Transcript KIMIA ANALISIS II - Farmasi Carbon 2012

Kimia Analisis II
Prof. Dr. Sudibyo Martono, M.S., Apt.
2013, KA-II ke-3+4
1
Materi Kuliah
 Analisis Kuantitatif
 Instrumentasi
 Aplikasi Spektrofotometri
- untuk senyawa tidak berwarna
- untuk senyawa berwarna
 Manfaat nilai A11 cm untuk analisis
2013, KA-II ke-3+4
2
Analisis Kuantitatif
Spektrofotometri
2013, KA-II ke-3+4
3
Spektrofotometri
Analisis Kuantitatif
2013, KA-II ke-3+4
4
Dasar Analisis Kuantitatif
Hukum Lambert-Beer
A=
 P0 
   logT
log 
10  P 


A=bc
2013, KA-II ke-3+4
5
Lambert’s Law of Absorption
Lambert described how intensity changes with distance
in an absorbing medium.
• The intensity I0 if a beam of light decreases exponentially as it passes though a
uniform absorbing medium with the linear decay constant α.
Restatement: In a uniform absorbing medium, the intensity of a beam of light
decreases by the same proportion for equal path lengths traveled.
• The linear decay constant α is a characteristic of the medium. It has units of
reciprocal length. α is the path length over which the intensity is attenuated to 1/e.
l
α
I0
I
I ( x)  I 0e
I(x)
 x
 l
The distance traveled through the medium is called
the path length.
d I   I d x
I  I 0e
x
2013, KA-II ke-3+4
I  I 0e
Johann Heinrich Lambert
1728-1777
 x
dI
dx
I
I0
  I
e
 x
6
Photo: http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/PictDisplay/Lambert.html
HK. Lambert-Beer
A = - log T =  b c
Hukum tersebut diturunkan dengan
asumsi :
1. Radiasi sinar datang adalah
monokromatis
2. Zat pengabsorpsi bereaksi tidak
saling tergantung pada proses
absorpsi
2013,
KA-II ke-3+4
7
Lanjutan…
3. Absorpsi terjadi dalam volume
merata
4. Degradasi energi berjalan cepat
(tidak ada fluorescensi)
5. Indeks bias tidak tergantung pada
konsentrasi (namun pada konsentrasi tinggi, keadaan tersebut tidak
benar)
2013, KA-II ke-3+4
8
2013, KA-II ke-3+4
9
2013, KA-II ke-3+4
10
2013, KA-II ke-3+4
11
2013, KA-II ke-3+4
12
UV-VIS 2013
13
Mengapa pembacaan Absorban tidak
boleh lebih dari
satu
2013, KA-II ke-3+4
14
The Magnitude of Molar absorptivity is 0 to around 105
 = 0.87 x 1020 x P x a
P: transition probability (0 to 1)
a: cross sectional target area in square centimeters
(for organic molecules, this number is around 10-15 cm2).
Forbidden transition,
Allowed transition,
Weak absorption,

Strong absorption, 
2013, KA-II ke-3+4
P = 0.01;  < 103
P = 0.1 to 1
= 103 L/ (mol*cm)
= 104 to 105 L/ (mol*cm)
15
Penyimpangan Hk. Lambert-Beer
Hukum ini dipenuhi
apabila konsentrasi zat
 10-2 Molar
Penyimpangan hukum Lambert-Beer dapat
diakibatkan oleh :
1. Keterbatasan alat
2. Efek keseimbangan kimia
2013, KA-II ke-3+4
16
1. Keterbatasan alat
1. Radiasi nyasar yang mencapai detektor
2. Terjadi perubahan sensitivitas detektor
3. Fluktuasi tenaga sumber radiasi dan
sistem amplifikasi detektor
2013, KA-II ke-3+4
17
2. Kesetimbangan kimia
Zat pengabsorpsi berada dalam
kesetimbangan
HB
H

Ka 
+
+B
-

[ H ][ B ]
[ HB ]
HB = asam lemah
Larutan dibufer dan larutan tidak dibufer ?
2013, KA-II ke-3+4
18
Fenobarbital
O
C
NH
C
C
C
NH
H 3 C -H 2 C
2013, KA-II ke-3+4
O
O
19
Fenobarbital
dalam larutan bufer pH 9,2
O
C
Auksokrom
NH
H 3 C -H 2 C
_
C
C
C
N
O
2013, KA-II ke-3+4
O
Kromofor20
Spektrum Fenobarbital
Ultraviolet Spectrum
O
O
C
H3C-H2C
C
NH
NH
C
C
H 3 C -H 2 C
_
O
_
C
C
CN
O
O
C
N
O
2013, KA-II ke-3+4
21
Fenobarbital
O
C
NH
C
C
C
NH
H 3 C -H 2 C
2013, KA-II ke-3+4
O
O
22
Rumus Pendekatan
1%
E 1 cm
Nilai E tersebut harus dinyatakan:
- pada pelarut tertentu
- pada  tertentu
2013, KA-II ke-3+4
23
Rumus Pendekatan
A=bc
=
UV-VIS 2013
A
1%
1cm
x
BM
10
M-1. cm-1
24
Absorbans vs Pelarut
Bagaimana pelarut berpengaruh
terhadap intensitas absorpsi
???
2013, KA-II ke-3+4
25
Fenol dalam NaOH
OH
ONa
N aO H
2013, KA-II ke-3+4
26
Lanjutan…
ONa
2013, KA-II ke-3+4
O - N a+
27
Fenileprin
NaOH
2013, KA-II ke-3+4
HCl
28
Anilin vs Pelarut
NH2
1
10 mg/L dlm etanol
2
200 mg/L dlm 0,1N HCl
3
10 mg/L dlm (1+99) NaOH
2013, KA-II ke-3+4
29
Anilin dalam HCl
NH2
N H 3C l
HCl
2013, KA-II ke-3+4
30
UV Excitation of 1,3-butadiene
*

1,3-butadiene
2013, KA-II ke-3+4
31
Benzen kromofor
A1%1 cm
2013, KA-II ke-3+4
32
Pemilihan Pelarut
Pelarut yang digunakan
pada penelitian Spektrofotometri
harus :
- dapat melarutkan sampel
- mentransmisikan sinar pada
daerah  yang diperiksa
2013, KA-II ke-3+4
33
Lower Transparency Limits of Solvents
Used in Ultraviolet
Solvent
(high purity)
Acetone
Benzene
Carbon tetrachloride
Carbon disulfide
Chloroform
Cyclohexane
Dichloromethane
2013, KA-II ke-3+4
Dioxane
Transparency
Limit, nm
330
285
265
375
245
215
235
225
34
Lower Transparency Limits of Solvents
Used in Ultraviolet
Solvent
(high purity)
Ethanol 95 %
Ethyl ether
iso-Octane
Isopropanol
Methanol
Pyridine
Water
2013, KA-II ke-3+4
Xylene
Transparency
Limit, nm
205
205
215
215
215
305
200
295
35
Absorban & Transmitans
Bagaimana seharusnya kita
membaca :
Pada rentang nilai berapa ?
Haruskah pada maks ?
2013, KA-II ke-3+4
36
Absorban & Transmitan
Untuk optimumnya dibaca pada nilai :
Absorban
0,2 - 0,8
Transmitan
65 % - 15 %
Bagaimana dengan nilai di luar rentang tersebut ?
2013, KA-II ke-3+4
37
Kesalahan Fotometri
Di bawah kondisi terbaik, ketepatan
prosedur fotometri masih dibatasi
oleh dua hal :
- Absorbans rendah
- Absorbans tinggi
2013, KA-II ke-3+4
38
Absorbans di maks ???
2013, KA-II ke-3+4
39
40
2013, KA-II ke-3+4
The best range of this spectrophotometer is A=0.1 to
A=1.0, because of lower errors. A=0.4 is best.
Transmitan 65 – 15 %
2013, KA-II ke-3+4
42
Absorban vs indeks bias
A
εbcn
n
2
2

2
A = Absorban
ε = koefisien ekstingsi molar (M-1.cm-1)
b = tebal larutan (kuvet) (cm)
C = konsentrasi larutan (Molar, M)
n = indeks bias larutan
2013, KA-II ke-3+4
43
Koef. korelasi, r ≥ 0,999
Make a dilution series of a known quantity of analyte
and measure the Absorbance. Plot concentrations v.
Absorbance.
What concentration do you think the unknown
sample is ?
Instrumen
2013, KA-II ke-3+4
46
Spectrophotometer
alat yang digunakan untuk
mempelajari
absorpsi atau emisi
radiasi elektromagnetik
sebagai fungsi
panjang gelombang
2013, KA-II ke-3+4
47
Sumber energi radian
- bahan ~ pemanasan listrik ?
- proses emisi foton ?
Sumber radiasi ideal untuk
pengukuran absorpsi :
mengemisikan spektrum kontinu,
dengan :
- intensitas tinggi
- intensitas seragam
2013, KA-II ke-3+4
48
Lanjutan….
Namun
intensitas sumber energi yang
sebenarnya bervariasi
dengan nilai 
2013, KA-II ke-3+4
49
Light Sources
UV Spectrophotometer
1.
Hydrogen Gas Lamp
2.
Mercury Lamp
Visible Spectrophotometer
1.
Tungsten Lamp
InfraRed (IR) Spectrophotometer
1.
Carborundum (SIC)
Spektrofotometer
2013, KA-II ke-3+4
51
Conventional Spectrophotometer
Schematic of a conventional single-beam spectrophotometer
Monokromator
2013, KA-II ke-3+4
53
Prisma
2013, KA-II ke-3+4
54
2013, KA-II ke-3+4
55
Effective Bandwidth
2013, KA-II ke-3+4
56
Bandwidth vs Intensity
2013, KA-II ke-3+4
57
Conventional Spectrophotometer
Schematic of a conventional single-beam spectrophotometer
Pengukuran Single beam
mutlak memerlukan pensuplai energi
yang stabil
Pensuplai energi tak stabil :
Dapat mengakibatkan intensitas
radiasi sinar datang P0 bervariasi
2013, KA-II ke-3+4
59
Lanjutan…..
Variasi dapat terjadi :
antara waktu standardisasi instrumen
dan waktu pengukuran intensitas
sinar yang ditransmisikan P
berakibat
Kesalahan pengukuran
2013, KA-II ke-3+4
60
Conventional Spectrophotometer
Optical system of a double-beam spectrophotometer
2013, KA-II ke-3+4
62
2013, KA-II ke-3+4
63
2013, KA-II ke-3+4
64
2013, KA-II ke-3+4
65
Broad spectra
• Overlapping vibrational and rotational
peaks
• Solvent effects
2013, KA-II ke-3+4
66
2013, KA-II ke-3+4
67
2013, KA-II ke-3+4
68
2013, KA-II ke-3+4
69
2013, KA-II ke-3+4
70
2013, KA-II ke-3+4
71
Terima Kasih
2013, KA-II ke-3+4
72
Aplikasi Spektrofotometri
Penetapan Kadar
Senyawa Obat
Secara
Spektrofotometri Ultraviolet
2013, KA-II ke-3+4
73
PK. Meloksikam
Sifat fisika-kimia ?
Adakah kromofor dan auksokrom ?
2013, KA-II ke-3+4
74
2013, KA-II ke-3+4
75
Spektrum Meloksikam
363 nm
2013, KA-II ke-3+4
76
205 nm
363 nm
2013, KA-II ke-3+4
77
UV Spectrum Meloksikam
205 nm
363 nm
2013, KA-II ke-3+4
78
Hasil kurva baku Meloksikam
Y = [ 0.054 + 0.001 ] X – [ 0.008 + 0.003]
r = 0.999
2013, KA-II ke-3+4
79
2013, KA-II ke-3+4
80
Hasil penetapan
2013, KA-II ke-3+4
81
Aplikasi Spektrofotometri
Penetapan Kadar
Senyawa Obat
Secara
Spektrofotometri Visibel
2013, KA-II ke-3+4
82
PK. Nitrit
Secara
Spektrofotometri Visibel
2013, KA-II ke-3+4
83
2013, KA-II ke-3+4
84
2013, KA-II ke-3+4
85
2013, KA-II ke-3+4
86
2013, KA-II ke-3+4
87
2013, KA-II ke-3+4
88
Terima Kasih
2013, KA-II ke-3+4
89
Aplikasi Spektrofotometri
Penetapan Kadar
Senyawa Obat
Secara
Spektrofotometri Ultraviolet
2013, KA-II ke-3+4
90
Sulfadiazin
N
O
H 2N
S
O
NH
N
 = 270 nm
2013, KA-II ke-3+4
91
Rumus Pendekatan
1%
E1cm
Pada pelarut dan  tertentu
2013, KA-II ke-3+4
92
Apa Manfaat
A
1%
1cm
Untuk Analisis Kuantitatif
???
2013, KA-II ke-3+4
93
Sulfadiazin
Dalam etanol p.a, Sulfadiazin
memiliki
maks 270 nm dengan
1%
A 1cm
Nilai A
2013, KA-II ke-3+4
1%
1cm
= 844
94
Perkiraan Nilai Absorban
Berdasarkan
Perhitungan Teorits Dari Nilai
A
1%
1cm
dalam literatur
2013, KA-II ke-3+4
95
Larutan induk Sulfadiazin 100 mg/100 mL (= 1 µg/µL)
Dipipet …. µL larutan induk, masukkan ke labu
25,0 mL. Tambahkan etanol ad 25,0 mL.
No.
Li (µL)
Tambahan etanol
Kadar
Absorban
(mL)
(mg/25mL)
teoritis
1
50
24,950
0,05
2
100
24,900
0,10
3
150
24,850
0,15
4
200
24,800
0,20
5
250
24,750
0,25
Y=bX+a
2013, KA-II ke-3+4
0,169
0,338
0,506
0,675
0,844
r = …… ?
96
Nilai Absorban Nyata
Berdasarkan
Hasil Pengukuran Pada Spektrofofometer
pada Nilai  maks
2013, KA-II ke-3+4
97
Larutan induk Sulfadiazin 100 mg/100 mL (= 1 µg/µL)
Dipipet …. µL larutan induk, masukkan ke labu
25,0 mL. Tambahkan etanol ad 25,0 mL.
No.
Li (µL)
Tambahan etanol
Kadar
Absorban
(mL)
(mg/25mL)
nyata
1
50
24,95
0,05
2
100
24,90
0,10
3
150
24,85
0,15
4
200
24,80
0,20
5
250
24,75
0,25
Y = 3,404 X - 0,001
2013, KA-II ke-3+4
0,170
0,337
0,512
0,679
0,850
r = 0,9999
98
Aplikasi Spektrofotometri
Penetapan Kadar
Senyawa Obat
Secara
Spektrofotometri Visibel
2013, KA-II ke-3+4
99
Sulfadiazin
N
O
H 2N
S
O
NH
N
 = 270 nm
2013, KA-II ke-3+4
100
NaNO2 / HCl  HNO2 + NaCl
N
O
NaNO2 / HCl +
H 2N
S
NH
O
N
Sulfadiazin
N
O
Cl
N
+
N
S
O
NH
N
Sisa HNO2 dihilangkan dgn:
pe + an NH4SO3H ; pemanasan, atau Urea [ CO(NH2)2 ]
2013, KA-II ke-3+4
101
N H -C H 2 -C H 2 -N H 2 . 2 H C l
N
O
+
Cl N
+
N
S
NH
O
N
NED.2HCl
N
O
H 2 N -C H 2 -C H 2 -H N
N
N
S
NH
O
N
 = 545 nm
Spektrofotometri visibel
2013, KA-II ke-3+4
102
Bagaimana Cara
Mengalisis Campuran
Dua Senyawa
???
2013, KA-II ke-3+4
103
Two-Component Mixture
A
B
A+B
A+B
A
B
Example of a two-component mixture with little spectral overlap
2013, KA-II ke-3+4
104
Two-Component Mixture
X
X
Y
X+Y
X+Y
Y
Example of a two-component mixture with significant spectral
overlap
2013, KA-II ke-3+4
105
2013, KA-II ke-3+4
106
2013, KA-II ke-3+4
107
2013, KA-II ke-3+4
108
Terima Kasih
E-mail: [email protected]
2013, KA-II ke-3+4
109
2013, KA-II ke-3+4
110