S

PEKTROFOTOMETRI

TIM DOSEN KIMIA DASAR FTP UB UV-V

IS

P RINSIP S PEKTROMETRI   Larutan sampel dikenai radiasi elektromagnetik, sehingga menyerap energi / radiasi materi (atom/molekul)  terjadi interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan Jumlah intensitas radiasi yang diserap oleh larutan sampel dikonversi dengan konsentrasi analit  data kuantitatif

S PEKTROMETRI Berdasarkan jenis materi yang berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik, dibagi :  Spektrometri molekul  radiasi elektromagnetik berinteraksi dengan molekul  Contoh : NMR, IR, UV-Vis, XRD Spektrometri atom  radiasi elektromagnetik berinteraksi dengan atom Contoh : AAS, AFS

    Spektrofotometer  spektrometer + fotometer Spektrometer  menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu Fotometer  alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorpsikan Spektrofotometer  untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan.

S PEKTROFOTOMETRI

 Analisis spektrofotometri : analisis kimia yang didasarkan pada pengukuran intensitas warna larutan yang akan ditentukan konsentrasinya dibandingkan dengan larutan standar, yaitu larutan yang telah diketahui konsentrasinya.  Penentuan konsentrasi didasarkan pada absorpsimetri, yaitu metode analisis kimia yang didasarkan pada pengukuran absorpsi (serapan) radiasi gelombang elektromagnetik.

Spektrofotometri

 Spektrofotometri adalah pengukuran konsentrasi larutan dengan menggunakan instrumen  Spektrofotometer : instrumen yang digunakan untuk mengukur jumlah cahaya yang diserap atau intensitas warna yang sesuai dengan panjang gelombang  Pengukuran kuantitatif dari cahaya yang diserap terukur dalam bentuk Transmitansi dan absorbansi tersebut.

Radiasi Elektromagnetik

V = Wave Number (cm -1 ) l = panjang gelombang (nm -1 ) C = kecepatan cahaya = 3 x 10 10 cm/sec. u = frekuensi (Hz) V =  C    Energi foton : C   = C  h (Tetapan Planck) = 6.62 x 10 27 (Erg  sec) C = u 

Sifat spektra, aplikasi dan interaksi radiasi elektromagnetik Kcal/mol 9.4 x 10 7 9.4 x 10 9.4 x 10 3 1 Energy eV 4.9 x 10 6 4.9 x 10 4.9 x 10 2 0 9.4 x 10 -1 4.9 x 10 -2 Wave Number V cm -1 3.3 x 10 10 3.3 x 10 3.3 x 10 6 4 Wavelength λ Frequenc y υ Type Radiation Type spectroscopy cm 3 x 10 -11 3 x 10 -7 Hz 10 21 10 17 Gamma ray X-ray Gamma ray emission X-ray absorption, emission 3 x 10 -5 10 15 Ultra violet Visible UV absorption Type Quantum Transition Nuclear Electronic (inner shell) Electronic (outer shell) 3.3 x 10 2 3 x 10 -3 10 13 Infrared IR absorption Molecular vibration Molecular rotation 9.4 x 10 9.4 x 10 -3 -7 4.9 x 10 4.9 x 10 -4 -8 3.3 x 10 3.3 x 10 0 -4 3 x 10 3 x 10 -1 3 10 10 11 7 Micro wave Radio Microwave absorption Nuclear magnetic resonance Magnetically induced spin states

Spektrum Elektromagnetik

Tipe Radiasi

gamma-rays X-rays ultraviolet

visible

near-infrared infrared microwaves radio waves

Frekuensi (Hz)

10 20 -10 24 10 17 -10 20 10 15 -10 17

4-7.5x10

14

1x10 14 -4x10 14 10 13 -10 14 3x10 11 -10 13 <3x10 11

Panjang Gelombang

<1 pm 1 nm-1 pm 400 nm-1 nm

750 nm-400 nm

2.5 µm-750 nm 25 µm-2.5 µm 1 mm-25 µm >1 mm

warna yang teramati Warna yang diserap Panjang gelombang

Green Blue-green Violet Red-violet Red Orange Yellow Red Orange-red Yellow Yellow-green Green Blue Violet

700 nm 600 nm 550 nm 530 nm 500 nm 450 nm 400 nm

Dasar pengukuran Spektrofotometer

Hukum Lambert Beer

– hubungan linear antara absorbansi dengan konsentrasi zat yang diserap

A = abc

A : absorbance “ a ” is molar absorptivity L/[(mole)(cm)] dalam “ b ” : panjang kuvet dalam cm

Diameter kuvet atau tempat sampel = jarak cahaya yang melalui sampel yang diserap

“ c ” konsentrasi sampel dalam (mol/L)

Hubungan Transmitansi dan Absorbansi

Transmitansi : T = I/I o

I : intensitas cahaya setelah melewati sampel Io : intensitas cahaya awal

Hubungan Absorbansi dengan %T : A = -logT = -log(I/ I o )

T= (I/I o ) = 10 -A %T = (I/I o ) x 100 A = -logT = log(1/T)

If %T = 95%, then

Contoh :

A = log(100/95) = log(1/.95) = -log(.95)

A = 0.02227

Penyimpangan Hk Lambert-Beer

   Larutan pekat pada konsentrasi larutan yang terlalu pekat, Absorbansi yang terbaca terlalu tinggi, sehingga grafik tidak linear  Larutan yang diukur harus encer faktor instrumentasi  sinar yang diserap tidak monokromatis  menyebabkan 2 panjang gelombang maksimum Faktor kimia  karena terjadinya reaksi disosiasi, asosiasi, polimerisasi, solvolisis Jika terjadi reaksi  konsentrasi zat yang akan diukur berkurang

S PEKTROFOTOMETER

Spektrofotometer

    Sumber cahaya (Lampu) : memancarkan semua warna cahaya (yaitu, cahaya putih).

Monokromator : memilih satu panjang gelombang dan panjang gelombang yang dikirimkan melalui sampel.

Detektor : mendeteksi panjang gelombang cahaya yang telah melewati sampel.

Amplifier : meningkatkan sinyal sehingga lebih mudah untuk baca terhadap kebisingan latar belakang.

Komponen : lampu

 Lampu  Spektrofotometer UV 1.

Lampu Gas hidrogen 2.

Lampu Merkuri  Spektrofotometer Visible Lampu Tungsen

K OMPONEN : MONOKROMATOR  Cahaya   Semua cahaya Cahaya polikromatik

K OMPONEN : MONOKROMATOR  Monokromator  memilih cahaya monokromatik  Cahaya satu warna Cahaya merah yang diserap oleh larutan hijau

Komponen : sample cells

 Sample cells (kuvet)  Spektrofotometer UV Quartz (crystalline silica)  Spektrofotometer Visible Glass

Spectronik 20

1. Dengan ruang sampel kosong, mengatur panjang gelombang yang diinginkan kemudian menyesuaikan diri dengan T 0% dengan tombol kanan pada panel depan.

2. Masukkan larutan blanko, tutup dan menyesuaikan T 100% dengan tombol kanan pada panel depan.

3. Solusi Insertdye, membaca dan mencatat nilai% T.

4. Mengubah * panjang gelombang, ulangi langkah 2-4

Sample Chamber Filter Lever Digital Display 0-100%T Knob Mode Knob

(set to Trans)

Wavelength Knob *NOTE:

filter harus diganti secara periodik untuk range panjang gelombang yang dipelajari : biru (400-449), hijau (450-549) dan jingga (550-749)

Struktur kimia dan absorpsi UV

Larutan yang dapat dianalisis dengan spektrofotometer UV  senyawa yang mempunyai gugus kromofor Gugus kromofor : gugus molekul yang mengandung sistem elektronik yang dapat menyerap energi pada daerah UV

Struktur Kromofor

Group

Karbonil Azo Nitro Thioketon Nitrit Diena terkonjugasi Triena terkonjugasi Tetraena terkonjugasi Benzena

Structure

> C = O -N = N -N=O -C =S -NO2 -C=C-C=C -C=C-C=C-C=C -C=C-C=C-C=C-C=C-

nm

280 262 270 330 230 233 268 315 261

Aplikasi spektrofotometer UV

Protein Amino Acids (aromatic) Glucose Determination Enzyme Activity (Hexokinase)

Struktur kimia dan absorpsi Visible

Larutan yang dapat dianalisis dengan spektrofotometer visible  senyawa yang berwarna Contoh : KMnO4 Apabila senyawa tersebut tidak berwarna, maka perlu ditambahkan pengompleks yang dapat membentuk warna Contoh : analisis logam Pb

Aplikasi spektrofotometer visible

Niacin Pyridoxine Vitamin B12 Metal Determination (Fe) Fat-quality Determination (TBA) Enzyme Activity (glucose oxidase)

 Penentuan konsentrasi sampel :     Ukur panjang gelombang maks Buat kurva standar Ukur sampel Konversi A sampel dengan kurva standar