SPEKTROFOTOMETRI KIMIA ANALISA

Spektroskopi Spektroskopi molekuler adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi Metode spektroskopi digunakan untuk menentukan, mengkonfirmasi struktur molekul, dan untuk mengetahui kemurnian suatu senyawa

Spektroskopi Konvensional

Tipe Spektroskopi Spektroskopi Ultraviolet (UV) ---- Keadaan energi elektronik Digunakan untuk ---- molekul konjugasi, gugus karbonil, gugus nitro Spektroskopi Infrared (IR) ---- keadaan energi vibrasi Digunakan untuk ---- gugus fungsional, struktur ikatan Spektroskopi NMR ---- keadaan spin inti Digunakan untuk ---- bilangan, tipe dan posisi relatif dari proton (inti hidrogen dan inti karbon 13) Spektroskopi Massa ---- Penembakan elektron berenergi tinggi Digunakan untuk ---- berat molekul, keberadaan nitrogen, halogen – Nuclear Magnetic Resonance (NMR) – Nuclear Spin States • Use – The number, type, and relative position of protons (Hydrogen nuclei) and Carbon-13 nuclei – Mass Spectrometry (MS) – Hi-Energy Electron Bombardment • Use – Molecular Weight, Presence of Nitrogen, Halogens Spektroskopi Ultraviolet (UV) ---- Keadaan energi elktronik Digunakan untuk ---- molekul konjugasi, gugus karbonil, gugus nitro Spektroskopi Infrared (IR) ---- keadaan energi vibrasi Digunakan untuk ---- gugus fungsional, struktur ikatan Spektroskopi NMR ---- keadaan spin inti Digunakan untuk ---- bilangan, tipe dan posisi relatif dari proton (inti hidrogen dan inti karbon 13) Spektroskopi Massa ---- Penembakan elektron berenergi tinggi Digunakan untuk ---- berat molekul, keberadaan nitrogen, halogen

SPEKTROSKOPI ANALISIS FISIKOKIMIA YANG MEMBAHAS INTERAKSI RADIASI ELEKTRO MAGNETIK DENGAN ATOM ATAU MOLEKUL SPEKTROFOTOMETER (INSTRUMENT = ALAT) SPEKTROFOTOMETRI (METODE) SPEKTROMETRI Konsep dasar : KITA DAPAT MELIHAT SUATU BENDA KARENA BENDA TERSEBUT MEMANTULKAN “CAHAYA”

Bentuk Interaksi Radiasi dengan Materi ABSORPSI REFLEKSI SCATTERING EMISI

Absorpsi Berkas radiasi elektromagnet bila dilewatkan pada sampel kimia maka sebagian akan terabsorpsi Energi elektromagnet yang ditransfer ke molekul sampel akan menaikan tingkat energi (tingkat tereksitasi) Eksitasi energi dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi dan rotasi Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang yang diserapnya Hampir semua gugus fungsi organik memiliki bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu

20.000 m RADIO WAVE 5 mm INFRARED RAYS 0,7  = 700 m = 700 nm LONG WAVE MEDIUM WAVE RADIO WAVE SHORT WAVE MICRO WAVE 5 mm FAR INFRARED HEAT RAYS INFRARED RAYS NEAR INFRARED 0,7  = 700 m = 700 nm VISIBLE RAYS 400 nm NEAR ULTRAVIOLET 200 nm ULTRAVIOLETS FAR ULTRAVIOLET = VACUM UV 500 Ao X RAYS 0,05 Ao Y RAYS COSMIC RAYS > ENERGI

Spektroskopi IR

Spektroskopi Infra Merah Merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – 1.000 µm atau pada bilangan gelombang 13.000 – 10 cm-1 Umumnya digunakan dalam penelitian dan industri Menggunakan teknik absorpsi

Spektrofotometri UV-Vis Radiasi elektromagnetik, yang mana sinar UV-Vis merupakan salah satunya, dapat dianggap sebagai energi yang merambat dalam bentuk gelombang

Spektrofotometri UV-Vis Dimensi panjang gelombang adalah panjang [L] yang dapat dinyatakan dalam unit-unit berikut : 1 angstrom (Å) = 10-8 cm = 10-10 m 1 nanometer (nm) = 10-7 cm = 10-9 m = 1 milimikron (mμ) = 10 Å 1 mikrometer (mμ) = 10-6 m = 10-4 cm = 1 mikron (μ) λ merupakan simbol yang umum digunakan untuk panjang gelombang

Ada hubungan antara energi yang dimiliki radiasi elektromagnetik, frekuensi, dan panjang gelombang E = h . γ γ = c / λ sehingga E = h.c / λ dimana : E = energi radiasi cahaya h = tetapan Planck 6,626 x 10-34 Joule c = kecepatan cahaya 3 x 1010 cms-1 λ = panjang gelombang γ = frekuensi (Hertz)

Warna sinar tampak dapat dihubungkan dengan panjang gelombangnya Warna sinar tampak dapat dihubungkan dengan panjang gelombangnya. Sinar putih mengandung radiasi pada semua panjang gelombang di daerah sinar tampak. Cara kerja spektrofotometer membaca sampel adalah dengan absorpsi, jika salah satu komponen warna putih dihilangkan (di absorpsi) maka sinar yang dihasilkan akan nampak sebagai komplemen warna yang diserap tadi.

Warna yang diamati/warna komplemanter Hubungan antara warna dengan panjang gelombang sinar tampak Panjang Gelombang Warna yang diserap Warna yang diamati/warna komplemanter 400 – 435 nm Ungu (lembayung) Hijau kekuningan 450 – 480 nm Biru Kuning 480 – 490 nm Biru kehijauan Orange 490 – 500 nm Hijau kebiruan Merah 500 – 560 nm Hijau Merah anggur 560 – 580 nm 580 – 595 nm 595 – 610 nm Oranye Biru kekuningan 610 – 750 nm

INSTRUMENTASI SPEKTROFOTOMETER ULTRA VIOLET/NAMPAK DESAIN DASARNYA SAMA DENGAN SPEKTROFOTOMETER INFRA MERAH SR M SK D A VD SR = SUMBER RADIASI M = MONOKROMATOR SK = SAMPEL KOMPARTEMEN D = DETEKTOR A = AMPLIFIER/PENGUAT SINYAL VS = VISUAL DISPLAY

Hukum Lambert-Beer Dimana, A= serapan Io = Intensitas sinar yang datang I = Intensitas sinar yang diteruskan ε = absorptivitas molar ι = panjang atau tebal larutan c = konsentrasi larutan

Perlu diketahui juga bahwa : Kuantitas spektroskopi yang diukur biasanya adalah transmitans (T) Dan besar T = I/Io, sehingga dapat dinyatakan bahwa A = log 1/T

ABSORPSI ENERGI DIREKAM SEBAGAI ABSORBANS (BUKAN TRANSMITAN SEPERTI PADA SPEKTRA INFRA MERAH) ABSORBANS PADA PANJANG GELOMBANG TERTENTU DIDEFINISIKAN SEBAGAI : A = log Io/I ABSORBANS SUATU SENYAWA PADA PANJANG GELOMBANG TERTENTU BERTAMBAH DENGAN MAKIN BANYAKNYA MOLEKUL MENGALAMI TRANSISI

Spektrum ultraviolet Mesitil oksida 9,2 x 10-5 M, sel 1,0-cm 1,5 mak = 232 nm O 1,2 (CH2)2C=CHCCH3 ABSORBNS 1,0 0,5 200 250 300 350 400 nm PANJANG GELOMBANG

SPEKTRUM MESITIL OKSIDA MENUNJUKKAN SUATU HASIL SUSURAN (SCANNING) DARI PANJANG GELOMBANG 200 SAMPAI DENGAN 400 nm. DIBAWAH 200 nm ADA ABSORPSI OLEH KARBONDIOKSIDA YANG ADA DI UDARA, 100 – 200 nm TIDAK DI SCAN DISEKITAR 200 nm JUGA AKAN ADA GANGGUAN ABSORPSI OLEH METANOL SEANDAINYA METANOL DIPAKAI SEBAGAI PELARUT PANJANG GELOMBANG PADA TITIK TERTINGGI DARI KURVA/SPEKTRUM DISEBUT PANJANG GELOMBANG TERTINGGI (mak). UNTUK MESITIL OKSIDA PADA 232 nm SPEKTROFOTOMETER UV-VISIBLE DIGUNAKAN TERUTAMA UNTUK ANALISIS KUANTITATIF, UNTUK KUALITATIF PERLU DIKONFIRMASI DENGAN ANALISIS INSTRUMENTAL LAINNYA

ABSORBANS TERGANTUNG PADA 1. STRUKTUR ELEKTRONIK SENYAWA 2. KONSENTRASI LARUTAN SAMPEL 3. PANJANGNYA SEL TEMPAT SAMPEL ( 1 cm) KARENANYA ABSORPSI ENERGI DISEBUT PULA SEBAGAI ABSORPTIVITAS MOLAR ( ) – KADANG KADANG DISEBUT KOEFISIEN EKSTINGSI MOLAR DAN BUKAN SEBAGAI ABSORBANS SEBENARNYA. SERINGKALI SPEKTRA UV DIALUR ULANG UNTUK MENUNJUKKAN  ATAU log  DAN BUKAN A SEBAGAI ORDINAT.

NILAI log  TERUTAMA BERMANFAAT BILA HARGA  SANGAT BESAR  = A/c.l  = ABSORPTIVITAS MOLAR (M-1 cm-1) A = ABSORBANS c = konsentrasi sampel dalam M l = panjang sel, dalam cm ABSORPTIVITAS MOLAR (BIASANYA DILAPORKAN PADA mak) MERUPAKAN SUATU NILAI YANG MENCAKUP KONSENTRASI DAN PANJANG SEL

Contoh perhitungan : Absorptivitas molar suatu senyawa kompleks X adalah 12.000 M-1cm-1. Minimum absorbansi yang dapat dideteksi adalah 0,001 jika dukur pada suatu sel (cuvet) berketebalan 1 cm. Berapakah konsentrasi minimum komplek X tersebut yang dapat dideteksi ? Jawab : 0,001 = 12.000 M-1cm-1 x 1 cm x c sehingga c = 0,001/(12.000 M-1cm-1 x 1 cm) c = 1,2 x 10-7 M Sehingga konsentrasi X minimum yang dapat dideteksi adalah 1,2 x 10-7 M

Hukum Lambert Beer Hukum Lambert Beer menyatakan bahwa intensitas yang diteruskan oleh larutan zat penyerap berbanding lurus dengan tebal dan konsentrasi larutan

Hukum Lambert Beer Dalam Hk. Lambert Beer ada beberapa batasan, yaitu : Sinar yang digunakan dianggap monokromatis Penyerapan terjadi dalam suatu volume yang mempunyai penampang luas yang sama Senyawa yang menyerap dalam larutan tsb tidak tergantung terhadap yang lain dalam lar tsb Tidak terjadi peristiwa fluoresensi Indeks bias tidak tergantung pada konsentrasi larutan

Analisis 2 campuran bersamaan Bila diinginkan pengukuran 2 buah senyawa secara bersama-sama secara spektrofotometri, maka dapat dilakukan pada 2 panjang gelombang yang mana masing-masing komponen tidak saling menggangu atau gangguan dari komponen yang lain paling kecil Dua buah kromofor yang berbeda akan mempunyai kekuatan absorpsi cahaya yang berbeda pula pada satu daerah panjang gelombang

Analisis 2 campuran bersamaan Untuk kasus analisis multikomponen dapat digunakan persamaan : A senyawa X, Ax = ax bx cx atau Ax = x lx cx senyawa Y, Ay = ay by cy atau Ay = y ly cy Karena biasanya tebal civet sama, sehingga l atau b dapat dianggap tetap A =  c Absorbans total merupakan jumlah dari absorbans tiap komponen maka : A1 = x1 l Cx + y1 l Cy A2 = x2 l Cx + y2 l Cy

A1 = absorbans terukur pada λ1 x1 = absorptivitas molar X pada λ1 x2 = absorptivitas molar X pada λ2 y1 = absorptivitas molar Y pada λ1 y2 = absorptivitas molar Y pada λ2 Cx = konsentrasi molar pada X Cy = konsentrasi molar pada Y l = tebal cuvet

Contoh perhitungan : Absorbansi obat A dengan konsentrasi 0,0001 M dalam cuvet 1 cm adalah 0,982 pada λ 420 nm, dan sebesar 0,216 pada λ 505 nm. Absorbansi obat B dengan konsentrasi 0,0002 M adalah 0,362 pada λ 420 nm, dan sebesar 1,262 pada λ 505 nm. Absorbansi campuran 2 obat adalah 0,820 pada λ 420 nm, dan sebesar 0,908 pada λ 505 nm. Berapakah konsentrasi masing-masing obat A dan obat B ?

Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu UV 2401PC

Komponen Instrumentasi UV-Vis Sumber Radiasi Lampu wolfram Kuvet (Sample Container) Kuarsa atau silika Monokromator Prisma kaca atau kuarsa Detektor Fotolistrik Pencatat

Spektrofotometer UV-Vis

Menurut konfigurasi optiknya, spektrofotometer UV-Vis dibagi menjadi Single Beam Double Beam Multi Channel

Single Beam Teacherworkshops.pdf

Double Beam Teacherworkshops.pdf

Double Beam – In Time Teacherworkshops.pdf

Multi Channel Tanpa monokromator Teacherworkshops.pdf Tanpa monokromator Mendispersikan cahaya dengan panjang gelombang yang sama Mahal Resolusi terbatas