Makalah Spektrofotometri [PDF]

Citation preview

MAKALAH KIMIA ANALISA



SPEKTROFOTOMETRI



DISUSUN OLEH : KELOMPOK 8 Muazzinah



(170140103)



Amiratul husna



(170140126)



Lisa andriani



(170140136)



Ari salahuddin



(170140153)



DOSEN PEMBIMBING Sulhatun, ST.,MT



JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MALIKUSSALEH BUKIT INDAH 2018



KATA PENGANTAR Atas berkat rahmat Tuhan Yang Maha Kuasa dan dengan karunia dan hidayahnya sehingga kami masih diberikan kesadaran dan kemauan, sehingga kami



dapat



menyelesaikan



makalah



kimia



analisa



dengan



judul



“Spektrofotometri” sesuai dengan waktu yang telah di tentukan. Laporan ini kami susun berdasarkan berbagai referensi yang kami ambil serta ilmu yang kami peroleh selama pembelajaran yang kami ikuti. Makalah kimia analisa yang telah kami susun ini di buat dalam rangka memenuhi tugas dari dosen pembimbing dan merupakan tanggung jawab kami sebagai mahasiswa untuk menyelesaikan materi presentasi. Dengan selesainya penyusunan makalah ini kami mengucapan terima kasih kepada dosen pembimbing maupun kepada kawan kawan kelompok delapan yang senantiasa bekerja sama dalam membantu penyusunan makalah ini. Kami sangat menyadari keterbatasan dan kelemahan juga masih banyaknya kekurangan dalam penyusunan makalah ini, maka dari itu kami mohon maaf jika adanya kekeliruan dalam penyampaian materi ini. Kami juga sangat mengharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak agar kami dapat menyusun makalah yeng lebih baik lagi kedepannya.



Lhokseumawe, 04 Meir 2018



penyusun



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR .................................................................................... i DAFTAR ISI ................................................................................................... ii BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1 1.1 Latar belakang ................................................................................. 1 1.2 Rumusan masalah ............................................................................ 1 1.3 Tujuan .............................................................................................. 1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 2 2.1 Spektrum Elektromagnetik .............................................................. 2 2.2 Antaraksi Energi Cahaya dengan Molekul ...................................... 3 2.3 Spektrofotometri inframerah ........................................................... 6 2.4 Spektra Ultraviolet dan Tampak ...................................................... 7 2.5 Aspek Kuantitatif Absorbsi ............................................................. 8 2.6 Instrumentasi untuk Spektrofotometri ............................................. 11 2.7 Galat dan Spektrofotometri.............................................................. 20 2.8 Penerapan Spektrofotometri ............................................................ 21 2.9 Titrasi Fotometrik ............................................................................ 27 2.10 Spektrofotometri Serapan Atom .................................................... 29 BAB III PEMBAHASAN .............................................................................. 34 3.1 Contoh soal ...................................................................................... 34 3.2 Penyelesaian .................................................................................... 34 BAB IV PENUTUP ........................................................................................ 37 4.1 Kesimpulan ...................................................................................... 37 4.2 Saran ................................................................................................ 37 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 38



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Sudah lama ahli kimia menggunakan warna sebagai suatu pembantu dalam



mengidentifikasi zat kimia. Spektrofetometri dapat dibayangkan sebagai suatu perpanjangan dalam penilikan visual dalam mana studi yang lebih terinci mengenai penyerapan energi cahaya oleh spesies kimia yang memungkinkan kecermatan yang lebih besar dalam pencirian dan pengukuran kuantitatif. Dengan menggantikan mata manusia dengan detektor-detektor radiasi lain, dimungkinkan studi absorbsi (serapan) diluar daerah spektrum tampak, dan sering kali eksperimen spektrofotometri dilakukan secara autometik. Dalam penggunaan dewasa ini, istilah spektrofotometri menyiratkan pengukuran jauhnya penyerapan energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai fungsi dari panjang gelombang radiasi, demikian pula pengukuran oenyerapan yang menyendiri pada suatu panjang gelombang tertentu. Untuk memahami spektrofotokopi, kita perlu meninjau ulag peristilahan yang digunakan dalam mencirikan energi cahaya, memperhatikan antaraksi radiasi dengan spesies kimia dengan cara yang erlementer dan secara umum mengurus apa kerja instrumeninstrumen. 1.2



Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari penulisan makalah ini adalah : 1. Menjelaskan pengertian dari spektrofotometri 2. Menjelaskan analisa apa saja yang terdapat dalam spektrofotometri 3. Menjelaskan penerapan spektrofotometri dalam kehidupan sehari-hari



1.3



Tujuan Adapun tujuan dari penulisan makalh ini adalah : 1. Mengetahui pengertian dari spektrofotometri 2. Mampu menelaah tentang berbagai analisi spektrofotometri 3. Mengetahui penerapan spektrofotometri dalam kehidupan sehari-hari



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Spektrum elektromagnetik Berbagai eksperimen dalam laboratorium fisika paling baik ditafsirkan



dengan menggunakan gagasan bahwa cahaya dirambatkan dalam bentuk gelombang transversal. Dengan pengukuran yang tepat, gelombang-gelombang ini dapat dicirikan menurut panjang gelombangnya, kecepata dan besaran lain yang dapat digunakan untuk memberikan gerakan gelombang apa saja. Yakni banyaknya gelombang dalam suatu satuan panjang, diacu sebagai bilangan gelombang. Garis depan gelombang bergerak dengan kecepatan tertentu. Banyaknya daur atau gelombang lengkap yang melewati suatu titik yang diam persatuan waktu diberi istilah frekuensi. Hubungan sifat-sifat ini adalah sebagai berikut :



Dengan lamda λ = panjang gelombang ; v = bilangan gelombang; V = frekuensi; c = kecepatan cahaya Kecepatan cahaya kira-kira adalah 3x1010 cm/detik, berbagai satuan digunakan untuk panjang gelombang, tergantung pada daerah spektrum : untuk radiasi ultraviolet dan tampak, digunakan satuan angstrom dan nanometer dengn meluas. Benda bercahaya seperti matahari atau suatu bohlam listrik memancarkan sprektrum yang lebar yang terdiri dari panjang gelombang. Panjang gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengaruhi selaput pelangi mata manusia dan karnanya menimbulkan kesan subjektif akan ketampakan (vision) namun banyak rasdiasi yang dipancarkan oleh benda panas terletak di luar daerrah dimana mata itu peka, dan kita bicara mengenai daerah ultraviolet dan inframerah dari spektrum yang terletak di kiri dan di kanan daerah tampak. Spektrum



elektromagnetik



menyeluruh



ditunjukan dalam gambar berikut.



dikelompokkan



kira-kira



seperti



Gambar 2.1 Pengelompokan kira-kira dari spektrum elektromagnetik Dalam daerah tampak (dari) spektrum itu, manusia dengan ketampakan warna yang normal, dapat mengkorelasi panjang gelombang cahaya yang mengenai mata dengan indera subyektif mengenai warna, dan memang warna kadang-kadang digunakan agar tidak repot untuk menandai porsi-porsi spektrum tertentu, seperti dipaparkan daalam klasifikasi kasar dalam tabel berikut. Tabel 2.1 Spektrum Tampak dan Warna-warna Komplementer Panjang gelombang nm.



Warna



Warna Komplementer



400-435



Lembayung(violet)



Kuning-hijau



435-480



Biru



Kuning



480-490



Hijau-biru



Jingga



490-500



Biru-hijau



Merah



500-560



Hijau



Ungu (puple)



560-580



Kuning-hijau



Lembayung (violet)



580-595



Kuning



Biru



595-610



Jingga



Hijau-biru



610-750



Merah



Biru-hijau



2.2



Antaraksi Energi Cahaya Dengan Molekul Teori gelombang (dari) cahaya menjelaskan banyak gejala optis, seperti



pemantulan, pembiasan dan lenturan (difraksi, namun ada hasil-hasil eksperimen seperti efek fotolistrik, yag paling baik ditafsirkan menurut gagasan bahwa seberkas cahaya adalah aliran paket-paket energi butiran yang disebut foton.



Masing-masing partikel memiliki energi yang karakteristik yang dihubungkan dengan frekuensi cahaya oleh persamaan E = hv Dengan h adalah tetapan planck. Cahaya dengan frekuensi tertentu (panjang gelombang tertentu) dikaitkan dengan foton-foton, yang masing-masing memiliki kuantitas energi yang terpastikan. Seperti diterangkan dibawah, kuantitas energi yang dimiliki foton inilah yang menetapkan apakah suatu spesies molekul tertentu akan menyerap ataukah meneruskan cahaya dengan panjang gelombang padanannya. Disamping energi biasa dari gerakan translasi, yang tidak diperhatikan disini, molekul memiliki energi dalam yang dapat dibagi lagi dalam tiga kelas. Pertama, molekul dapat berpusing mengelilingi berbagai sumbu dan memiliki kuantitas tertentu energi rotasi. Kedua, atom-atom atau gugu-gugus s atom dalam molekul dapat bergetar, artinya bergerak secara berkala satu terhadap yang lain bolak-balik disekitar posisi-posisi kesetimbangan mereka, dengan memberikan energi getaran (vibrasi) kepada molekul itu. Akhirnya, sebuah molekul memilki energi elektronik, dengan mana kita mengartikan energi potensial yang dikaitkan dengan distribusi muatan listrik negatif (elektron) disekitar inti atom yang bermuatan positif.



Eint = Eelec + Evib + Erot Salah satu gagasan dari energi kuantum adalah bahwa sebuah molekul tak boleh memiliki energi dalam dengan kuantitas sebarang apa saja, tetapi molekul itu hanya dapat ada dalam keaadaan-keadaan energi “terizinkan” yang tertentu. Jika sebuah molekul harus menyerap energi dna dinaikkan ketingkat energi yang lebih tinggi, molekul itu harus menyerap suatu kuantitas yang tepat untuk transisi itu. Molekul itu tak dapat menyerap sebatang kuantitas energi yng ditetapkan oleh sipeneliti dan luntang-lantung dalam keadaan energi antara tingkat-tingkat yang diperbolehkan. Tingkat energi rotasi sebuah molekul merspasi sangat rapat. Jadi transisi rotasi yang murni membutuhkan relatif sedikit energi dan diaruhi (diinduksi) oleh radiasi dengan frekuensi rendah (panjang gelombang yang panjang).



Tingkat-tingkat energi vibrasi terpisah agak lebih jarang. Dan diperlukan fotonyang lebih berenergi vibrasi molekul. Absorbsi karena transisi vibrasi terlihat dalam daerah inframerah spektrum, kira-kira antara 2-100 µm. Absorbsi cahaya tampak dan radiasi ultraviolet-ultraviolet meningkatkan energi elektronik sebuah molekul. Artinya, energi yang disumbangkan oleh foton-foton memungkinkan elektro-elektron itu mengatasi kekangan inti dan pindak keluat ke orbital baru yang lebih tinggi energi nya. Efek vibrasi dan rotasi berimpit dengan perubahan elektronik, namun daerah dimana terdapat absorbsi ditentukan oleh tingkat-tingkat energi elektronik molekul itu. Perubahan vibrasi da rotasi menimbulkan “struktur halus” ke dalam spektrum, sehingga absorbsi



melibatkan seberkas panjang



gelombang bukannya satu garis tunggal.



Gambar 2.2 Diagram tingkat energi secara skema Sekali absorbsi itu telah direkam, nasib molekul tereksitasi itu biasanya tidak diperhatikan lagi dalam spektofotometri biasa untuk maksud-maksud analisis, bahwa molekul itu cenderung untuk tidak berada dalam keadaan tereksitasi, namun akan membuang kelebihan energinya. Biasanya energi itu akan terdegradasi menjadi energi panas (kalor) dengan proses bertahap dalam mana



molekul itu bertabrakan dengan molekul-molekul lain. Kadang-kadang energi itu terpancar kan kembali sebgai radiasi, biasanya dengan panjang gelombang yang lebih panjang dari aslinya yang diserap, gejala ini dikenal sebagai fluoresens (jika terdapat penundaan tertentu pemancaran ulang itu, digunakan istilah fosforesens). Flouresens dapat menimbulkan galat dalam pengukuran absorbsi jika radiasi yang dipancarkan kembali itu mencapai detektor instrumen.



2.3



Spektrofotometri Inframerah Spektrofotometri inframerah sangat penting dalam kimia modern, terutama



(meskipun bukan satu-satunya) dalam daerah organik. Spektrofotometer ini merupakan alat rutin untuk mendeteksi gugus fungsional, mengidentifikasi senyawaan, dan menganalisis campuran. Instrumen yang merekam spektra inframerah tersedia secara komersial dan mudah digunakan secara rutin. Bila kita memberikan struktur molekul yang dinyatakan dengan panjang ikatan dan sudut ikatan, maka yang kita gambarkan adalah sejenis situasi pukul rata. Bayangkan suatu model molekul rumit yang dikonstruksikan dengan bolabola kayu yang dihubungkan oleh pegas-pegas dan digantung dengan kawat. Pukullah molekul itu, dan molekul itu akan menjadi suatu objek yang gemetaran dengan semua atomnya bergerak-gerak relatif satu sama lain ketika barangkali lusinan pegas itu mampat, terulur maupun tertekuk. Gerakan yang mula-mula tampak tak ketolongan rumitnya ini, dapat dipisah-pisah menjadi sederetan modus getaran individu yang frekuensi alamiahnya bergantung pada massa-massa bola kayu dan karakteristik pegas itu. Kebanyakan gugus seperti C-H, O-H, C=O, dan C=N, menimbulkan serapan inframerah yang hanya sangat sedikit berubah dari satu ke lain molekul bergantung pada substituen-substituen lain. Contoh-contoh yang ditunjukkan dalam tabel dibawah ini, disamping frekuensi-frekuensi gugus ini, yang biasanya dapat



dikenali



secara



terrpastikan,



molekul-molekul



rumit



mungkin



memperagakan tak terhitung banyaknya pita absorbsi yang asal usulnya yang eksak sukar untuk dipastikan, namun luar biasa bermanfaat untuk identifikasi kualitatif banyak pita ini terdapat dalam daerah yang disebut daerah “sidik jari”



spektrum (kira-kira 6,5 ke 14 µm. Gambar berikut menunjukkan suatu spektrum inframerah sampel.



Tabel 2.2 Beberapa Frekuensi Gugus Inframerah



2.4



Spektra Ultraviolet Dan Tampak Spektra



elektronik



senyawaan



dalam



fase



uap



kadang-kadang



menunjukkan struktur halus dalam mana sumbangan vibrasi individu dapat teramati, namun dalam fase-fase mampat.



Gambar 2.3 Profil spektrum absorbsi ultravilet uap benzena



Tingkat energi molekul demikian terganggu



oleh tetangga-tetangga



dekatnya, sehingga seringkali hanya tampak pita yang lebar. Semua molekul dapat menyerap radiasi



dalam daerah UV–tampak karena mereka mengandung



elektron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasikan ke tingkat energi yang lebih tinggi. Panjang gelombang pada mana absorbsi itu terjadi, bergantung pada betapa kuat elektron itu terikat dalam molekul itu. Elektron dalam suatu ikatan kovalen tunggal terikat dengan kuat, dan diperlukan radiasi berenergi ttinggi atau panjang gelombang pendek, untuk eksitasinya. Misalnya alkana, yang mengandung hanya ikatan tunggal C-H dan C-C tak menunjukkan serapan diatas 160 nm. Elektron dalam ikatan rangkap dan ganda tiga agak mudah dieksitasi ke orbital yang lebih tinggi. Dalam molekul terkonjungsi (yakni molekul yang memiliki ikatan-ikatan rangkap berselang-seling dengan ikatan rangkap) absorbsi bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang.



2.5



Aspek Kuantitatif Absorbsi Spektra serapan dapat diperoleh dengan menggunakan sampel dalam



berbagai bentuk : gas, lapisan tipis cairan, larutan dalam berbagai pelarut, dan bahkan zat padat. Kebanyakan kerja analisis melibatkan larutan.



2.5.1



Hukum Bourguer (Lambert) Hubungan antara serapan radiasi dan panjang jalan melewati medium yang



menyerap mula-mula dirumuskan oleh Bouguer (1729), meskipun kadang-kadang dikaitkan kepada Lambert (1768). Jika suatu berkas radiasi monokromatik (yakni radiasi dengan panjang gelombang tunggal) diarahkan menembus medium itu, ternyata bahwa tiap lapisan menyerap fraksi radiasi yang sama besar. Andaikan misalnya, bahwa lapisan pertama menyerap separuh radiasi yang memasuki lapisan itu, maka lapisan lapisan kedua akan menyerap separuh dari radiasi yang memasuki lapisan itu, dan daya radiasi yang keluar dari lapisan kedua ini akan menjadi seperempat dari daya aslinya, dan lapisan ketiga, seperdelapan dan seterusnya.



Penemuan Bouguer dapat dirumuskan secara matematis sebagai berikut. Bila Po adalah daya radiasi masuk dan P daya yang keluar dari suatu lapisan medium sebesar b satuan, dimana tanda minus menandakan bahwa daya itu berkurang, berikut turunan rumusnya :



Dan mengintegrasi antara Po dan P serta 0 dan b :



Biasanya persamaan ditulis denga logaritma berdasar -10, yang dengan mudah mengubah tetapan itu :



Hukum



Bougeur tampaknya memberikan dengan benar, tanpa



kekecualian, absorbsi monokromatik oleh aneka ketebalan dari medium yang homogen. Menurut hukum Bougeur, jika dibiarkan ketebalan medium itu bertambah secara tak terhingga maka daya radiasi yang diteruskan hrus mendekati nol. Tetapi, daya itu tak dapat menjadi nol jika ada suatu fraksi yang cukup besar sam sekali tidak diserap.



2.5.2



Hukum Beer Hubungan antara konsentrasi spesies penyerap dan tingkat absorbsi



dirumuskan oleh Beer dalam tahun 1859. Hukum Beer analog dengan hukum Bougeur dalam memerikan berkurangnya secara eksponen daya radiasi yang diteruskan, dengan pertambahan aritmetik konsentrasi, jadi



Yang diubah oleh integrasi dan pengubahan ke logaritma biasa menjadi :



Hukum Beer dapat diterapkan benar-benar hanya untuk radiasi monokromatik dan dimana sifat dasar spesies penyerap tak berubah sepanjang jangka konsentrasi yang diselidiki.



2.5.3



Hukum Bouguer-Beer Gabungan Hukum Bouguer dan Hukum Beer mudah digabungkan menjadi suatu



rumus yang nyaman. Subtitusi hubungan-hubungan mendasar ini ke dalam hukum Bouguer dan hukum Beer memberikan :



2.5.4



Tata Nama dan satuan Perkembangan tata nama mengenai hukum Bougeur-Beer tidak bersistem,



dan mncul sebarisan istilah yang membingungkan dalam literatur. Lambang Po dan P seperti digunakan disini direkomendasikan masing-masing untuk daya radiasi masuk dan diteruskan. Istilah log (Po/P) disebut absorbans dan diberi lambang A. Istilah lain yang telah digunakan secara sinonim dengan absorbans dan yang mungkin dijumpai dalam literatur adalah ekstingsi (extinction), rapatan optik (optical density) dan absorbansi (absorbancy). Jadi dalam sistem yang direkombinasikan, hukum Bougeur-Beer dapat mempunyai dua bentuk :



A = abcg/liter atau A = ɛbc mol/liter



2.5.5



Penyimpangan dari Hukum Bouguer-Beer Menurut



hukum Bougeur-Beer (atau seperti kata banyak pengarang,



hukum Beer saja), suatu alur absorbans vs konsentrasi molar akan berupa garis lurus dengan arah lereng єb. Tetapi seringkali pengukuran terhadap sistem kimia riil menghasilkan alur hukum Beer yang tidak linear sepanjang waktu seluruh jangka konsentrasi yang diminati. Kelengkungan semacam itu menyarankan bahwa є bukanlah suatu tetapan, yang tak bergantung pada konsentrasi, untuk sistem-sistem semacam



itu, namun pemahaman yang lebih mendalam



menimbulkan suatu pandangan yang agak lebih canggih. Nilai є diharapkan bergantung pada sifat dasar spesies penyerap dalam larutan dan pada panjang gelombang radiasi. Kebanyakan penyimpangan dari hukum Beer yang dijumpai dalam praktek analitis dapat dibebankan pada kegagalan atau ketidakmampuan mengawasi kedua aspek ini, dan karena itu dapat dikatakan sebagai penyimpangan semu karena penyimpangan ini lebih mencerminkan kesukaran eksperimen daripada tidak memadainya hukum Beer itu sendiri. Titik pandangan umum disini adalah bahwa hukum Beer itu sendiri tidak salah apapun, bahwa nilai-nilai є untuk spesies individu bersifat konstan sepanjang jangka konsentrasi yang lebar, dan bahwa penyimpangan itu dapat diramalkan dari pengetahuan mengenai kesetimbangan dalam mana spesiesspesiea itu berperan serta. Kesetimbangan yang melibatkan ion-ion sering peka terhadap elektrolit yang ditambahkan, dan kegagalan mengendalikan kuat ion dapat menimbulkan maslah dalam spektrofotometri. Temperatur dan aneka faktor lain dapat merumitkan situasi lebih lanjut. Sebelumnya telah kita tekankan bahwa hukum Bouguer-Beer menuntut radiasi monokromatik. Karena nilai є bergantung pada panjang gelombang dalam radiasi, yang dalam sebuah spektrofotometer praktis, tak pernah benar-benar monokromatik. Pikirkan lagi suatu larutan yang menyerap, sebagai deret lapisan khayal yang sama tebal. Bila radiasi yang polikromatik melewati lapisan pertama, panjang-panjang gelombang yang lebih kuat diserap akan terambil dari dalam berkas cahaya lebih banyak dari pada yang lain. Jadi radiasi yang tiba kelapisan kedua akan lebih kaya akan panjang-panjang gelombang yang kurang kuat



diserap, dan lapisan kedua itu tidak akan menyerap fraksi radiasi masuk yang yang sama seperti lapisan pertama. Karena hukum Bouguer-Beer menyatakan bahwa tiap lapisan akan menyerap fraksi yang sama.



2.6



Instrumentasi Untuk Spektrofotometri Sebuah spektrofotometri adalah suatu instrumen untuk mengukur



transmitans atau arbsorbans suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang; pengukuran terhadap sederetan sampel pada suatu panjang gelombang tunggal dapat pula dilakukan. Instrumen semacam itu dapat dikelompokkan secara manual atau merekam atau pengelompokkan lain: berkas tunggal dan berkas rangkap.



2.6.1



Spektofotometer Berkas Tunggal Komponen yang penting sekali dari suatu spektrofotometr, yang secara



skema ditunjukkan dalam gambar adalah sebagai berikut: 1. suatu sumber energi cahaya yang berkesinambugan yang meliputi daerah spektrum dalam mana instrumen itu dorancang untuk beroperasi. 2. Suatu monokromator, yakni suatu piranti untuk memencilkan pita sempit panjang-panjang gelombang dari spektru lebar yang dipacarkan oleh sumber cahaya. 3. Suatu wadah untuk sampel.



Gambar 2.4 diagram blok yang menunjukkan komponen sebuah spektrofotometer berkas tunggal. Anak panah melambangkan energi cahaya, garis kumparan melambangkan hubungan listrik. Bagian optis dan bagian listrik dari instrumen itu bertemu pada detektor, suatu transduser yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.



4. Suatu detektor, yang berupa transduser yang mengubah energi cahaya menjadi suatu isyarat listrik. 5. Suatu pengganda (amplifier) dan rangkaiaan yang berkaitan yang membuat isyarat listrik itu memadai untuk dibaca. 6. Suatu sistem baca pada mana diperagaka besarnya isyarat listrik.



a)



Sumber



Sumber energi cahaya yang biasa untuk daerah tampak (dari) spektrum itu maupun daerah ultraviolet dekat dari inframerah dekat adalah sebuah lampu pijar dengan kawat rambut terbuat dari wolfram. Pada kondisi operasi biasa, keluaran lampu wolfram ini memadai dari sekitar 325 atau 350 nm ke sekitar 3 µm. Energi yang dipancarkan oleh kawat itu beraneka sekali menurut panjang gelombangnya. Distribusi energi merupakan fungsi temperatur kawat, yang selanjutnya bergantung pada voltase yang disuplai kepada lampu; kenaikan temperatur operasi menaikkan keluaran energi total dan menggeser puncak ke panjang gelombang yang lebih pendek. Jadi voltase kepada lampu haruslah stabil, maka digabung dalam instrumen itu suatu suplai daya yag diatur. Panas dari lampu wolfram dapat merepotkan, sering kali rumah lampu itu diselubungi air atau didinginkan dengan suatu penghembus angin untuk mencegah agar sampel ataupun komponen lain dari instrumen itu menjadi hangat. Dibawah kira-kira 350 nm, keluaran lampu volfram itu tak memadai untuk spektrofotometer dan haruslah digunakan sumber yang berbeda. Paling lazim adalah lampu tabung tak bermuatan (discas) hidrogen ( deuterium) yang digunakn dari kira-kira 175 ke 375 atau 400 nm. Bila suatu dicas atau dua elektrode mengeksitasi pancaran cahaya oleh suatu sampel gas seperti hidrogen, akan



diperoleh suatu spektrum garis yng taksinambung (diskontinu) yang karakteristik dari gas itu, asal saja tekanannya relatif rendah. Dengan dinaikkannya tekanan hidrogen, garis-garis itu melebar dan akhirnya tumpang tindih sampai dipancarkan spektrum yang berkesinambungan pada tekanan yang relatif tinggi.



Gambar 2.5 Keluaran suatu lmpu pijar wolfram sebagai fungsi panjang gelombang b)



Monokromator



Monokromator adalah piranti optis untuk memencilkan suatu berkas radiasi dari suatu sumber berkesinambungan, berkas mana mempunyai kemurnian spektral yang tinggi dengan panjang gelombang apa saja yang diinginkan. Komponen yang hakiki (esensial) dari sebuah monokromator adalah suatu sistem celah dan suatu unsur dispersif. Radiasi dari sumber difokuskan ke celah masuk, kemudian, disejajarkan oleh sebuah lensa atau cermin sehingga suatu berkas sejajar jatuh ke unsur pendispersi, yang berupa prismaatau suat kisi difraksi. Dengan memutar prisma atau kisi itu secara mekanis, aneka porsi spektrum yang dihasilkan oleh unsur dispersi dipusatkan padacelah keluar, dari situ lewat jlan optis lebih jauh, porsi-porsi itu menjumpai sampel. Bila seberkas cahaya menembus antar muka antara dua media yang berbeda, misalnya udara dan kaca, terjadilah pembengkokan, yang disebut pembiasan (refraksi). Jauhnya pembengkokan ini bergantung pada indeks bias kaca. Indeks bias ini berbeda-beda menurut panjang gelombang cahaya, yang biru lebih dibengkokkan daripada yang merah. Akibat bervariasinya indeks bias



dengan panjang gelombang itu, prisma mampu menispersikan atau menebarkan berkas cahaya putih menjadi suatu spektrum, dalam mana berbagai warna yang bersama-sama membentuk wana putih dapat dikenali secara terpisah. Radiasi inframerah dan ultraviolet disebarkan dengan cara yang sama, namun disini katakata cahaya dan warna tidaklah digunakan dan bahan prisma itu bukanlah kaca.



Gambar 2.6 Dispersi cahaya putih oleh sebuah prisma Suatu kisi difraksi (yang juga memantul) dibuat dengan menggarisi suatu permukaan logam yang dipoles, seperti aluminium, dengan sejumlah besar garis sejajar. Mesin untuk menggarisi pada kisi itu harus dikontruksi dengan toleransi yang sangat kecil, dan kisi-kisi asli sangatlah mahal, jauh lebih murah dan lebih meluas penggunaannya, adalah kisi replika, sejumlah besar kisi ini dapat disiapkan dari suatu kisi induk tunggal.



Gambar 2.7 Diagram bagan sistem optis dari spektrofotometer Beckman model DU. A, sumber cahaya; B,C, cermin; D, celah; E, cermin kolimator; F, prisma kuarsa dengan permukaan punggung yang memantul; G, sel; H, tabung foton Peristilahan yang digunakan dalam memerikan lebar pita yang ditunjukkan tidaklah dalam gamabr dibawah ini tidak seluruhnya standar, dan iklan instrumen sering mengutip angka-angka untuk “lebar pita” tanpa mengkhaskan apa yang



dimaksud. Suatu peristilahan khusus yang dipahami oleh banyak orang ditunjukkan dalam gambar berikut.



Gambar 2.8 Distribusi panjang gelombang dari enerrgi yang keluar dari dalam sebuah monokromator



c)



Wadah Sampel



Kebanyakan



spektrofotometri



melibatkan



larutan,



dan



karenanya



kebanyakan wadah sampel adalah sel untuk menaruh cairan kedalam berkas cahaya spektrofotometer. Sel itu haruslah meneruskan energi cahaya dalam daerah spektral yang diminati, jadi sel kaca melayani daerah tampak, sel kuarsa atau kaca silika tinggi istimewa untuk daerah ultraviolet dan garam dapur alam untuk inframerah. Sel-sel lebih baik bila permukaan optisnya datar. Sel-sel letak seluruhnya diatas berkas. Sel tampak dan ultraviolet yang khas mempunyai panjang jalan sebesar 1 cm, namun tersedia sel dengan ketebala yang sangat beraneka, mulai dari jalan yang sangat pendek, kurang dari pada 1 mm, sampai 10 cm atau bahkan lebih. Dapat diperoleh mikrosel yang istimewa, dengan mana larutan dengan volume kecil sekali dapat menghasilkan panjang jalan yang biasa dan juga tersedia sel-sel yang bisa diubah-ubah sehingga panjang jalannya vaiabel, terutam untuk penelitian inframerah.



d)



Detektor



Dalam sebuah detektor untuk suatu spektrometer, kita menginginkan kepekaan yang tinggi dalam daerah spektral yang diminati, respon yang linear terhadap daya radiasi, waktu responn yang cepat, dapat digandakan, dan kestabilan tinggi atau tingkat “bisingan” yang rendah. Macam-macam deteksi yang telah digunakan paling meluas, didasarkan pada perubahan fotokimia (terutama fotografi), efek fotolistrik dan efek termolistrik. Detektor fotolistrik yang paling sedderhana adalah tabung foton. Ini berupa tabung hampa udara, dengan jendela tembus cahaya berisi sepasang elektrode; melintasi elektrode itu diberi selisih potensial. Permukaan elektrode yang negatif bersifat peka cahaya; artinya elektron akan terpental dari dalam permukaan ini bila permukaan itu disinari dengan foton-foton yang energinya cukup. Elektron dipercepat ke arah elektrode positif, ketika melintasi selisih potensial itu dan mengalirkan arus dalam lingkaran itu. Apakah elektron akan akan dipacarkan atau tidak, bergantung pada sifat dasar permukaan katode dan frekuensi radiasi; banyaknya elektron yang dipancarkan persatuan waktu, dan karenanya arus listrik itu bergantung pada daya radiasi. Tabung penggganda foton (photomultiplier) lebih peka dari pada tabung foton biasa karena penggandaan yang tinggi dicapai dengan tabug itu sendiri. Detektor inframerah yang lazim adalah termokopel. e)



Penguatan dan Pembacaan



Ditaruh sebuah resistor beban yang besar secara semi denan sebuah tabung foton, andaikan daya radiasi yang disuplai ke katode adalah sedemikian sehingga mengalir arus dalam rangkaian itu. Jika resistor itu mempunyai nilai sebesar 1Mohm (106 ohm) seperti tertera dalam gambar, maka menurut hukum ohm, voltase yang melintasi restor itu, E = iR adalah 10-6 x 106 = 1 V. Meskipun 1 V adalah voltase yang sedang, voltase itu tak dapat diukur dengan menghubungkan voltmeter biasa melintasi resistor itu. Segera hubungan itu dilakukan, volmeter itu akan menjadi bagian dari rangkaian, dengan membangun suatu cabang paralel dari setiap resistor.



Problem ini dipecahkan



dengan menggunkan sebuah penguat dengan



resistans masukkan yang tinggi sehingga rangkaian tabung foton itu tidak terserap habis. Malahan voltase yang melintasi resistor bebean itu digunakan untuk mengendalikan suatu rangkaian yang menarik dayanya dari dalam satu sumber yang tak bergantungan dan yang mempunyai suatu keluara yang cukup besarr untuk menjalankan suatu alat pengukur atau pirannti baca lain.



2.6.2



Jalannya Sebuah Spektrofotometer Berkas Tunggal Mula-mula akan diberikan modus operasi yang biasa dari sebuah



spektrofotometer yang khas yang dijalankan secara manual kemudian memeriksa dengan tingkat beberapa variasi yang mungkin terhadap prosedur yang lazim. a)



Operasi Biasa



Secara khas terdapat suatu tirai kedap cahaya, yang dikendalikan oleh operator, yang ditaruh di depn tabung foton sehingga tabung itu berada dalam kegelapan. Dengan tirai berada pada posisinya, mengalir suatu arus kecil (“arus gelap”) dalam rangkaian tabung foton itu, yang disebabkan oleh pancaran termal (dari) elektron-elektron oleh katode atom barangkali karena kebocoran kecil dalam tabung. Dengan suatu tombol pada instrumen operator mematikan (mengimbangi sehingga tak ada arus ke arah manapun) arus gela itu daln skala pada instrumen distel senigga menunjukkan arbosrbans tak terhingga (transmitans mol). Kemudian panjang gelombang distel pada nilai yang diingikan dan sebuah sel yan gberisi larutan pembanding dikenal berkas cahaya, tirsi disingkirkan agar tabung tabung foton tersingkap. Dengan mengubah sesuaikan daya radiasi ke detektor dengan pertolongan kendali celah monokromator, dan/atau dengan mengubah secara elektronis masukkan penguat (amplifier), skala instrumen disel agar menunjukkan arbsorbans nol (transmitans 100%).



b)



Pengukuran Diferensial



Biasanya larutan pembanding dalam spektofotometri adalah pelarut murni atau sesuatu macam larutan blanko yang mengandung sedikit zat yang akan ditetapkan atau tidak sama sekali. Dengan menggunakan pembanding ni dan



penyesuaian arus gelap, operator menyetel suatu skala seperti bagian yang ditunjukkan di atas. Gambar 14.15 juga ditunjukkan sepanjang skala itu nilai-ilai arbsorbans dan transmitans dari dua larutan, satu adalah larutan anu yang harus diukur dan yang lain suatu larutan standar yang mengandung zat yang ditetapkan itu dalam kuantitas yang diketahui. Instrumen hanya mampu menghasilkan pembacaan arbsorbans nol (transmitans 100%) bila suatu daya radiasi tertentu jatuh pada detektor dan bila penggandaan rangkaian elektroniknya tepat. Jadi instrumen dapat distel untuk menunjukkan absorbans nol dengan larutan yang kuat menyerap yang ditaruh dalam berkas, dengan membuka celah-celah monokromator dan/atau meningkatkan masukkan peguat (ampilifier). Makan andaikan kita menaruh larutan standar dalam berkas cahaya dan menyetel pembacaaan arbsorbans pada nol dan garis-garis yang mningkatnya ke skala atas, pada hakikatnya kita telah menyelesaikan suatu pemuaian skala. Perhatikan bahwa selisih arbsorbans kedua larutan itu adalah 0,30 dalam masing-masing kasus, namun 0,30 satuan itu merupakan skala yang lebih besar di skala bawah ketimbang di skala atas.



Gambar 2.9 Penuaian skala dalam spektrofotometri diferensial



2.6.3



Spektrofotometer Berkas Rangkap Spektrofotometer perekam yang mengeluarkan secara otomatis arbsorbans



suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang hampir selalu berupa instrumens bekas rangkap. Berikut adalah gambaran mengenai macam benda yang membuat instumen mampu mengerjakan untuk para ahli kimia.



Gambar 2.10 Diagram bagan dari sebuah spektrofotometer perekam nol optis Radiasi dari sumber melewati monokromator sebagai suatu instrumen berkas tuggal dan menghadapi suatu pemenggal. Pemenggal yang diputar oleh motor sinkron itu, merupakan suatu cermin putar yang bentuk dan penempatannya sehingga memungkinkan berkas lewat lurus menembusnya selama setengah periode rotasi. Selama setengah periode lainnya berkas itu menjumpai suatu permukaan yang memantulkan, yang membelokkannya secara tegak lurus, yang berarah keatas gambar itu. Ketika pemenggal itu berputar, detektor melihat mula-mula satu berkas, kemudian berkas yang lain. Andaikan monokromator disetel pada suatu panjang gelombang pada mana contoh itu tidak menyerap cahaya. Maka berkas contoh dan berkas pembanding sama dayanya, dan detektor melihat cahaya yang sama,. Suatu daya yang konstan memasuki detektor, dan keluaran listrik (dari) rangkaian detektor itu adalah volume voltase yang tak berubah dengan waktu dengan perkataan lain, suatu voltase arus searah. Isyarat listrik yang mencerminkan denyutan dari daya radiasi adalah suatu voltase arus bolak balik.penguat dan menguatkan voltase arus bolak balik yang kemudian diumpankan kepada sebuah motor (yang disebut servomotor). Motor yang menggerakkan suatu baji optis atau baji rapatan-variabel ke dalam berkas pembanding. Baji ini merupakan piranti yang menghalangi sebagian



dari berkas ini, baji itu telah bergerak sedemikian rupa sehingga berkas pembanding sama jauh seperti penyerapan oleh



sampel mengecilkan berkas



sampel,maka detektor akan melihat cahaya lagi,dimana pemenggal itu bersikap dalam priode putarnya. Jadi, isyarat listriknya bersifat arus searah lagi, keluaran penguat akan mengecil dan hilang, dan motor itu akan berhenti. Jika kita menggerakkan monokromotor itu dengan motor yang juga menggerakkan kertas grafik dengan gerakan tegak lurus gerakan pena, maka kita dapat memperoleh suatu alur posisi baji optis lawan panjang gelombang. Yang menjadi transmitans atau absorbans lawan panjang gelombang, jika baji itu terbentuk dengan baik dan kertas grafik itu dikalibrasikan dengan tepat. Berkas digabung kembali pada detektor. Dalam beberapa kasus, P0 dijaga agar konstan atau dengan megendalikan lebar-celah dengan suatu servomotor atau dengan pengubahsesuaian automatik perolehan (masukan) penggandaan foton untuk dapat memberikan keluaran yang konstan dalam bentuk isyarat pembanding, kemudian keluaran dikaitkan dengan berkas sampel berdaya P dibandingkan secara elektronik untuk menghasilkan suatu pembacaan P/P0 atau log (P0/P).



2.7



Galat Dalam Spektofotometri Galat dalam pengukuran spektrofotometer dapat timbul dari sejumlah



sebaab, beberapa diantaranya telah diduga dalam pembahasa mengenai instrumentasi tersebut di atas. Sel sampel harus bersih. Beberapa zat misalnya protein kadang-kadang menepel dengan sangat kuat pada sel dn sukar dicuci bersih. Berkas jari dapat menyerap radiasi ultraviolet. Gelembung gas tak boleh ada dalam jalan optis. Kalibrasi panjang instrumens hendaknya kadang-kadang diperiksa dan hanyutan (drift) atau kestabilan dalam rangkaian harus dikoreksi. Tak boleh diandaikan bahwa hukum Beer berlaku untuk sistem kimia yang belum teruji. Ketidakstabilan sampel dapat menimbulkan galat jika pengukuran tidak ditentukan waktunya dengan seksama. Konsentrasi spesies penyerap sangat penting dalam menetapkan galat setelah semua galat lain yang dapat dikendalikan itu diminimalkan. Secara



instuitif masuk akal bahwa larutan yang akan diukur tidak boleh menyerap praktis semua radiasi atau hampir tak menyerap apapun. Maka kita dapat mengharapkan bahwa galat dalam menetapkan konsentrasi secara spektrofotometri akan minimal pada suatu nilai arbsorbans di tenga-tengah, yang jauh dari kedua ujug skala. Suatu rumus dapat diturunkan dari hukum Beer yang menunjukkan dimana terdapat galat minimal. Ingat bahwa,



Suatu arbsorbans sebesar 0.43 berpadan dengan 36,8% transmitans. Faktor dP dalam persamaan di atas, dengan mengikti praktek yang lazim dalam kalkulus, dapat diabil sebagai pendekatan dari ∆P , galat dalam P. Sering kali ini disebut galat fotometrik, dan untuk maksud kita semata-mata menyatakan ketidakpastian dalam membaca skala instruments. Galat relatif dari konsentrasi yang diakibatkan oleh galat fotometrik 1% dialurkan terhadap transmitans persen dalam gambar 14.17. kurvanya mendekati tak terhingga baik pada 0% T maupun 100% T , melewati suatu minimum pada 36,8% T, naun sebearnya dalam suatu jangka yang cukup lebar, katakan 10-80% T, nilai itu tidak jauh dari nilai minimal (nilai arbsorbans antara kira-kira 0,1 ke 1,0). Dalam mengkur



%T akan mengakibatkan galat ∆c yang kecil dalam



konsentrasi pada konsentrasi yang sangat rendah karena kurva % T lawan c sangatlah curam. Namun di mana c saangatlah kecil akan memberikan galat relatif deltac/c yang besar. Pada konsentrasi tinggi, galat % T yang sama akann memberikn galat mutlak dari c yang juh lebih besar karena kurva % T lawan c jauh lebih datar. Pada daerah di antara keduanya, akan terdapat titik di mana kesua efek ini bertemu dan memberikan galat relatif ∆c/c yang minimal. 2.8



Penerapan Spektrofotometri



2.8.1



Mengalurkan Data Spektrofotometri Spekta absorbsi paling sering di alurkan sebagai %T lawan panjang



gelombang (λ), A atau є lawan λ, dan log A atau log є lawan λ. Perbandingan alur-alur ini dapat dijelaskan dengan merujuk gambar berikut ini.



Gambar 2.11 Kurva transmitan-



Gambar 2.12 Kurva absorbans-



Panjang gelombang



Panjang gelombang



Tampak dari gambar bahwa bentuk spektrum absorbsi bergantung pada konsentrasi larutan jika ordinatnya linear dalam absobans. Artinya, kurva-kurva dalam gambar tidak dapat diimpitkan oleh perpindahan vertikal yang sederhana. Ini jelas dari hukum Beer, A= єbc, yang menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi akan mengubah absorbans pada tiap panjang gelombang dengan suatu faktor yang konstan. Dapat dilihat pada kedua ruas persamaan hukum Beer :



log A = log (ɛbc) = log ɛ + log b + log c Sekarang konsentrasi ditambah bukan dikalikan, dan karena itu konsentrasi yang meningkat akan menambah suatu pertambahan yang konstan pada log A pada tiap panjang gelombang melintasi spektrum itu. Jadi kurva untuk konsentrasi yang lebih tinggi digeser keatas, namun dapat diimpitkan dengan kurva dibawahnya dengan gerakan vertikal biasa.



2.8.2



Identifikasi Zat Kimia Haruslah diingat bahwa suatu spektrum absorbsi bergantug tidak hanya



pada sifat dasr kimia dari senyawa tersebut namun juga pad faktor-faktor lain. Perubahan pelarut sering menghasilkan geseran dari pita serapan. Bentuk suatu



pita dan terutama munculnya struktur halus dapat saja bergantung pada karakteristik alat seperti daya memisah (dari) monokromator, perolehan penguat (amplifier gain), dan laju susuran sehubungan dengan kelambanan perekam. Memperlakukan sebuah spektrofotometer perekan sebagai suatu “kotak hitam” dapat menghasilkan spektra serapan yang aneh. Spektra ribuan senyawa dan bahan telah direkam, dan mencari spektraspektra yang cocok untuk perbandingan sehubungan dengan suatu problem khusus, dapat merupakan kesukaran. Tersedia beberapa katalog dan kumpulan. Makin lama makin banyak laboratoria besar menggunakan teknik penaganan data secara komputer untuk menyimpan dan mengeluarkan spektra, demikian pula informas penting lainnya. Terdapat sejumlah besar data empiris dalam literatur yang menunjukkan efek subtituens terdapan panjang gelombang pita serapan dalam spektra molekul induk. Korelasi spektra struktur baik dalam daerah UV-vis dan inframerah sering kali sangat berguna dalam identifikasi senyawa anu, terutama jika informasi lain mengenai sampel itu dpat menempatkan penyelidikan itu segera kejalur yang benar.



2.8.3



Analisis Multikomponen Sebuah spektrofotometer tak dapat menganalisis suatu sampel. Alat itu



menjadi berguna hanya setelah sampel itu diolah sedemikian rupa sehingga pengukuran dapat ditafsirkan secara tak kembar arti. Tetapi dalam banyak hal tak perlu bahwa tiap komponen individu dari suatu sampel yang komplek dipencilkan satu dari semua lainnya. Misalnya dalam spektrofotometri kadang-kadang mungkin untuk mengukur lebih dari satu konstituen yang menyerap, X dan Y. Rumit tidaknya situasi bergantung pada spektra serapan X dan Y. a)



Kasus I



spektra tidak tumpang tindih, atau sekurangnya dimungkinkan untuk menemukan suatu panjang gelombang untuk mengukur Y. Gambar dibawah ini menunjukkan setuasi semacam itu.



Gambar 2.13 Spektra absorbsi senyawa X dan Y b)



Kasus 2



Tumpang tindih satu-cara (dari) spektra : yaitu tidak mengganggu pengukuran X pada λ1, tetapi X memang menyerap cukup banyak bersam-sam Y pada λ2. pendekatan soal ini pada prinsipnya sederhana. Konsentrasi X ditetapkan langsung dari



absorbans



larutan



pada



λ1.



Kemudian



absorbans



yang



disumbangkan oleh konsentrasi X pada λ2 dihitung dari absorptivitas molar X pada λ2 yang telah diketahui sebelumnya.



Gambar 2.14 Spektra senyawa X dan Y (tumpang tindih satu cara) c)



Kasus 3



Tumpang tindih dua cara (dari) spektra : bila tak dapat ditemukan panjang gelombang pada mana atau X dan Y menyerap secra eksklusif, seperti disarankan



pada gambar dibawah, maka perlulah memechkan dua persamaan serempak dengan dua anu. Andaikan ; A1



= absorbans terukur pada λ1



A2



= absorbans terukur pada λ2



ɛx1



= absorbtivitas molar X pada λ1



ɛx2



= absorbtivitas molar X pada λ2



ɛy1



= absorbtivitas molar Y pada λ1



ɛy2



= absorbtivitas molar Y pada λ2



Cx



= konsentrasi molar pada X



Cy



= konsentrasi molar pada Y



b



= panjang jalan optis



Gambar 2.15 Spektra absorbsi senyaw X dan Y (tumpang tindih dua cara) Karena absorbans total mereupakan jumlah sumbangan dari konstituenkonstituen penyerap individu (dari) larutan itu :



Yang anu hanyalah Cx dan Cy dalam kedua persamaan itu. Dan oleh karena itu nilai-nilai mereka dapat diukur dengan mudah. Tentu saja nilai є harus



diketahui dari pengukuran terhadap larutan murni X dan Y pada kedua panjang gelombang itu.



2.8.4



Persiapan Sampel untuk Analisis Spektrofotometri Banyak senyawa organik menyerap dalam daerah ultraviolet spektrum,



dan prapengolahan hanay melibatkan pemisahan pengganggu-pengganggu. Beberapa unsur dalam tabel berkala menyerap dengan kuat dalam daerah tampak atau ultraviolet, sekurang-kurangnya dalam keadaan oksidasi tertentu, dan tahap tahap pendahuluan dapat melibatkan reaksi redoks maupun pemisahan. Perkembangan absorbsi dengan pertolongna reagensia anorganik kadangkadang dimungkinkan. Misalnya besi dapat ditetapkan dengan memanfaatkan warna merah yang diperoleh dengan mengolah larutan besi III dengan tiosianat : Fe3+ + SCN- ..............(FeSCN)2+ Sistem itu menjadi rumit oleh kecenderungan terbentuknya kompleks yang lebih tinggi seperti [Fe(SCN)2]+. Contoh-contoh lain dari kompleks berwarna yang terbentuk dengan reagensia anorganik adalah kompleks tembaga tetraammina yang biru. Kompleks berwarna yang dibentuk oleh ion logam dengan reagensia organik menawarkan keanekaragaman metode spektrofotometri yang paling mengesankan, dan mereka teristimewa dalam bidang analisis perunut. Pelarut yang digunakan dalam prosedur spektrofotometrik menimbulkan problem dalam beberapa daerah spektrum. Pelarut tidak hanya harus melarutkan sampel, tetapi juga tidak boleh menyerap cukup banyak dalam daerah dimana penerapan itu dibuat. Air merupakan pelarut yang bagus sekali dalam arti tembus cahaya diseluruh daerah tampak dan turun samapai panjang gelombang sekitar 200 nm di daerah ultraviolet. Tetapi karena air pelarut yang jelek bagi banyak senyawa organik, maka lazimnya pelarut organik digunakan untuk zat-zat ini. Hidrokarbon alifatik, metanol, etanol dan dietil eter tembus cahaya terhadap radiasi ultraviolet dan sering kali digunakan sebagai pelarut untuk senyawa organik.



Tabel 2.3 Pelarut untuk daerah ultraviolet dan daerah tampak Pelarut



Minimum



Pelarut



Minimum



ketebuscahayaan



ketembucahayaan



kasar nm



kasar nm



Air



190



Kloroform



250



Metanol



210



Karbon



265



tetraklorida Sikloheksanol



210



Benzena



280



Heksana



210



Toluena



285



Dietil eter



220



Piridina



305



p-Dioksan



220



Aseton



330



Etanol



220



Karbon



380



disulfida



2.9



Titrasi Fotometrik Memang sebenarnya titrasi visual juga menggunakan titrasi fotometrik.



Perubahan warna mencerminkan suatu perubahan dalam penyerapan cahaya oleh larutan, yang menyertai perubahan konsentrasi dari spesies yang menyerap dalam suatu titrasi visual. Seringkali titrasi titrassi fotometri memiliki kelebihan dalam kepekaan mendeteksi titik akhir dan menghindari gangguan dibandingkan titrasi visual. Lagipula mereka tak terbatas pada daerah panjang gelombang dimana mata manusia merespon, dan mereka cukup mudah diautomatiskan. 2.9.1



Titrasi Tanpa Indikator Kadang-kadang suatu zat yang terlibat langsung dalam reaksi titrasi



menyerap cukup banyak pada suatu panjang gelombang yang dapat dicapai, dan titrasi itu dapat diikuti secara spektrofotometris tanpa menambahkan suatu indikator. Bentuk kurva titrasi dapat diramalkan dari nilai є spesies kimia yang diperhatikan.



Gambar 2.16 Kurva titrasi fotometrik Kurva titrasi semacam ini mudah dihitung : orang semata-mata menghitung konsentrasi spesies yang menyerap pada titik mana saja, dengan menggunakan



tetapan



kesetimbangan



reaksi



itu,



kemudian



menghitung



sumbangan tiap spesies pada absorbans dari larutan menurut hukum Beer, dengan menggunakan nilai є yang diketahui serta panjang jalan.



2.9.2



Titrasi dengan Indikator dan Titrasi Campuran Dalam kasus-kasus dimana tak satu spesies pun terlihat dalam reaksi titrasi



itu menyerap secukupnya, dapatlah ditambahkan suatu indikator kedalam larutan itu. Gambar berikut menunjukkan suatu contoh titrasi indikator, suatu titrasi kelometrik ion tembaga (II)



Gambar 2.17 Titrasi temmbaga dengan EDTA dengan menggunakan idikator pirokatekol lembayung



Dengan EDTA dengan menggunakan indikator metalokom pirokatekol lembayung. Dalam titrasi ini dipilih suatu panjang gelombang pada mana indikator bebas menyerap lebih kuat dari pada kompleks tembaga-indikator. Tampak dalam gambar itu mula-mula reaksi ion tembaga(II) bebas dengan EDTA, yang tidak mempengaruhi absorbans larutan pada panjang gelombang ini. Kemudian dengan makin didekatinya titikakhir, tembaga dibebaskan dari ikatan indikator oleh titran, dan absorbans meningkat karena makin banyak indikator menjadi bebas, sampai akhirnya semua tembaga telah ditrasi dan absorbans menjadi konstan kembali. 2.9.3



Instrumentasi Hampiran tersederhana ketitrasi fotometri adalah metitrasi dalam suatu



labu atau gelas piala pada bangku praktikum, dengan mengambil sampel dari dalam bejana titrasi untuk pengukuran absorbans sementara titrasi berlangsung. Tentu saja sampel itu harus dikembalikan tiap kali, dan teknik ini merepotkan untuk titrasi yang sering harus dilakukan. Dipihak lain, spektrofotometer apa saja yang baik dapat digunakan tanpa perlu diubah, dan lebih jelas bagi seorang pemula mengenai tepatnya apa yang sedang terjadi, dari pada seanadainya digunakan instrumentasi yang lebih rumit. Dengan



suatu



spektrofotometer



perekam



dimungkinkan



merekam



absorbans lawan waktu pada suatu panjang gelombang yang konstan. Jika titran diteteskan kedalam suatu bejana titradi dalam suatu berkas sampel dengan laju alir yang konstan, jika dilakukan pengaduan yang memadai, dan juga jika reaksi titrasi itu cepat, maka alur absorbans lawan waktu mudah menjadi kurva titrasi fotometri. Dengan modifikasi on-the-spot yag relatif sederhana, syarat keluaran dari suatu spektrofotometer tk automtik dapat direkam, jadi suatu instrumen perekam berkas ganda yang mahal sebenarnya tak dituntut untuk penerapan ini.



2.10



Spektrofotometri Serapan atom Atom individu yang menyerap radiasi, yang menimbulkan keadaan energi



elektronik tereksitasi. Spektra serapannya lebih sederhana dibandingkan dengan spektra molekul karena keadaan energi elektronik tidak mempunyai subtingkatan



vibrasi-rotasi. Jadi spektra serapan atom terdiri dari garis-garis yang jauh lebih tajam dari pada pita-pita yang diamti dalam spektroskopi molekul. Selama bertahun-tahun detektor uap merkerium mewakili penerapan analitis utama dari serapan atom. Tekanan uap merkerium logam cukup besar sehingga membahayakan kesehatan dalam ruang yang ventilasi tak memadai. Detektor-detektor itu pada dasarnya adalah spektrofotometer primitif, dalam mana sumbernya adalah sebuah lampu uap merkerium bertekanan rendah. Atom-atom merkerium yang dieksitasi dalam discas listrik (dari) lampu itu, memancarkan radiasi bila mereka kembali ketingkatan elektronik yang lebih rendah, radiasi itu bukan suatu kontinum (tidak berkesinambungan) melainkan terdiri dari frekuensifrekuensi diskrit yang menyatakan transisi elektronik dalam atom merkerium dengan suatu garis yang istimewa kuatnya pada 253,7 nm yang berpadanan dengan selisih energi antara keadaan dasar dan keadaan eksitasi pertama untuk Hg (suatu garis yang mewakili suatu transisi yang berakhir dalam keadaan dasar atau dalam absorbsi, eksitasi suatu atom yang berkeadaan dasar disebut garis resonansi.



2.10.1 Instrumentasi Gambar dibawah ini menunjukkan bagan komponen komponen dari sebuah spektrofotometer serapan atom dasar.



Gambar 2.18 Komponen-komponen spektrofotometer serapan atom



a) Sumber Pertama, sumber itu sangat berlainan. Dalam spekttrofotometer molekul pita umumya cukup lebar sehingga memungkinkan penggunaan sumber berkesinambungan dan monokromator. Untuk analisis kuantitatif, jika disetel skala monokromatornya agar berimpit dengan puncak pita serapan akan diperoleh kepekaan yang hampir maksimal dan pematuha hukum Beer dengan baik, karena kebanyakan radiasi itu relatif sangat dekat dengan panjang gelombang serapan sampel yang maksimal. Dipihak lain garis serapan atom dalam nyala atau tanur jauh lebih sempit dari pada pita yang dapat disediakan oleh gabungan sumber berkesinambungan monokromator mana pun. Suatu garis serapan ataupun pancaran atom bukanlah suatu garis menurut makan matematika yang tidak mempunyai lebar, namun garis itu masih sangat sempit dalam konteks sekarang ini. Ada lebar alamiah dengan orde 10-5 nm, sebagai akibat sebaran keboleh jadian yang dikaitkan dengan tiap tingkat energi elektron dari sebuah atom, namun garis-garis yang diamati cukup banyak lebih lebar dari pada lebar alamiah ini. Pelebaran Doppler dengan ordenya 10-3 nm pada temperatur nyala yang lazim, mencerminkan komponen-komponen kecepatan yang berlainan dari atom-atom sepanjang garis pengamatan. Peleburan tekanan, yang didalam nyala lazimnya sama ordenya dengan pelebaran Doppler, diakibatkan oleh perturbasi (gangguan) tingkat energi atom oleh atom-atom ataupun molekul-molekul didekatnya.



b) Pembakar dan Tanur Misalnya adalah memperoleh populasi atom berkenaan dasar dari suatu larutan sampel, yang absorbannya dikaitkan secara sederhana dengan konsentrasi analit dalam larutan itu. Dengan sitem Pengabut-pembakar pra campur (Premix nebulizer-burner), aliran oksidan melewati ujung atas suatu tabung kapiler menarik sampel dari dalam suatu wadah dan memecah-mecahkannya menjadi tetes-tetes halus sangat mirip kerja penyemprot parfum. Nilai absorbans yang diperoleh untuk konsentrasi analit tertentu dalam larutan sampel asli bergantung pada efisiensi pengabutan dalam kamar pra campur



dan kemudian pada temperatur (serta variasinya menurut jrak diatas puncak pembakar) dan pada laju alir gas lewat nyala, karena faktor-faktor ini menetapkan besarnya populasi atom berkeadaan diam dalam jalan berkas cahaya sumber. Dengan aliran sampel yang berkesinambungan, kita mengharapkan untuk memperoleh populasi atom yang tunak dan konstan serta cukup lama untuk memungkinkan pegukuran dan kondisi terhasilnya populasi ini haruslah cukup dapat diulangi agar sejumlah besar sampel maupun larutan standar dapt diperbandingkan. Jelas bahwa tekanan gas dan laju alir bahan bakar serta oksidan harus diatur dengan seksama. Temperatur yang dapat dicapai tergantung pada gasgas batubara-udara, 1800oC, gas alam-udara 1700oC, asetilena-udara 2200oC, asetolena-dinitrogen oksida 3000oC.



c) Komponen-komponen lain Komponen-komponen lain dari sebuah spektrofotometri serapan atomm adalah



konvensional



sifatnya.



Monokromatornya



dapat



tak



semahal



monokromator spektrofotometer biasa yang sepadan kualitasnya, karena kurang dituntut. Satu-satunya tuntutan adalah bahwa monokromator itu melewati resonans yang dipilih, tanpa dibarengi garis-garis lain dalam spektrum sumber cahaya yang timbul dari katode logam atau gas lambannya. Biasanya dapat ditemukan suatu garis sumber yang memuaskan yang cukup berjauhan dari garisgaris lain, sehingga tak menuntut monokromator terbaik untuk memencilkannya.



2.10.2 Penerapan Serapan Atom Untuk pemerian metode serapan atom yang rinci, telah ditetapkan pada penetapan sekitar 60 unsur, dan teknik ini merupakan alat utama dalam pengkajian yang meliputi logam runutan dalam lingkungan dan dalam sampel biologis. Seringkali teknik ini juga berguna dalam kasus-kasus dimana logam itu berada pada keadaan yang cukup didalam sampel itu, tetapi hanya tersedia sedikit sampel dalam analisis, kadang-kadang demikianlah kasus dengan metaloprotein misalnya. Laporan pertama mengenai peranan biologis yang penting untuk nikel



didasarkan pada penetapan dengan serapan atom bahwa enzim urease, sekurangkurangnya dari organisme pada mengandung dua ion nikel permolekul protein. Seringkali tahap pertama dalam analisis sampel-sampel biologis adalah mengabukan untuk merusak bahan organik. Pengabuan basah dengan asam nitrat dan perklorat seringkali lebih disukai dari pada pengabuan kering mengingat susut karena menguap dari unsur-unsur runutan tertentu. Pengabuan kering semata-mata adalah pemasangan sampel dalam satu tanur untuk mengoksidasi bahan organik. Kemudian serapan atom dilakukan terhadap larutan pengabuan basah atau terhadap larutan yang dibuat dari residu pengabuan kering. Segi utama serapan atom adalah kepekaan. Dalam satu segi, serapan serapan atom menyolok sekali bebasnya dari gangguan. Perangkat tingkst-tingkst energi elektronik untuk sebuah atom adalah unit untuk unsur itu. Ini berarti bahwa tak ada dua unsur yang memperagakan garis garis spektral yang eksak sama panjang gelombangnya. Seringkali terdapat garis-garis untuk satu unsur yang sangat dekat pada beberapa dari garis unsur yang lain, namun biasanya mungkin untuk menemukan suatu garis resonans untuk suatu unsur tertentu, dengan mana tak terdapat gangguan spektral oleh unsur-unsur lain dalam sampel.



BAB III PEMBAHASAN 3.1



Contoh Soal dan Penyelesaian 1. Jika absorbtivitas molar suatu kompleks bewarna pada 240 nm adalah 3,2 x103, hitung absorbansi suatu larutan dengan konsentrasi 5,0 x 10-5 M bila lebar selnya 5 cm dan ukur pada 240 nm! diketahui: a = 3,2 x103 cm-1 M-1 c = 5 x 10-5 M b= 5 cm Tanya: A…? A = abc = 3,2 x103 cm-1 M-1 x 5 cm x 5 x 10-5 M = 80 x 10-2



2. Hitung absorbtivitas suatu senyawa yang mempunyai berat molekul 144 jika 1 x 10-5 g/ml larutan senyawa tersebut mempunyai absorbansi 0,400 pada ssel 1 cm. Diketahui: BM = 144 Gram = 1 x 10-5 V = 1 ml b = 1 cm Tanya : a…? Jawab: C = (g/mr) x (1000/v) = 10-5 / 144 x 1000 / 1 = 7 x 10-5 A a



= = = =



abc A / (bxc) 0,4 / (1 cm x 7 x 10-5 M ) 0,057 x 10-5 cm-1 M-1



3. Ubahlah harga transmitan persen berikut menjadi harga adsorban. a) 90 b) 80 c) 50 d) 10 Jawab:



a)



T = 10% A = -log T = - log 90/100 = - (log 90-log100) = - (1,95 – 2 ) = - (-0,05) = 0,05



b)



T = 80% A = -log T = - log 80/100 = - (log 80-log100) = - (1,903 – 2 ) = - (-0,097) = 0,097



c)



T = 50% A = -log T = - log 50/100 = - (log 50-log100) = - (1,699 – 2 ) = - (-0,301) = 0,301



d)



T = 10% A = -log T = - log 10/100 = - (log 10-log100) = - (1– 2 ) = - (-1) = 1



4. Ubahlah harga adsorban berikut menjadi harga transmitan persen . a. 0,10 b. 0,50 c. 1,00 d. 1,70 Jawab: a. A = 0,10 T = 10-abc = 10 –A = 10 -0,10 = 0,794 %T = 0,794 X 100% = 79,4 %



b.



A = 0,50 T = 10-abc = 10 –A = 10 -0,50 = 0,316 %T = 0,316 X 100% = 31,6 %



c.



A =1 T = = = = %T =



d.



10-abc 10 –A 10 -1 0,1 0,1 X 100% = 10 %



A = 1,7 T = 10-abc = 10 –A = 10 -1,7 = 0,019 %T = 0,019 X 100% = 1,9 %



5. Transmitan persen sebuah larutan dalam 2,0 cm sel adalah 50. Hitung trasmitan persen larutan dalam sel-sel yang mempunyai ukuran panjang sebagai berikut. a. 4,0 cm b. 1,0 cm c. 0,2 cm Jawab: b = 2,0 cm T = 50% A = -log T = - log 50/100 = - (log 50-log100) = - (1,699– 2 ) = - (-0,301) = 0,301 A 0,301 ac ac a)



= = = =



abc a x 2 cm x c 0,301 / 2 0,1505



b = 4 cm log 1/T =



A



= = = = = = = = =



abc ac.b 0,1505 x 4cm 0,602 10-A 10-0,602 0,250 0,250 X 100% 25%



b = 1 cm log 1/T = = = = = T% = = = %T = =



A abc ac.b 0,1505 x 1cm 0,1505 10-A 10-0,1505 0,707 0,707 X 100% 70,7%



T%



%T



b)



c)



b = 0,2 cm log 1/T = = = = = T% = = = %T = =



A abc ac.b 0,1505 x 0,2 cm 0,301 10-A 10-0,301 0,500 0,500 X 100% 50%



Catatan: Rumus- rumus yang berlaku untuk soal ini : Log I0 / I = A A = - log T A = log (1/T) A = abc Log T = -abc T = 10-abc c = (g/mr) x (1000/v) dimana v dalam mL



KETERANGAN RUMUS: T = transmitan %T = persen transmitan A = absorban a = absorptivitas ( koefisien extingsi) b = tebal kuvet (cm) c = konsentrasi (M) Io = intensitas radiasi yang masuk I = intensitas radiasi yang diteruskan 6. Skala pengukuran pada alat spektronic-20, menunjukan nilai transmitan 0100%. Berapa nilai absorbansinya? Diket : %T = 0 -100% T = 0 -1 Dit : A...? Jawab : A = log 1/T A= log 1/0 = ~ (tak hingga) A = log 1/T A = log 1/1 = 1 Jadi absorbansinya ~ - 0 7. Diketahui diameter sel kuvet adalah 2 cm, larutan yang diukur memiliki konsentrasi 2,49. 10-5 mol/L dengan ε 5. 103 L/molcm dengan panjang gelombang 430 nm, hitung %T! λ = 430 nm b = 2 cm ε = 5.103 L/molcm c = 2,49.10-5 mol/L Dit : %T..? Jawab : A = ε . b. c A = 5.103 L/molcm . 2 cm . 2,49.10-5 mol/L A = 0,249 A = log 1/T 0,249 = log 1/T T = 0,5636 %T = T x 100% %T = 0,5636 x 100% = 56,36% Diket :



8. Diketahui suatu senyawa X memiliki BM= 118 ditimbang sebanyak 0,274 gram dan diadd 10 mL, kemudian diukur pada panjang gelombang 272 nm dengan sel kuvet 1 cm sehingga memiliki A=0,450, tentukan absrobtivitas dan absirbtivitas molarnya! Diket : λ = 272 nm b = 1 cm A = 0,45 BM = 118 Dit : A dan ε..? Jawab : A = a . b . c a = A b .c a = 0,450 1 . 0,0274 a = 16,423 L/gr.cm konsentrasi lar. Dalam molaritas: ppm = M x Mr x 1000 27,4 ppm = M x 118 x 1000 M = 2,32 . 10-4 M A =ε . b . c 0,450 = ε . 1. 2,32. 10-4 mol/L ε = 1,94. 103 L/mol.cm



BAB IV PENUTUP 4.1



Kesimpulan 1. Spektrofotometri adalah alat yang digunakan untuk mengukur energi relatif jika energi tersebut mengalami transmitansi atau diteruskan, dipantulkan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. 2. Absorbsi cahaya tampak dan radiasi ultraviolet-ultraviolet meningkatkan energi elektronik sebuah molekul. Artinya, energi yang disumbangkan oleh foton-foton memungkinkan elektro-elektron itu mengatasi kekangan inti dan pindak keluat ke orbital baru yang lebih tinggi energinya. 3. Sebuah spektrofotometri adalah suatu instrumen untuk mengukur transmitans atau arbsorbans suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang. 4. Monokromator adalah piranti optis untuk memencilkan suatu berkas radiasi dari suatu sumber berkesinambungan, berkas mana mempunyai kemurnian spektral yang tinggi dengan panjang gelombang apa saja yang diinginkan. 5. Spektrofotometer perekam yang mengeluarkan secara otomatis arbsorbans suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang hampir selalu berupa instrumens bekas rangkap.



4.2



Saran Demikian makalah ini kami buat, tentunya masih banyak kekurangan dan



kesalahan. Untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun bagi para pembacanya dan terutama bagi kami pribadi sebagai kesempurnaan makalah ini.



DAFTAR PUSTAKA Day,R.A, Underwood,A.L. 2002. Kimia Analisis Kuantitatif Edisi ke VI, Jakarta Erlangga http://fzahra97.blogspot.co.id/2016/09/contoh-soal-spektroskopi.html