Prinsip
Spektrometri
¢ Larutan
sampel dikenai radiasi elektromagnetik, sehingga menyerap energi / radiasi à terjadi
interaksi antara radiasi elektromagnetik
dengan materi (atom/molekul)
¢ Jumlah
intensitas radiasi yang diserap oleh larutan sampel dikonversi dengan
konsentrasi analit à data kuantitatif
Spektrofotometri
adalah suatu metode analisis yang berdasarkan pada pengukuran serapan sinar
monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang yang
spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dan detector
vacuum phototube atau tabung foton hampa. Alat yang digunakan adalah
spektrofotometer, yaitu sutu alat yang digunakan untuk menentukan suatu senyawa
baik secara kuantitatif maupun kualitatif dengan mengukur transmitan ataupun
absorban dari suatu cuplikan sebagai fungsi dari konsentrasi.
Spektrometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang
gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang
ditransmisikan atau diabsorbsi. Kelebihan spectrometer dibandingkan fotometer
adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini
ndiperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating, atau celah optis. Pada
fotometer filter berbagai filter dari berbagai warna yang mempunyai spesifikasi
melewatkan trayek panjang gelombang tertentu. Pada fotometer filter tidak
mungkin diperoleh panjang gelombang yang benar-benar monokromatis, melainkan
suatu trayek panjang gelombang 30-40 nm. Sedangkan pada spektrofotometer,
pnjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapatdiperoleh dengan bantuan alat
pengurai cahaya seperti prisma. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber
spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel
atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorbsi antara sampel dan
blanko ataupun pembanding.
Berdasarkan
jenis materi yang berinteraksi dengan radiasi elektromagnetik, dibagi :
q Spektrometri
molekul à radiasi
elektromagnetik berinteraksi dengan molekul
Contoh : NMR, IR, UV-Vis, XRD
q Spektrometri
atom à
radiasi elektromagnetik berinteraksi dengan atom
Contoh : AAS, AFS
Berikut Bagian-bagian dari alat Spektrofotometer
UV-Vis :
Ø ·
Sumber cahaya :
Ø 1.
Lampu
Tungsten (Wolfram) : Lampu ini digunakan untuk mengukur
sampel pada daerah tampak. Bentuk lampu ini mirip dengna bola lampu pijar
biasa. Memiliki panjang gelombang antara 350-2200 nm. Spektrum radiasianya
berupa garis lengkung. Umumnya memiliki waktu 1000 jam pemakaian.
Ø 2.
Lampu
Deuterium : Lampu ini dipakai pada panjang
gelombang 190-380 nm. Spektrum energi radiasinya
lurus, dan digunakan untuk mengukur sampel yang terletak pada daerah uv.
Memiliki waktu 500 jam pemakaian.
Ø ·
Monokromator,
terdiri atas :
Ø 1.
Prisma, berfungsi mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin
supaya di dapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatis.
Ø 2.
Kisi difraksi, berfungsi menghasilkan penyebaran dispersi sinar secara merata, dengan pendispersi yang sama, hasil dispersi akan lebih baik.
Selain itu kisi difraksi dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum.
Ø 3.
Celah
optis, berfungsi untuk mengarahkan sinar monokromatis
yang diharapkan dari sumber radiasi. Apabila celah berada pada posisi yang
tepat, maka radiasi akan dirotasikan melalui prisma, sehingga diperoleh panjang
gelombang yang diharapkan.
Ø 4.
Filter, berfungsi
untuk menyerap warna komplementer sehingga cahaya yang diteruskan merupakan
cahaya berwarna yang sesuai dengan panjang gelombang yang dipilih.
Ø ·
Kompartemen
sampel
Ø Kompartemen ini
digunakan sebagai tempat diletakkannya kuvet. Kuvet merupakan wadah yang
digunakan untuk menaruh sampel yang akan dianalisis.
Ø Kuvet yang
baik harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut :
Ø a. Permukaannya
harus sejajar secara optis
Ø b. Tidak
berwarna sehingga semua cahaya dapat di transmisikan
Ø c. Tidak
ikut bereaksi terhadap bahan-bahan kimia
Ø d. Tidak
rapuh
Ø e. Bentuknya
sederhana
Ø ·
Detektor
Ø 1.
Phototube dengan jangkauan panjang gelombang ( λ) 150 – 1000 nm
Ø 2.
Photomultiplier
dengan jangkauan panjang gelombang ( λ) 150 – 1000 nm
Ø ·
Visual
display
Keuntungan dari spektrofotometer
untuk keperluan analisis kuantitatif adalah :
• Dapat digunakan secara luas
• Memiliki kepekaan yang tinggi
• Keseletifannya cukup baik
• Tingkat ketelitian tinggi
Syarat larutan yang dapat
digunakan untuk analisis campuran dua komponen adalah
•Komponen-komponen dalam larutan tidak boleh saling
bereaksi
•Penyerapan komponen-komponen tersebut tiak sama
• Komponen harus menyerap pada panjang gelombang tertentu
•Penyerapan komponen-komponen tersebut tiak sama
• Komponen harus menyerap pada panjang gelombang tertentu
Senyawa-senyawa
yang diukur dengan metoda spektrofotometri harus memenuhi hukum Lambert-Beer,yaitu
• Bila suatu sinar monokromatis dilewatkan pada medium pengabsorbsi,maka berkurangnya intensitas cahaya per unit tebal medium sebanding dengan intensitas cahaya tersebut.
• Berkurangnya intensitas cahaya per unit konsentrasi akan berbanding lurus dengan intensitas cahaya.
• Bila suatu sinar monokromatis dilewatkan pada medium pengabsorbsi,maka berkurangnya intensitas cahaya per unit tebal medium sebanding dengan intensitas cahaya tersebut.
• Berkurangnya intensitas cahaya per unit konsentrasi akan berbanding lurus dengan intensitas cahaya.
Dari hukum Lambert Beer didapat
rumus sebagai berikut
A = a.b.c A = -log T
Rumus yang digunakan untuk analisis dua komponen adalah :
A1 = ax1. b. cx + ay1 . b . cy
A2 = ax2 . b. cx + ay2 . b . cy
Dimana :
A1 = serapan campuran pada panjang gelombang maksimum pertama
A2 = serapan campuran pada panjang gelombang maksimum kedua
C = konsentrasi larutan
Rumus yang digunakan untuk analisis dua komponen adalah :
A1 = ax1. b. cx + ay1 . b . cy
A2 = ax2 . b. cx + ay2 . b . cy
Dimana :
A1 = serapan campuran pada panjang gelombang maksimum pertama
A2 = serapan campuran pada panjang gelombang maksimum kedua
C = konsentrasi larutan
Keabsahan Hukum Beer
Kondisi berikut
adalah keabsahan hukum Beer. Cahaya yang digunakan harus monokromatis, bila
tidak demikian maka akan diperoleh dua nilai absorbansi pada dua panjang
gelombang. Hukum tersebut tidak diikuti oleh larutan yang pekat. Konsentrasi
lebih tinggi untuk beberapa garam tidak berwarna justru mempunyai efek absorbsi
yang berlawanan. Larutan yang bersifat memancarkan pendar-fluor atau suspensi
tidak selalu mengikuti hukum Beer. Jika selama pengukuran pada larutan encer
terjadi reaksi kimia seperti polimerisasi, hidrolisis, asosiasi atau disosiasi,
maka hukum Beer tidak berlaku.
Spektrum Elektromagnetik
|
Tipe Radiasi
|
Frekuensi (Hz)
|
Panjang Gelombang
|
|
gamma-rays
|
1020-1024
|
<1 pm
|
|
X-rays
|
1017-1020
|
1 nm-1 pm
|
|
ultraviolet
|
1015-1017
|
400 nm-1 nm
|
|
visible
|
4-7.5x1014
|
750 nm-400 nm
|
|
near-infrared
|
1x1014-4x1014
|
2.5 µm-750 nm
|
|
infrared
|
1013-1014
|
25 µm-2.5 µm
|
|
microwaves
|
3x1011-1013
|
1 mm-25 µm
|
|
radio waves
|
<3x1011
|
>1 mm
|
Referensi
http ://wideliaikaputri.lecture.ub.ac.id/
