi yang yang unik unik yang yang pad pada kea keadaan daan ting tingk kat energi terendah dise isebut sebagai keadaan dasar ( ground ground state) state) Bila Bila suat suatu u phot photon on melew elewat atii part partik ikel el,, abso absorp rpsi si dapat terjadi hanya jika energi photon sama besarnya dengan perbe rbedaan energi antara dua keadaan
11
Energi dari photon ditransfer ke partikel sehingga partikel berada pada keadaan berenergi berenergi tinggi yang disebut k eadaan eadaan terek sitasi Eksitasi merupakan proses absorpsi energi oleh partikel sehingga partikel berada pada tingkat energi yang lebih tinggi M + hR
12
M*
Perbedaan
spektroskopi, spektrometri, spektrofotometri
13
y
Spektro Spektrosko skopi pi : ilmu ilmu
y
Spek Sp ektr trom omet etri ri : meto metode de peng penguk ukur uran an deng dengan an caha cahaya
y
Spektr Spek trof ofot otom omet etri ri : meto metode de peng penguk ukur uran an deng dengan an spek spektr traa yang yang menggu menggunak nakan an caha cahaya foton foton..
y
Spektrometri instrum instrumenn ennya ya spektro spektrome meter ter
y
Spektrofotometri instrumenn instrumennya ya spektro spektrofoto fotomete meterr
ransisi T ransisi Trans ransis isii ener energi gi yang yang dial dialam amii oleh oleh moleku lekull Elek Elektr tron onik ik Vibra ibrasi si Rotasi Energi dari suatu molekul E
14
=
Eelektronik + Evibrasi + Erotasi
Akib ibaat
Rad adia iasi si EM te terrja jadi di Peru eruba bahhan En Ener ergi gi
Ener Energi gi terse tersebu but, t, yait yaituu merup merupak akan an penj penjum umla laha hann : E = Etransisi transisi elektronik elektronik + Evibrasi + Erotasi y
Etran energi gi di dima mana na elek elektr tron on berp berpin inda dahh dari dari ting tingka katt ener energi gi transs e- = ener renda endahh ke ting tinggi. gi.
y
Evib = ener energi gi dari dari geta getara rann ikat ikatan an Vib : vibr vibras asii stre strechi ching ng (2) (2) dan dan bend bendin ingg (4) (4)
y
15
Erot = ener energi gi ketik etikaa mole moleku kull ber berotas otasii pada pada sumb sumbun unya ya
Absorption
Vs Emission Process
Emisi isi : ele elekt ktro ron n yang ang bera berada da pada pada E0, meng mengabs absor orbsi bsi ener energi maka maka akan pindah ke E1 (dal dalam waktu ktu 10-5s) kem kemud udia ian n akan akan kem kembal bali ke E0. Seli Selisi sih h ener energi giny nyaa dise disebu butt ener energi gi foto foton. n. Prose rosess peru peruba baha han n tingk ingkat at ener energi gi tingg inggii ke rend rendah ah : rel relaksa aksasi si
16
Analisis
Kualitatif
UV/Vis dan IR Identifikasi senyawa dapat dilakukan dengan membandingkan spektrum dengan spektrum standar
17
Analisis
Kuantitatif
Radian Power (P) Energi dari berkas cahaya yang mengenai luas daerah tertentu perdetik Intensity (I) Radian power per satuan sudut
18
nalisi siss Anali
Kuant Kuantit itat atif if
Untu Untuk k caha cahaya ya monok onokro rom matis atis,, abso absorb rban anss seba ebandin nding g den dengan gan panja anjang ng lin lintas tasan (b) (b) yang yang dile ilewati cahaya dan konsentrasi (c) spesi yan yang mengabs engabsorp orpsi. si. Huku Hukum m LB. Persamaan ersamaan Lambert Lambert Beer : It = Io.e-(I bc), atau A = -log It/Io = I b c1 = abc2 Dimana Io = inten intensit sitas as sumber sumber sinar sinar It = intensitas intensitas sinar sinar yang yang diteruskan diteruskan I = absorbtivitas molar (L/mol.cm) a = absorbti absorbtivitas vitas (L/cm.mg) (L/cm.mg) b = panjang panjang medium medium absorpsi absorpsi (cm) c1 = konsen konsentra trasi si zat zat (mol/L (mol/L)) c = konse konsentra ntrasi si (misal (misal : mg/L, mg/L, Qg/L, %) 19 2 A = absorbansi
A
= abc
a adalah adalah konstant konstantaa yang yang biasa biasa disebut absorptivitas Jika Jika satua satuan n b = cm dan dan c = g/L maka maka satua satuan n a = L g-1 cm-1 Jika c = mol mol L-1 L-1 dan dan b = cm Maka Maka absorpti absorptivit vitas as disebut disebut absorptivitas absorptivitas molar dengan molar dengan lambang I Sehingga A
= I b c
nalisis is Analis
Kuan Kuanti titat tatif if
Mene Meneta tapk pkan an kons konsen entr tras asii laru laruta tan n sam sampel pel A sampel
=
A standar A sampel A standar 20
I b c sampel I b c standar
=
c sampel c standar
Analisis
Kuantitatif
Menentukan konsentrasi campuran Jika terdapat dua spesi ( x x dan y dan y)) yang mengabsorpsi dalam satu sampel maka absorbans pada panjang gelombang tertentu merupakan jumlah dari absorbans kedua spesi A
21
= a xbc x + a ybc y
