MAKALAH KIMIA ANALISIS II SPEKTROFOTOMETRI ULTRA VIOLET DAN SINAR TAMPAK
DOSEN PENGAMPU : BAMBANG WIJIANTO M.Sc.,Apt DISUSUN OLEH : KELOMPOK : III (TIGA) ANGG ANGGOT OTA A
: 1. WAH WAHYU EL ELIZ IZA A (I21 (I2111 1110 1001 01)) 2. TUTUT RAHMAWATI (I21111009) 3. SRI MULYANA (I21111012) 4. SRI RAHAYU (I21111014) 5. ILHAM ISWAHYUDI (I211110)
PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2012 CP : WAHYU ELIZA (0857 5071 1201)
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat karunia-Nya penulis mampu mampu menyelesaika menyelesaikan n makalah makalah dengan dengan judul judul Spektrofoto Spektrofotometri metri Sinar Sinar Tampak Tampak dan Ultraviolet . Makalah Spektrofotometri Sinar Tampak dan Ultraviolet ini merupakan tugas mata kuliah Kimia analitik II. Melalui makalah yang berjudul Spektrofotometri Sinar Tampak dan Ultraviolet ini yang diharapkan dapat menunjang nilai penulis di dalam mata mata kuli kuliah ah Kimi Kimiaa anal analit itik ik II. II. Sela Selain in itu, itu, deng dengan an hadi hadirn rny ya maka makala lah h ini ini dapa dapatt memberikan informasi yang dapat menjadi pengetahuan baru bagi pembacanya. Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak bambang wijianto M.Sc.,Apt. selaku dosen pengampu serta kepada seluruh pihak yang terlibat di dalam penulisan makalah Spektrofotometri Sinar Tampak dan Ultraviolet ini. Ultraviolet ini. Penulis Penulis menyadari menyadari bahwa, masih banyak kesalahan dan kekurangan kekurangan di dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstru konstrukti ktiff untuk untuk kesemp kesempurn urnaan aan makalah makalah ini di masa masa yang yang akan akan datang datang.. Semoga Semoga makalah ini dapat bermanfaat.
Pontianak, 15 september 2012
Penulis
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. iii BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar
Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2
Tujuan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.. .. 1 BAB II PEMBAHASAN 2.1
Sejarah UV-VIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2
Pengertian Spektrofotometri UV-VIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
2.3
Kegunaan Spektrofotometri UV-VIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
2.4
Analisis Sampel Spektroskopi UV-VIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.5
Cara Kerja Spektrofotometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
2.6
Penyerapan Sinar Ultraviolet dan Sinar Tampak Oleh Molekul . . . . . . . . . 8
2.7
Instrumen UV-VIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.8
Parameter Instrumen Spektroskopi UV-VIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
BAB III PENUTUP 3.1
Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
ii DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 eksitasi elektron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Gambar 1.2 panjang gelombang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Gambar 1.3 sinar tampak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Gambar 1.4 spektrum UV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Gambar 1.5 Spektrum absorpsi UV/Vis unsur Ce, Nd, Pr dan Sm . . . . . . . . . . . . . .10 Gambar 1.6 Tris(5-nitro-6-amino-1,10-phenanthroline)iron(II) . . . . . . . . . . . . . . . 10 Gambar 1.7 instrumen spektrofotmetri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Gambar 1.8 Lampu wolfram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Gambar 1.9 Lampu deuterium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Gambar 1.10 monokromator prisma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Gambar 1.11 monokromator kisi difraksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Gambar 1.12 mekanisme single beam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Gambar 1.13 mekanisme double beam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Gambar 1.14 resolusi spektral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Gambar 1.15 akurasi dan presisi panjang gelombang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Gambar 1.16 stray light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Gambar 1.17 Rata-rata titik dari data mengurangi gangguan. . . . . . . . . . . . . . . . . .17 Gambar 1.18 drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Benda bercahaya seperti matahari atau bohlam listrik memancarkan spektrum yang lebar terdiri atas panjang gelombang. Panjang gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengaruhi selaput pelangi mata manusia dan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan ketampakan (vision). Dalam analisis secara spektrofotometri terdapat tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu daerah UV (200 – 380 nm), daerah visible (380 – 700 nm), daerah inframerah (700 – 3000 nm) (Khopkar 1990). 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. Sedangkan peralatan yang digunakan dalam spektrofometri disebut spektrofotometer. Cahaya yang dimaksud dapat berupa cahaya visibel, UV dan inframerah, sedangkan materi dapat berupa atom dan molekul namun yang lebih berperan adalah elektron yang ada pada atom ataupun molekul yang bersangkutan. Para kimiawan telah lama menggunakan bantuan warna sebagai bantuan dalam mengenali zat-zat kimia. Spektrofotometri dapat dianggap sebagai suatu perluasan pemeriksaan visual yang dengan studi lebih mendalam dari absorpsi energi radiasi oleh macam-macam zat kimia memperkenankan dilakukannya pengukuran ciriciri serta kuantitatifnya dengan ketelitian lebih besar.
1.2
Tujuan a.
Mengetahui Komponen Spektrofotometer UV/VIS.
b.
Mengetahui Fungsi dari Bagian-Bagian Spektrofotometer UV/VIS.
c.
Mengetahui Keuntungan Analisis Secara Spektrofotometer UV/VIS 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Sejarah UV-VIS
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 (19002004), Namun, 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 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 ganda, yang dengan kolaborasi dari Perusahaan Instrumen Amerika, dipamerkan pada Konferensi 1956 Tickets Pittburgh sebagai AMINO-Bowman SPF.
Di pertengahan abad ke-19, kimiawan Jerman Robert Wilhelm Bunsen (18111899) fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824- 1887) bekerjasama mengembangkan spektrometer menemukan 2 unsur baru: rubidium dan cesium. 2 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.
2.2
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 ultra-violet 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 jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terdapat dalam larutan tersebut. 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. 3
2.3
Kegunaan Spektrofotometri UV-VIS
Kegunaan
dari
spektrofotometer
UV/VIS
adalah
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.
2.4
Analisis Sampel Spektroskopi UV-VIS
Spektrofotometer UV-VIS dapat digunakan untuk : 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 organic. b. Analisis Kuantitatif Penggunaan sinar UV dalam analisis kuantitatif memberikan beberapa keuntungan, diantaranya ; •
Dapat digunakan secara luas
•
Memiliki kepekaan tinggi
•
Keselektifannya cukup baik dan terkadang tinggi
•
Ketelitian tinggi
•
Tidak rumit dan cepat
Adapun langkah-langkah utama dalam analisis kuantitatif adalah ;
• Pembentukan warna ( untuk zat yang yang tak berwarna atau warnanya kurang kuat ), • Penentuan panjang gelombang maksimum, 4 • Pembuatan kurva kalibrasi, •
Pengukuran konsentrasi sampel.
Radiasi ultraviolet memiliki panjang gelombang kurang dari 200 nm adalahsulit untuk menangani, dan jarang digunakan sebagai alat rutin untuk analisis struktural.
Gambar 1.1 eksitasi elektron 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". 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 :
Gambar 1.2 panjang gelombang
Gambar 1.3 sinar tampak 5 •
Violet : 400 - 420 nm
•
Indigo : 420 - 440 nm
•
Biru
•
Hijau : 490-570 nm
•
Kuning: 570-585 nm
•
Oranye: 585-620 nm
•
Merah : 620-780 nm
: 440-490 nm
Gambar 1.4 spektrum UV. Analisis ini dapat digunakan yakni dengan penentuan absorbansi dari larutansampel 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
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: 6 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 Kuvet yang biasa digunakan adalah dari bahan gelas atau kuarsa. Dibandingkan 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 pengenceran atau pemekatan) Sama seperti pHmeter, untuk mengatasi kesalahan pada pemakaian spektrofotometer UV-VIS maka perlu dilakukan kalibrasi. Kalibrasi dalam spektrofotometer UV-VIS dilakukan dengan menggunakan blangko: Setting nilai absorbansi = 0 Setting nilai transmitansi = 100 %
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 periodik selang waktu per 30 menit. Dengan adanya proses kalibrasi pada spektrofotometer UV-VIS ini maka akan membantu pemakai untuk memperoleh hasil yang akurat dan presisi.
2.5
Cara Kerja Spektrofotometer
Spektrum elektromagnetik terdiri dari urutan gelombang dengan sifat-sifat yang berbeda. Kawasan gelombang penting di dalam penelitian biokimia adalah ultra lembayung (UV, 180-350 nm) dan tampak (VIS, 350-800 nm). Cahaya di dalam kawasan ini mempunyai energi yang cukup untuk mengeluarkan elektron valensi di 7 dalam molekul tersebut (Keenan 1992). Penyerapan sinar UV-Vis dibatasi pada sejumlah gugus fungsional atau gugus kromofor yang mengandung elektron valensi dengan tingkat eksutasi rendah. Tiga jenis elektron yang terlibat adalah sigma, phi, dan elektron bebas. Kromofor-kromofor organik seperto karbonil, alkena, azo, nitrat, dan karboksil mampu menyerap sinar ultraviolet dan sinar tampak. Panjang gelombang maksimumnya dapat berubah sesuai dengan pelarut yang digunakan. Auksokrom adalah gugus fungsional yang mempunyai elektron bebas nseperti hidroksil, metoksi, dan amina. Terkaitnya gugus kromofor akan mengakibatkan pergeseran pita absorpsi menuju ke panjang gelombang yang lebih besar dan disertai dengan peningkatan intensitas (Hart 2003). Ketika cahaya melewati suatu larutan biomolekul, terjadi dua kemungkinan. Kemungkinan pertama adalah cahaya ditangkap dan kemungkinan kedua adalah cahaya di scattering . Bila energi dari cahaya (foton) harus sesuai dengan perbedaan energi dasar dan energi eksitasi dari molekul tersebut. Proses inilah yang menjadi dasar pengukuran absorbansi dalam spektrofotometer (Aisyah 2009). Cara
kerja
spektrofotometer
dimulai
dengan
dihasilkannya
cahaya
monokromatik dari sumber sinar. Cahaya tersebut kemudian menuju ke kuvet (tempat sampel/sel). Banyaknya cahaya yang diteruskan maupun yang diserap oleh larutan akan dibaca oleh detektor yang kemudian menyampaikan ke layar pembaca (Hadi 2009) Larutan yang akan diamati melalui spektrofotometer harus memiliki warna tertentu. Hal ini dilakukan supaya zat di dalam larutan lebih mudah menyerap energi cahaya yang diberikan. Secara kuantitatif, besarnya energi yang diserap oleh zat akan identik dengan jumlah zat di dalam larutan tersebut. Secara kualitatif, panjang gelombang dimana energi dapat diserap akan menunjukkan jenis zatnya (Cahyanto 2008). 2.6
Penyerapan Sinar Ultraviolet dan Sinar Tampak Oleh Molekul
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
8 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 senyawa-senyawa yang mengandung gugus pengabsorbsi. Ada tiga macam proses penyerapan energy ultraviolet dan sinar tampak yaitu: 1. Penyerapan oleh transisi electron ikatan dan electron anti ikatan ( electron sigma (σ) ,elektron phi(π),dan electron yang tidak berikatan atau non bonding electron (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. 2. Penyerapan yang melibatkan electron 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. a. 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 yaitu Mn 7+ dalam senyawa KmnO4. 9 b. 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 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 1.5 Spektrum absorpsi UV/Vis unsur Ce, Nd, Pr dan Sm 3. Penyerapan oleh perpindahan muatan 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-6-amino-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 dengan absorptivitas molar (ε) sebesar 1,39 x 104.
Gambar 1.6 kompleks Tris(5-nitro-6-amino-1,10-phenanthroline)iron(II) Suatu komplek memperlihatkan 15etector perpindahan muatan, jika salah satu komponennya mempunyai sifat penyumbang 15etector(electron donor), maka komponen lain yang bersifat penerima 15etector(electron acceptor). Umumnya, didalam charge-transfer komplek yang melibatkan ion logam, logam bertindak 10 sebagai akseptor 15etector. Kecuali didalam kompleks besi (II) o-fenantrolin atau tembaga (I) o-fenantrolin, ligan merupakan akseptor 15etector dan ion logam sebagai donoe 15etector.
2.7
Instrumen UV-VIS
Spektrofotometer
sesuai
dengan
namanya
adalah alat yang terdiri dari 15etector15ter dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkam sinar dari 15etector dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan
atau
yang
diarbsorbsi.
Jadi
spektrofotometer digunakan untuk mengukur 15etect secara 15etector jika 15etect 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 untuk larutan sample dan blanko ataupun pembanding. Spektrofotometer terdiri dari : •
Sumber cahaya.
•
Monokromator.
•
•
Kompartemen sampel.
•
Detektor dan pengukur intensitas cahaya.
Skema konstruksi spektrofotometer
Secara sederhana Instrumen spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari: sumber cahaya – monokromator – sel sampel – 16etector – read out (pembaca).
11
Gambar 1.7 instrumen spektrofotmetri
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 – 2200 nanometer (nm).
Gambar 1.8 Lampu wolfram
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 1.9 Lampu deuterium
2.
Monokromator Monokromator polikromatis
adalah
menjadi
alat
yang
beberapa
berfungsi komponen
untuk
menguraikan
cahaya
panjang
gelombang
tertentu
(monokromatis) yang bebeda (terdispersi).
12 Ada 2 macam monokromator yaitu : A. Prisma
Gambar 1.10 monokromator prisma B. Grating (kisi difraksi)
Gambar 1.11 monokromator kisi difraksi Keuntungan 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 13 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 syaratsyarat sebagai berikut :
4.
•
Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya.
•
Permukaannya secara optis harus benar- benar sejajar.
•
Harus tahan (tidak bereaksi) terhadap bahan- bahan kimia.
•
Tidak boleh rapuh.
•
Mempunyai bentuk (design) yang sederhana.
Detektor Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan
mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor : •
Kepekaan yang tinggi
•
Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi
•
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 14 cuvet. Blanko, larutan standar dan contoh diperiksa secara bergantian
Gambar 1.12 mekanisme single beam 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.
Gambar 1.13 mekanisme double beam 2.8
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).
15
Gambar 1.14 resolusi spektral 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 hasil pengukuran antara instrumen yang satu dengan yang lainnya.
Gambar 1.15 akurasi dan presisi panjang gelombang
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 bias negatif dalammenanggapi instrumen dan akhirnya adalah faktor pembatas untuk absorbansi, dan dengan demikian konsentrasi, yang dapat diukur (akhirnya penyimpangan dalam pembacaan data absorbansi
16
Gambar 1.16 stray light b. Noise Gangguan ini mempengaruhi ketepatan pengukuran, untuk satu pengukuran, mungkin termasuk kesalahan dalam akurasi juga. Kesalahan total
pada setiap
absorbansi adalah jumlah dari kesalahan
karena
penyimpangan cahaya dan gangguan(gangguan foton dan gangguan elektronik).
Gambar 1.17 Rata-rata titik dari data mengurangi gangguan.
c. Drift Penyimpangan
(drift)
pada
umumnya
merupakan
hasil
dari variasi
intensitas lampu antara pengukuran. Perubahan elektronik instrumen juga dapat menyebabkan penyimpangan.
Gambar 1.18 drift
17
BAB III KESIMPULAN DAN SARAN 3.1
KESIMPULAN
1. Spektrofotometri pada UV-VIS adalah suatu metode analisa yang 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
18 DAFTAR PUSTAKA
Aisyah. 2008. Spektrofotometer. Farmasi UNHAS. Cahyanto.
2008.
Tinjauan
Spektrofotometer.
Xains
Info.
http://xains-
info.blogspot.com/2008/08/tinjauan-spektrofotometer.html (13 september 2012). Hadi,A. 2005. Prinsip Pengelolaan pengambilan sampel lingkungan. PT. Gramedia : Jakarta. Hart, L.,E. Craine dan Harold. 2003. Kimia Organik. Erlangga : Jakarta. Keenan, C. 1998. Ilmu Kimia Untuk Universitas Edisi 6. Erlangga : Jakarta. Khopkar,S. 2007. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press : Jakarta.
19
