Spektrofotometri Sinar Tampak (Visible) 7 KomentarPosted KomentarPosted by Emel Seran pada Seran pada 4 Juli 2011
Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400800 nm dan memiliki energi sebesar !!"#4! k$%mol. &lektron pada keadaan normal atau berada pada kulit atom dengan energi terendah disebut keadaan dasar 'ground-state( dasar 'ground-state(.. &nergi yang dimiliki sinar tampak ta mpak mampu membuat elektron tereksitasi dari keadaan dasar menuju kulit atom yang memiliki energi lebih tinggi atau menuju keadaan tereksitasi. Cahaya yang diserap oleh suatu )at berbeda dengan cahaya yang ditangkap oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari-hari disebut *arna komplementer . +isalnya suatu )at akan ber*arna orange bila menyerap *arna biru dari dari spektrum sinar tampak dan dan suatu )at akan ber*arna hitam bila menyerap semua *arna yang terdapat pada spektrum sinar ta mpak. ,ntuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut.
anjang gelombang 'nm(
arna *arna yang diserap
arna komplementer '*arna yang terlihat(
400 " 4/
,ngu
1ijau kekuningan
4/ " 480
2iru
3uning
480 " 4!0
2iru kehijauan
$ingga
4!0 " 00
1ijau kebiruan
+erah
00 " 0
1ijau
,ngu kemerahan
0 " 80
1ijau kekuningan
,ngu
80 " !
3uning
2iru
! " #0
$ingga
2iru kehijauan
#0 " 800
+erah
1ijau kebiruan
ada spektrofotometer sinar tampak5 sumber cahaya biasanya menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu *olfram. *olfram . olfram merupakan salah satu unsur kimia5 dalam tabel periodik unsur *olfram termasuk golongan unsur transisi tepatnya golongan 672 atau golongan dengan simbol dan nomor atom 4. olfram o lfram digunakan sebagai lampu pada spektrofotometri tidak terlepas dari sifatnya yang memiliki titik didih yang sangat tinggi yakni !/0 9C.
:ambar jenis spektronic-0 yang bekerja pada rentang panjang gelombang sinar tanpak. :ambar atas merupakan spectronic-0 lama yang sudah jarang bahkan mungkin tidak diproduksi lagi. Sedangkan gambar kedua adalah spectronic-0 terbaru.
anjang gelombang yang digunakan untuk melakukan analisis adalah panjang gelombang dimana suatu )at memberikan penyerapan paling tinggi yang disebut ; maks. 1al ini disebabkan jika pengukuran dilakukan pada panjang gelombang yang sama5 maka data yang diperoleh makin akurat atau kesalahan yang muncul makin kecil. 2erdasarkan hukum 2eer absorbansi akan berbanding lurus dengan konsentrasi5 karena b atau l harganya harganya # cm dapat diabaikan dan < merupakan suatu tetapan. tetapan. =rtinya konsentrasi makin tinggi maka absorbansi yang dihasilkan makin tinggi5 begitupun sebaliknya konsentrasi makin rendah absorbansi yang dihasilkan makin rendah.
'1ukum >amber-2eer dan syarat peralatan yang digunakan agar terpenuhi hukum >ambert-2eer 2aca Pengertian Dasar Spektrofotometer Vis, UV, UV-Vis ( 1ubungan antara absorbansi terhadap konsentrasi akan linear '=?C( apabila nilai absorbansi larutan antara 05-058 '05 @ = A 058( atau sering disebut sebagai daerah berlaku hukum >ambert-2eer. $ika absorbansi yang diperoleh lebih besar maka hubungan absorbansi tidak linear lagi. 3urva kalibarasi hubungan antara absorbansi versus konsentrasi dapat dilihat pada :ambar.
:ambar 3urva hubungan absorbansi vs konsentrasi
Baktor-faktor yang menyebabkan absorbansi vs konsentrasi tidak linear 1.
=danya serapan oleh pelarut. 1al ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko5 yaitu larutan yang berisi selain komponen yang akan dianalisis termasuk )at pembentuk *arna.
2.
Serapan oleh kuvet. 3uvet yang ada biasanya dari bahan gelas atau kuarsa5 namun kuvet dari kuarsa memiliki kualitas yang lebih baik.
3.
3esalahan fotometrik normal pada pengukuran dengan absorbansi sangat rendah atau sangat tinggi5 hal ini dapat diatur dengan pengaturan konsentrasi5 sesuai dengan kisaran sensitivitas dari alat yang digunakan 'melalui pengenceran atau pemekatan(.
Dat yang dapat dianalisis menggunakan spektrofotometri sinar tampak adalah )at dalam bentuk larutan dan )at tersebut harus tampak ber*arna5 sehingga analisis yang didasarkan pada pembentukan larutan ber*arna disebut juga metode kolorimetri.
$ika tidak ber*arna maka larutan tersebut harus dijadikan ber*arna dengan cara memberi reagen tertentu yang spesifik. Eikatakan spesifik karena hanya bereaksi dengan spesi yang akan dianalisis. Feagen ini disebut reagen pembentuk warna ( chromogenik reagent ). 2erikut adalah sifat-sifat yang harus dimiliki oleh reagen pembentuk *arna 1.
2. 3.
4.
3estabilan dalam larutan. ereaksi-pereaksi yang berubah sifatnya dalam *aktu beberapa jam5 dapat menyebabkan timbulnya semacam cenda*an bila disimpan. Gleh sebab itu harus dibuat baru dan kurva kalibarasi yang baru harus dibuat saat setiap kali analisis. embentukan *arna yang dianalisis harus cepat. Feaksi dengan komponen yang dianalisa harus berlangsung secara stoikiometrik. ereaksi tidak boleh menyerap cahaya dalam spektrum dimana dilakukan pengukuran.
5.
ereaksi harus selektif dan spesifik 'khas( untuk komponen yang dianalisa5 sehingga *arna yang terjadi benar-benar merupakan ukuran bagi komponen tersebut saja.
6.
Hidak boleh ada gangguan-gangguan dari komponen-komponen lain dalam larutan yang dapat mengubah )at pereaksi atau komponen komponen yang dianalisa menjadi suatu bentuk atau kompleks yang tidak ber*arna5 sehingga pembentukan *arna yang dikehandaki tidak sempurna.
7.
ereaksi yang dipakai harus dapat menimbulkan hasil reaksi ber*arna yang dikehendaki dengan komponen yang dianalisa5 dalam pelarut yang dipakai.
Setelah ditambahkan reagen atau )at pembentuk *arna maka larutan tersebut harus memiliki lima sifat di ba*ah ini 1.
3estabilan *arna yang cukup lama guna memungkinkan pengukuran absorbansi dengan teliti. 3etidakstabilan5 yang mengakibatkan menyusutnya *arna larutan 'fading(5 disebabkan oleh oksidasi oleh udara5 penguraian secara fotokimia5 pengaruh keasaman5 suhu dan jenis pelarut. Iamun kadang-kadang dengan mengubah kondisi larutan dapat diperoleh kestabilan yang lebih baik.
2.
arna larutan yang akan diukur harus mempunyai intensitas yang cukup tinggi '*arna harus cukup tua( yang berarti bah*a absortivitas molarnya '<( besar. 1al ini dapat dikontrol dengan mengubah pelarutnya. Ealam hal ini dengan memilih pereaksi yang memiliki kepekaan yang cukup tinggi.
3.
arna larutan yang diukur sebaiknya bebas daripada pengaruh variasi-variasi kecil kecil dalam nilai p15 suhu maupun kondisis-kondisi yang lain.
4.
1asil reaksi yang ber*arna ini harus larut dalam pelarut yang dipakai.
5.
Sistem yang ber*arna ini harus memenuhi 1ukum >ambert-2eer.
Menentukan konsentrasi sampel dengan cara kurva kalibrasi
3onsentrasi sampel dalam suatu larutan dapat ditentukan dengan rumus yang diturunkan dari hukum lambert beer '=J a . b . c atau = J < . b . c(. Iamun ada cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu spesi yang ada dalam suatu larutan yakni dengan cara kurva kalibarasi . Cara ini sebenarnya masih tetap bertumpu pada hukum >ambert-2eer yakni absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasi. >angkah-langkah yang perlu dilakukan dalam penentuan konsentrasi )at dengan kurva kalibarasi 1.
+aching kuvet mencari dua buah kuvet yang memiliki absorbansi atau transmitansi sama atau hampir sama. Eua buah kuvet inilah yang akan digunakan untuk analisis5 satu untuk blanko5 satu untuk sampel. Ealam melakukan analisis +aching kuvet harus dilakukan agar kesalahannya makin kecil.
2.
+embuat larutan standar pada berbagai konsentrasi. >arutan standar yaitu larutan yang konsentrasinya telah diketahui secara pasti. 3onsentrasi larutan standar dibuat dari yang lebih kecil sampai lebih besar dari konsentrasi analit yang diperkirakan.
3.
=mbilah salah satu larutan standar5 kemudian ukur pada berbagai panjang gelombang. 1al ini dilakukan untuk mengetahui pada panjang gelombang berapa5 absorbansi yang dihasilkan paling besar. anjang gelombang yang
menghasilkan absorbansi paling besar atau paling tinggi disebut panjang gelombang maksimum 'l maks(. 4.
5.
,kurlah absorbansi semua larutan standar yang telah dibuat pada panjang gelombang maksimum. Catat absorbansi yang dihasilkan dari semua larutan standar5 kemudian alurkan pada grafik absorbansi vs konsentrasi sehingga diperoleh suatu kurva yang disebutkurva kalibarasi. Eari hukum >ambart-2eer jika absorbansi yang dihasilkan berkisar antara 05-058 maka grafik akan berbentuk garis lurus5 na mun hal ini tidak dapat dipastikan.
+isalkan absorbansi yang dihasilkan dari larutan standar yang telah dibuat adalah =bsorban si
05
05/
054
konsentra si
ppm
4 ppm ppm
05
05
8 #0 ppm ppm
05
058
05!
# ppm
#4 ppm
# ppm
:rafiknya adalah
. ,kurlah absorbansi larutan yang belum diketahui konsentrasinya. Setelah diperoleh absorbansinya5 masukan nilai tersebut pada grafik yang diperoleh pada langkah . +isalkan absorbansi yang diperoleh 05. +aka jika ditarik garis lurus konsentrasi sampel akan sama dengan konsentrasi larutan standar #0 ppm. +aka grafiknya sebagai berikut
Selain dengan cara diatas konsentrasi sampel dapat dihitung dengan persamaan regresi linear
persamaan di atas dapat dihitung dengan bantuan kalkulator. Setelah diperoleh persamaan di atas5 absorbansi sampel yang diperoleh dimasukan sebagai nila y sehingga diperoleh nila K. Iilai K yang diperoleh merupakan konsentrasi sampel yang dianalisis.
Pengertian Dasar Spektrofotometer Vis, UV, UV-Vis 24 KomentarPosted by Emel Seran pada 4 Juli 2011
Spektrofotometri merupakan salah satu metode dalam kimia analisis yang digunakan untuk menentukan komposisi suatu sampel baik secara kuantitatif dan kualitatif yang didasarkan pada interaksi antara materi dengan cahaya. eralatan yang digunakan dalam spektrofotometri disebut spektrofotometer . Cahaya yang dimaksud dapat berupa cahaya visibel5 ,6 dan inframerah5 sedangkan materi dapat berupa atom dan molekul namun yang lebih berperan adalah elektron valensi. Sinar atau cahaya yang berasal dari sumber tertentu disebut juga sebagai radiasi elektromagnetik. Fadiasi elektromagnetik yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah cahaya matahari. Ealam interaksi materi dengan cahaya atau radiasi elektromagnetik5 radiasi elektromagnetik kemungkinanan dihamburkan5 diabsorbsi atau dihamburkan sehingga dikenal adanya spektroskopi hamburan5 spektroskopi absorbsi ataupun spektroskopi emisi.
engertian spektroskopi dan spektrofotometri pada dasarnya sama yaitu di dasarkan pada interaksi antara materi dengan radiasi elektromagnetik. Iamun pengertian spektrofotometri lebih spesifik atau pengertiannya lebih sempit karena ditunjukan pada interaksi antara materi dengan cahaya 'baik yang dilihat maupun tidak terlihat(. Sedangkan pengertian spektroskopi lebih luas misalnya cahaya maupun medan magnet termasuk gelombang elektromagnetik . Fadiasi elektromagnetik memiliki sifat ganda yang disebut sebagai sifat dualistik cahaya yaitu #( Sebagai gelombang ( Sebagai partikel-partikel energi yang disebut foton. 3arena sifat tersebut maka beberapa parameter perlu diketahui misalnya panjang gelombang5 frekuensi dan energi tiap foton. anjang gelombang 'l( didefinisikan sebagai jarak antara dua puncak.
1ubungan dari ketiga parameter di atas dirumuskan oleh lanck yang dikenal dengan persamaan Planck . 1ubungan antara panjang gelombang frekuensi dirumuskan sebagai
c = λ . v atau λ = cv atau v = cλ
Persamaan Planck hubungan antara energi tiap foton dengan frekuensi
!=".v ! = " . c λ
dimana & J energi tiap foton h J tetapan lanck '5 K #0-/4 $.s(5 v J frekuensi sinar c J kecepatan cahaya '/ K #08 m.s-#(.
Dari rumus di atas dapat diketa"ui ba"#a energi dan frekuensi suatu foton akan berbanding terbalik dengan pan$ang gelombang tetapi energi %ang dimiliki suatu foton akan berbanding lurus dengan frekuensin%a.
+isalnya energi yang dihasilkan cahaya ,6 lebih besar dari pada energi yang dihasilkan sinar tampak . 1al ini disebabkan ,6 memiliki panjang gelombang ';( yang lebih pendek '#00"400 nm( dibanding panjang gelombang yang dimiliki sinar tampak '400"800 nm(. 2erbagai satuan energi beserta faktor konversinya dapat dilihat pada tabel
&rg
$oule
3alori
l.atm
&.volt
# erg J #
#0-
5/!0#L#0-8
!588L#0#0
54#8L#0##
$ joule J #0
#
5/!0#L#0-#
!588L#0-/
54#8L#0#8
# kalori 45#84!L#0
45#840
#
45#!#L#0-
5##L#0 #!
# atm J #50#//L#0 !
#50#//L#0
45#8
#
#548L#00
# &.volt J #50#L#0 -
#50#K-#!
/58!#L#00
#5##L#0-0
#
#
7nteraksi antara materi dengan cahaya disini adalah terjadi penyerapan cahaya5 baik cahaya ,v5 6is maupun 7r oleh materi sehingga spektrofotometri disebut juga sebagai spektroskopi absorbsi.
Eari 4 jenis spektrofotometri ini ',65 6is5 ,6-6is dan 7r( memiliki prinsip kerja yang sama yaitu &adan%a interaksi antara materi dengan ca"a%a %ang memiliki pan$ang gelombang tertentu'. erbedaannya terletak pada panjang gelombang yang digunakan. Secara sederhana 7nstrumen spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari sumber ca"a%a ( monokromator ( sel sampel ( detektor ( read out )pembaca*.
+ungsi masing-masing bagian
#. Sumber sinar polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. ,ntuk sepktrofotometer •
•
•
,6 menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi hidrogen
VIS menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram ,6-67S menggunan photodiode yang telah dilengkapi monokromator.
•
7nfra merah5 lampu pada panjang gelombang 7F.
. +onokromator berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monaokromatis. $enis monokromator yang saat ini banyak digunakan adalan gratting atau lensa prisma dan filter optik. $ika digunakan grating maka cahaya akan dirubah menjadi spektrum cahaya. Sedangkan filter optik berupa lensa ber*arna sehingga cahaya yang diteruskan sesuai dengan *arnya lensa yang dikenai cahaya. =da banyak lensa *arna dalam satu alat yang digunakan sesuai dengan jenis pemeriksaan. ada 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. ada gambar di atas hanya cahaya hijau yang mele*ati pintu keluar. roses dispersi atau penyebaran cahaya seperti yang tertera pada gambar.
/. Sel sampel berfungsi sebagai tempat meletakan sampel " ,65 67S dan ,6-67S menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. 3uvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas5 namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik. 1al ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap ,6 sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak '67S(. Cuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar # cm.
" 7F5 untuk sampel cair dan padat 'dalam bentuk pasta( biasanya dioleskan pada dua lempeng natrium klorida. ,ntuk sampel dalam bentuk larutan dimasukan ke dalam sel natrium klorida. Sel ini akan dipecahkan untuk mengambil kembali larutan yang dianalisis5 jika sampel yang dimiliki sangat sedikit dan harganya mahal.
4. Eetektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor •
3epekaan yang tinggi
•
erbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi
•
Fespon konstan pada berbagai panjang gelombang.
•
aktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.
•
Signal listri yang di!asilan !arus sebanding dengan tenaga radiasi.
Macam-macam detektor •
Eetektor foto 'hoto detector(
•
hotocell5 misalnya CdS.
•
hototube
•
1antaran foto
•
Eioda foto
•
Eetektor panas
. Fead out merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor.
Proses bsorbsi a"a%a pada Spektrofotometri
3etika cahaya dengan panjang berbagai panjang gelombang 'cahaya polikromatis( mengenai suatu )at5 maka cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Ei dalam suatu molekul yang memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom yang ada hingga terbentuk suatu materi. &lektron-elektron yang dimiliki oleh suatu molekul dapat berpindah 'eksitasi(5 berputar 'rotasi( dan bergetar 'vibrasi( jika dikenai suatu energi. $ika )at menyerap cahaya tampak dan ,6 maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan tereksitasi. erpindahan elektron ini disebut transisi elektronik . =pabila 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. =tas dasar inilah spektrofotometri dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu suatu yang ada dalam suatu sampel. Eimana )at yang ada dalam sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. 3etika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap5 sebagian akan dihamburkan dan sebagian lagi akan diteruskan. ada spektrofotometri5 cahaya datang atau cahaya masuk atau cahaya yang mengenai permukaan )at dan cahaya setelah mele*ati )at tidak dapat diukur5 yang dapat diukur adalah 7 t%70 atau 70%7t 'perbandingan cahaya datang dengan cahaya setelah mele*ati materi 'sampel((. roses penyerapan cahaya oleh suatu )at dapat digambarkan sebagai berikut
:ambar roses penyerapan cahaya oleh )at dalam sel sampel. dari gambar terlihat bah*a )at sebelum mele*ati sel sampel lebih terang atau lebih banyak di banding cahaya setelah mele*ati sel sampel
Cahaya yang diserap diukur sebagai absorbansi '=( sedangkan cahaya yang hamburkan diukur sebagai transmitansi 'H(5 dinyatakan dengan hukum lambert-beer atau 1ukum 2eer5 berbunyi
M $umla" radiasi ca"a%a tampak )ultraviolet, inframera" dan sebagain%a* %ang diserap atau ditransmisikan ole" suatu larutan merupakan suatu fungsi eksponen dari konsentrasi /at dan tebal larutan N.
2erdasarkan hukum >ambert-2eer5 rumus yang digunakan untuk menghitung banyaknya cahaya yang hamburkan
dan absorbansi dinyatakan dengan rumus
dimana 70 merupakan intensitas cahaya datang dan 7 t atau 7# adalah intensitas cahaya setelah mele*ati sampel. Fumus yang diturunkan dari 1ukum 2eer dapat ditulis sebagai
= a . b . c atau = 0 . b . c
dimana = J absorbansi b atau terkadang digunakan l J tebal larutan 'tebal kuvet diperhitungkan juga umumnya # cm( c J konsentrasi larutan yang diukur < J tetapan absorptivitas molar 'jika konsentrasi larutan yang diukur dalam molar( a J tetapan absorptivitas 'jika konsentrasi larutan yang diukur dalam ppm(.
Secara eksperimen hukum >ambert-beer akan terpenuhi apabila peralatan yang digunakan memenuhi kriteria-kriteria berikut 1.
Sinar yang masuk atau sinar yang mengenai sel sampel berupa sinar dengan dengan panjang gelombang tunggal 'monokromatis(.
2.
enyerapan sinar oleh suatu molekul yang ada di dalam larutan tidak dipengaruhi oleh molekul yang lain yang ada bersama dalam satu larutan .
3.
enyerapan terjadi di dalam volume larutan yang luas penampang 'tebal kuvet( yang sama.
4.
enyerapan tidak menghasilkan pemancaran sinar pendafluor. =rtinya larutan yang diukur harus benar-benar jernih agar tidak terjadi hamburan cahaya oleh partikel-partikel koloid atau suspensi yang ada di dalam larutan.
5.
3onsentrasi analit rendah. 3arena apabila konsentrasi tinggi akan menggangu kelinearan grafik absorbansi versus konsntrasi.
Baktor-faktor yang sering menyebabkan kesalahan dalam menggunakan spektrofotometer dalam mengukur konsentrasi suatu analit 1.
=danya serapan oleh pelarut. 1al ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko5 yaitu larutan yang berisi selain komponen yang akan dianalisis termasuk )at pembentuk *arna.
2.
Serapan oleh kuvet. 3uvet yang ada biasanya dari bahan gelas atau kuarsa5 namun kuvet dari kuarsa memiliki kualitas yang lebih baik .
3.
3esalahan fotometrik normal pada pengukuran dengan absorbansi sangat rendah atau sangat tinggi5 hal ini dapat diatur dengan pengaturan konsentrasi5 sesuai dengan kisaran sensitivitas dari alat yang digunakan 'melalui pengenceran atau pemekatan(.
Spektrum UV, VIS, UV-VIS dan IR Eata-data yang dikeluarkan oleh ,6 atau 67S dapat berupa absorbansi atau transmitansi yang langsung dibaca pada spektrofotometer. Iamun untuk ,65 67S5 ,6-67S dan 7F data yang dikeluarkan dapat berupa spektrum jika telah dihubungkan dengan komputer. Spektrum yang dikeluarkan oleh ,65 67S dan ,6-67S berupa pita yang lebar sedangkan pada pita yang dikeluarkan oleh 7F berupa garis atau puncak tajam. ita melebar dari ,6-67S disebabkan karena energi yang dimiliki selain menyebabkan transisi elektronik terjadi pula rotasi dan vibrasi elektron dalam molekul. Sedangkan pada 7F hanya terjadi vibrasi elektron maka spektrum yang dihasilkan berupa garis atau puncak tajam. Selain pada 7F5 spektrum berupa garis dapat terjadi pula pada spektroskopi I+F karena hanya terjadi rotasi elektron. Spektrum yang dihasilkan dari setiap spektroskopi berbeda antara satu dengan yang lainnya. ara kimia*an spektrum ,65 67S maupun 7F dapat dibedakan dengan mudah. Spektrum yang dihasilkan oleh ,65 67S dan ,6-67S tidak berbeda jauh namun sangat sangat berbeda bila dibanding spektrum 7F. ,ntuk membedakannya dapat dilihat pada gambar
:ambar spektrum ,6. Iamun spektrum dari spektrofotometer 67S dan ,6-67S menyerupai spektrum ,6
:ambar spektrum 7F. ita tertinggi mengarah ke ba*ah sedangkan pada ,6 pita yang paling tinggi mengarah ke atas hal ini disebabkan spektrofotometer 7F ditulis dalam bentung bilangan gelombang
Spektrofotometri UV (ultraviolet) "inggalan omentarPosted by Emel Seran pada 7 Juli 2011
Spektrofotometri ,6 merupakan salah satu metode analisis yang dilakukan dengan pangjang gelombang #00-400 nm atau !"!! k$%mol. Sinar ultraviolet atau sinar ungu terbagi menjadi dua jenis yaitu O ,ltraviolet jauh O ,ltaviolet dekat ,ltraviolet jauh memiliki rentang panjang gelombang P #0 " 00 nm5 sedangkan ultraviolet dekat memiliki rentang panjang gelombang P 00-400 nm. Cahaya ,6 tidak bisa dilihat oleh manusia5 namun beberapa he*an5 termasuk burung5 reptil dan serangga seperti lebah dapat melihat sinar pada panjang gelombang ,6. ada spektrofotometer ,6 biasanya menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi hidrogen sebagai sumber cahaya. Eeuterium merupakan salah satu isotop hidrogen yang memiliki # proton dan # neutron pada intinya. Eeuterium berbeda dengan hidrogen yang hanya memiliki # neutron tanpa proton. =ir yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat 'E G(.
=ir berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Eeuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial. erlu diketahui air berat yang dibekukan 'es( dapat tenggelam dalam air karena massa jenisnya lebih besar dari massa jenis air . 1al ini5 tentu berbeda dengan es yang dibuat dari air '1 G( yang mengapung bila dimasukan dalam air karena massa jenisnya lebih kecil dari air. Dat yang dapat dianalisis menggunakan spektrofotometri ,6 adalah )at dalam bentuk larutan dan )at tersebut tidak tampak ber*arna. $ika )at tersebut ber*arna maka perlu direaksikan dengan reagen tertentu sehingga dihasilkan suatu larutan tidak ber*arna. Iamun biasanya )at yang ber*arna lebih banyak dianalisis menggunakan spektrofotometri sinar tampak. Senya*a-senya*a organik sebagian besar tidak tidak ber*arna sehingga spektrofotometer ,6 lebih banyak digunakan dalam analisis senya*a organik khususnya dalam penentuan struktur senya*a organik. >arutan-larutan tidak ber*arna yang dianalisis menggunakan spektrofotometer ,6 tidak boleh ada partikel koloid ataupun suspensi. 3arena adanya partikel-partikel koloid ataupun suspensi akan memperbesar absorbansi5 akibatnya bila dihubungkan dengan rumus yang diturunkan dari hukum >ambaert-2eer konsentrasi )at yang dianalisis makin besar dan apabila digunakan untuk penentuan struktur suatu senya*a maka pita pada spektrum akan melebar dari yang sesungguhnya. =nalisis menggunakan sinar ultraviolet biasanya dilakukan menggunakan ultraviolet dekat5 sedangkan analisis menggunakan ultraviolet jauh maka instrumen yang digunakan harus dalam keadaan vakum. 1al ini disebabkan jika digunakan ultraviolet jauh maka udara akan ikut menyerap panjang gelombang yang digunakan. =kbatnya kesalahan yang dilakukan makin fatal5 karena jika udara ikut menyerap maka absorbansi yang dihasilkan akan makin besar5 jika hal ini dihubungkan dengan hukum >amber-2eer maka konsentrasi )at yang dianalisis lebih tinggi dari yang seharusnya. erhitungan konsentrasi suatu spesi yang ada dalam suatu larutan dapat dilakukan dengan cara kurva kalibarasi seperti yang telah dijelaskan di Spektrofotometri sinar tampak )Visible*.
Penggunaan UV Untuk Penentuan Struktur Molekul
enggunaan ,6 untuk analisis senya*a organik 'penentuan struktur senya*a organik( terdapat beberapa istilah yang biasa digunakan yaitu
1* 3romofor. 3romofor berasal dari bahasa latin yang artinya MchromophorusN yang berarti pemba*a *arna. ada mulanya pengertian kromofor digunakan untuk sistem yang menyebabkan terjadinya *arna pada suatu senya*a. 3emudian diperluas menjadi suatu gugus fungsi yang mengabsorbsi radiasi elektromagnetik5 termasuk yang tidak memberikan *arna. $adi kromofor adalah gugus fungsi yang menyerap atau mengabsorbsi radiasi elektromagnetik di daerah panjang gelombang ultraviolet dan daerah cahaya tampak. Contoh kromofor CJG5 CJC5 IJI dan IG. 2* =uksokrom )u3oc"rom = au3iliar% c"romop"ores* 5 yakni gugus yang berpengaruh 'namun sedikit( terhadap absorpsi ,65 tetapi berdampak cukup signifikan pada absorbansinya 'l maks dan e (. Contoh gugus auksokrom adalah "G15 " GF5 dan "I1F. Secara umum gugus-gugus auksokrom dicirikan oleh adanya pasangan elektron bebas yang terdapat pada gugus yang bersangkutan. 4* :eseran batokromat atau geseran batokromik )5at"oc"romic s"ift* atau geseran merah5 yakni geseran atau perubahan l maks ke arah yang lebih besar . enyebab terjadinya peristi*a ini adalah adanya perubahan struktur5 misalnya adanya auksokrom atau adanya pergantian pelarut. 6* :eseran hipsokromat )7%psoc"romic s"ift* atau pergeseran hipokromik atau pergeseran biru5 yakni geseran atau perubahan lmaks ke arah yang lebih kecil. +unculnya gejala ini juga sering disebabkan oleh adanya penghilangan auksokrom atau oleh adanya pergantian pelarut.
dari pen$elasan-pen$elasan dapat disimpulkan, suatu auksokrom dan pergantian pelarut dapat menimbulkan geseran batokromat dan "ipsokromat
8ransisi !lektronik
&nergi yang dimiliki sinar ,6 mampu menyebabkan perpindahan elektron 'promosi elektron( atau yang disebut transisi elektronik. Hransisi elektronik dapat diartikan sebagai perpindahan elektron dari satu orbital ke orbital yang lain. Eisebut transisi elektronik karena elektron yang menempati satu orbital dengan energi terendah dapat berpindah ke orbital lain yang memiliki energi lebih tinggi jika menyerap energi5 begitupun sebaliknya elektron dapatberpindah dari orbital yang memiliki energi lebih rendah jika melepaskan energi. &nergi yang diterima atau diserap berupa radiasi elektromagnetik.
2erdasarkan mekanika kuantum transisi elektronik yang dibolehkan atau tidak dibolehkan 'terlarang( disebut kaidah seleksi. 2erdasarkan kaidah seleksi5 suatu transisi elektronik termasuk #. Hransisi diperbolehkan bila nilai < sebesar #0 / sampai #0 . . Hransisi terlarang bila nilai < sebesar #0-/ sampai #0/.
Selain dengan melihat harga < kaidah seleksi dapat dapat dinyatakan dengan simetri dan spin. 2erdasarkan simetri dan spin suatu transisi elektronik diperbolehkan bila #. 2erlangsung antara orbital-orbital dalam bidang yang sama. . Selama transisi orientasi spin harus tetap.
Ealam satu molekul terdapat dua jenis orbital yakni 9rbital :katan )bonding orbital* dan 9rbital nti-ikatan )antibonding orbital*. Grbital ikatan di bagi menjadi beberapa jenis yakni orbital ikatan sigma 'Q5 J ikatan tunggal( dan orbital phi 'R5 J ikatan rangkap(5 sedangkan orbital nonikatan berupa elektron bebas yang biasanya dilambangkan dengan n. Grbital nonikatan umumnya terdapat pada molekulmolekul yang mengandung atom nitrogen5 oksigen5 sulfur dan halogen. Grbital ikatan sigam 'Q( dan orbital phi 'R( terbentuk karena terjadinya tumpang tindih dua orbital atom atau orbital-orbital hibrida. Eari dua orbital atom dapat dibentuk dua orbital molekul yakni orbital ikatan dan orbital anti ikatan. Eengan demikian jika suatu molekul mempunyai orbital ikatan maka molekul tersebut mempunyai orbital anti ikatan. Grbital anti-ikatan biasanya diberi notasi atau tanda asterisk atau bintang '( pada setiap orbital yang sesuai. Grbital ikatan T orbital antiikatannya adalah T5 sedangkan orbital ikatan R orbital anti-ikatannya adalah R. Hransisi elektronik atau perpindahan elektron dapat terjadi dari orbital ikatan ke orbital anti-ikatan atau dari orbital non-ikatan 'nonbonding orbital( ke orbital antiikatan. Herjadinya transisi elektronik atau promosi elektron dari orbital ikatan ke orbital antiikatan tidak menyebabkan terjadinya disosiasi atau pemutusan ikatan5 karena transisi elektronik terjadi dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi dari pada vibrasi inti.
ada transisi elektronik inti-inti atom dapat dianggap berada pada posisi yang tepat. 1al ini dikenal dengan prinsip Branck-Condon. Eisamping itu dalam proses transisi ini tidak semua elektron ikatan terpromosikan ke orbital antiikatan. 2erdasarkan jenis orbital tersebut maka5 jenis-jenis transisi elektronik dibedakan menjadi empat macam5 yakni #( Hransisi Q U Q ( Hransisi R U R /( Hransisi n U R 4( Hransisi n U Q
;eterangan
O Q senya*a-senya*a yang memiliki ikatan tunggal O R senya*a-senya*a yang memiliki ikatan rangkap O n menyatakan orbital non-ikatan untuk senya*a-senya*a yang memiliki elektron bebas. O Q dan R merupakan orbital yang kosong 'tanpa elektron(5 orbital ini akan terisi elektron ketika telah atau bila terjadi eksitasi elektron atau perpindahan elektron atau promosi elektron dari orbital ikatan.
&nergi yang diperlukan untuk menyebabkan terjadinya transisi berbeda antara transisi satu dengan transisi yang lain. Hransisi Q ke Q memerlukan energi paling besar5 sedangkan energi terkecil diperlukan untuk transisi dari n ke R. ,ntuk memberikan gambaran dan memudahkan pemahaman tentang jenis transisi beserta perbandingan energi yang diperlukan dapat dilihat pada gambar berikut
ada gambar di atas transisi dari Q ke R sebenarnya tidak ada. Hransisi demikian dapat pula terjadi tapi sangat kecil sehingga tidak dapat diamati pada spektrum atau spektra. 3arena bertolak belakang dengan kaidah seleksi. ada setiap jenis transisi elektronik yang terjadi5 terdapat karakter dan melibatkan energi yang berbeda. Suatu kromofor dengan pasangan elektron bebas 'n( dapat menjalani transisi dari orbital non-ikatan 'n( ke orbital anti-ikatan5 baik pada obital sigma bintang 'T( maupun phi bintang'R(. Sedangkan5 kromofor dengan elektron ikatan rangap 'menghuni orbital phi( akan menjalani transisi dari orbital R ke orbital R. Eemikian seterusnya untuk jenis transisi yang lain. Ealam penentuan struktur molekul5 tansisi Q U Q tidak begitu penting karena puncak absorbsi berada pada daerah ultraviolet vakum yang berarti tidak terukur oleh peralatan atau instrumen pada umumnya. alaupun transisi RUR pada ikatan ganda terisolasi mempunyai puncak absorbsi di daerah ,6 vakum tetapi transisi RUR tergantung pada konjugasi ikatan ganda dengan suatu gugus fungsi substituen. =kibatnya transisi RUR pada ikatan ganda terkonjugasi mempunyai puncak absorbsi pada daerah ultraviolet dekat5 dengan panjang gelombang lebih besar dari 00 nm. Eengan demikian transisi yang penting dalam penentuan struktur molekul adalah transisi RUR serta beberapa transisi nUR dan nUQ. =naslisis menggunakan spektrofotometer ,65 senya*a-senya*a dengan kromofor yang sama5 misalnya sama-sama ada ikatan rangkap atau ada elektron bebas5 maka akan memberikan spektrum yang sama atau hampir sama *alaupun strkturnya molekulnya berbeda. Contoh dapat di lihat pada :ambar berikut.
ola pita absorpsi ,6 untuk dua senya*a dengan kromofor yang sama
Pengaru" ikatan kon$ugasi pada lmaks
Sesuai dengan uraian tentang transisi RUR pengaruh adanya ikatan konjugasi pada suatu struktur yang mempunyai ikatan R adalah menggesar l maks ke nilai yang lebih besar atau pergeseran batokromat. 1al ini dapat dilihat pada l maks etana dan beberapa poliena pada tabel
senya*a
lmaks 'nm(
&tena
#
#5/-butadiena
#
#5/5-heksatriena
#
#5/55-oktatriena
/04
erpanjangan ikatan rangkap tekonjugasi menggeser ;maks ke arah makin besar karena makin mudah menjalani terjadinya transisi RUR sehingga transisi ini hanya memerlukan energi yang kecil 'panjang gelombang besar(. Herjadinya pergeseran lmakskarena orbital R masing-masing ikatan R berinteraksi membentuk seperangkat orbital ikatan dan anti ikatan yang baru. Grbital-orbital baru tersebut mempunyai tingkat energi yang berbeda dengan orbital dalam ikatan ganda yang terisolasi. Eiagram skematik perbedaan pola transisi RU Rpada satu ikatan rangkap CJC dan ikatan rangkap CJC terkonjugasi ditunjukan pada :ambar berikut.
:ambar ola transisi elektronik suatu diena dan diena terkonjugasi
2ila sistem konjugasi semakin panjang atau jumlah ikatan rangkap terkonjugasi semakin banyak maka perbedaan energi antara keadaan dasar dengan keadaan tereksitasi yang melibatkan transisi RUR akan semakin kecil. Eengan demikian sistem konjugasi bertambah panjang maka energi yang diperlukan untuk transisi RUR semakin kecil5 sehingga puncak absorbsi akan terjadi pada panjang gelombang yang semakin besar. 3onjugasi yang cukup panjang dapat menggeser puncak absorbsi sampai ke panjang gelombang pada daerah sinar tampak sehingga suatu senya*a menjadi ber*arna. Sebagai contoh likopena yang menyebabkan tomat ber*arna merah. Ealam struktur likopena mempunyai sebelas ikatan rangkap terkonjugasi dengan l maks 0 nm. Struktur likopena dapar dilihat pada :ambar.
:ambar Struktur >ikopena5 )at pemberi *arna merah pada beberapa sayuran dan buah-buahan seperti tomat
erlu ditekankan5 makin panjang konjugasi makin tidak M aktif N daerah ,65 tetapi makin aktif pada daerah 6isible. +isalnya5 untuk delapan atau lebih ikatan rangkap terkonjugasi5 maka absorpsi maksimum pada poliena yang demikian mengabsorpsi secara kuat di daerah spektrum visible. Selain dengan perpanjangan sistem ikatan R5 adanya substituen tertentu yang juga dapat menggeser lmaks ke panjang gelombang yang lebih besar atau menyebabkan geseran batokromat. Substituen tersebut dapat berupa gugus atau atom5 misalnya gugus metil atau atom halogen. 3husus untuk konjugasi oleh metil dikenal sebagai "iperkon$ugasi.
Pengaru" pelarut pada lmaks
Suatu senya*a yang diukur atau akan ditentukan strukturnya biasanya dalam bentuk encer . elarut yang biasa digunakan pada spektrofotometer ,6 adalah pelarut yang tidak mengabsorbsi atau transparan pada panjang gelombang ,6. elarut yang biasa digunakan pada spektrofotometer adalah etanol karena sifatnya yang transparan terhadap ,6 di atas #0 nm. Selain itu heksana 'transparan di atas #0 nm(5 air 'transparan di atas 0( dan dioksana juga sering digunakan sebagai pelarut pada spektrofotometer ,6. =ir dan etanol termasuk pelarut polar sehingga dapat melarutkan senya*a-senya*a yang bersifat polar sedangkan heksana termasuk pelarut nonpolar sehingga dapat melarutkan senya*a-senya*a yang bersifat nonpolar5 sesuai prinsip &
3epolaran pelarut mempengaruhi ;maks karena kepolaran molekul biasanya berubah jika suatu elektron bergerak dari satu orbital ke orbital lainnya. engaruh pelarut biasanya mencapai hingga 0 nm jika digunakan pelarut senya*a-senya*a karbonil. ada umumnya transisi RUR menghasilkan keadaan tereksitasi yang lebih polar dari keadaan dasar molekul itu. 7nteraksi dipol-dipol antara molekul dalam keadaan tereksitasi dengan molekul-molekul pelarut yang polar5 menyebabkan tingkat energi molekul dalam keadaan tereksitasi menjadi turun. =kibatnya transisi RUR suatu molekul dalam pelarut polar memerlukan energi yang lebih kecil dari transisi RUR molekul itu dalam pelarut nonpolar. ergantian pelarut heksana dengan etanol menggeser l maks suatu senya*a ke nilai yang lebih besar dengan pergeseran sebesar #0"0 nm. ,ntuk membantu memahami bagaimana suatu pelarut polar dapat menstabilkan suatu keadaan tereksitasi5 dapat diambil contoh di sini adalah transisi RUR dalam alkena. ernyataan spesies pada keadaan dasar dan keadaan tereksitasi dengan konsep sederhana melalui struktur resonansinya sehingga membentuk spesies dipolar 'lihat :ambar(. 3ondisi struktur sebenarnya pada :ambar bukan sebagai keadaan tereksitasi tetapi memberikan kontribusi untuk suatu struktur keadaan tereksitasi.
:ambar Struktur resonansi keadaan dasar dan eksitasi untuk alkena
Hransisi nUR5 pada keton menunjukan pengaruh yang berla*anan. +olekul-molekul pelarut yang mampu mengadakan ikatan hidrogen berinteraksi lebih kuat dengan molekul pada keadaan dasar daripada dengan molekul pada keadaan tereksitasi. Hransisi nUR molekul keton dalam pelarut air atau etanol 'dalam pelarut polar( terjadi geseran biru 'geseran hipsokromat( atau transisi dalan kedua pelarut polar tersebut memerlukan energi yang lebih besar 'panjang gelombang lebih kecil( daripada transisi nUR molekul keton dalam pelarut heksana.
1al ini disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen antara molekul air a tau etanol dengan molekul keton pada keadaan dasar. =kibatnya transisi nUR molekul keton dalam pelarut air atau etanol memerlukan energi yang lebih besar 'lmaks yang lebih kecil(.
