Resume Materi Spektrofotometri [PDF]

Citation preview

Resume Materi Spektroskopi 1. Spektrofotometri UV- Vis Spektrofotometri adalah



suatu teknik analisis yang melibatkan interaksi radiasi



elektromagnetik dengan materi. Spektrofotometri UV-Vis adalah anggota teknik analisis spektroskopik yang memakai sumber REM (radiasi elektromagnetik) ultraviolet dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer. A. Prinsip Spektrofotometri UV- Vis Bila suatu molekul mengabsorpsi (menyerap) cahaya



Energi molekul meningkat



Molekul terpromosi ke keadaan tereksitasi



Mengemisikan sebuah foton



Energinya menurun



Molekul dalam keadaan dasar (ground state) 



Absorbsi cahaya UV-Vis mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi electron-electron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi. Energi yang terserap kemudian terbuang sebagai cahaya atau tersalurkan dalam reaksi kimia.







Absorbsi cahaya tampak dan radiasi ultraviolet meningkatkan energi elektronik sebuah molekul, artinya energi yang disumbangkan oleh fotonfoton memungkinkan electron-electron itu mengatasi kekangan inti dan pindah ke luar ke orbital baru yag lebih tinggi energinya.



B. Instrumentasi Spektrofotometri UV-Vis



1. Sumber sinar: 



Lampu hydrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah UV.







Kebaikan lampu wolfram adalah energi radiasi yang dibebaskan tidak bervariasi pada berbagai panjang gelombang.



2. Monokromator 



Digunakan untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma ataupun grating.







3.



Mengapa sinar harus monokromatis ??? -



mempertinggi kepekaan, karena bsorbans terukur maksimum



-



penyerapan sinar memenuhi hk L-B lebih baik



Sel/Kuvet 



syarat : tidak menyerap sinar yang digunakan Diameter (b) = 1 cm Volume : 5 mL/ 10 mL UV: kuarsa VIS: plastik, gelas/kaca biasa







Pengukuran sampel harus menggunakan blanko. Sel sampel harus “matched” dengan sel blanko



4. Detektor 



Prinsip: menyerap energi sinar dan mengubahnya menjadi besaran terukur







Syarat Detektor :



-



dapat menangkap/merespon energi sinar



-



peka dengan noise rendah



-



waktu respon pendek



-



stabil



-



dapat memperkuat isyarat listrik dengan mudah



-



Isyarat listrik yang dihasilkan berbanding lurus dengan intensitas sinar



5. Pelarut 



Pelarut-pelarut yang digunakan spektrofotometri harus: -



Melarutkan cuplikan



-



Meneruskan radiasi dalam daerah panjang gelombang yang sedang dipelajari.



-



Pelarut yang dipakai tidak mengandung sistem ikatan rangkap terkonjugasi pada struktur molekulnya dan tidak berwarna



-



Tidak terjadi interaksi dengan molekul senyawa yang dianalisis.



-



Kemurniannya harus tinggi, atau derajat untuk analisis tinggi.



C. Analisis Kuantitatif Untuk analisis kuantitatif dan kualitatif  



 



Dilakukan dengan cara mengukur harga A pada panjang gelombang maksimum atau dilakukan pengukuran %T pada panjang gelombang minimum. Dasar perhitungannya berdasarkan hukum Lambert-Beer yang menyatakan hubungan antara serapan dan panjang jalan melewati medium yang menyerap dan hubungan antara konsentrasi spesies penyerap dan tingkat absorbsi A = ε. b. C Analisis kuantitatif dapat dengan menggunakan cara kurva kalibrasi C terhadap A Analisis kualitatif yang dapat ditentukan ada 2 yaitu : Pemeriksaan kemurnian spektrum UV-Vis, dan Penentuan panjang gelombang maximum



2. Spektrofotometri Inframerah Spektrofotometri Infra Red atau 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 -1



cm dengan menggunakan suatu alat yaitu Spektrofotometer Inframerah.



A. Prinsip Spektrofotometri Inframerah 



Interaksi Materi-Radiasi Inframerah -



Senyawa berikatan kovalen mempunyai kemampuan menyerap radiasi elektromagnetik dalam daerah spektrum inframerah.



-



Absorpsi radiasi IR pada material tertentu berkaitan dengan fenomena bergetarnya molekul atau atom.







Supaya terjadi peresapan radiasi inframerah, maka ada beberapa hal yang perlu dipenuhi, yaitu : -



Absorpsi terhadap radiasi inframerah dapat menyebabkan eksitasi molekul ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi dan besarnya absorbsi adalah terkuantitasi



-



Vibrasi yang normal mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang diserap



-



Proses absorpsi (spektra IR) hanya dapat terjadi apabila terdapat perubahan baik nilai maupun arah dari momen dua kutub ikatan



B. Fungsi Analisis dengan Spektrofotometri Inframerah 



Material tertentu (material hasil sintesa atau material alami menyerap radiasi inframerah.







Spektrum serapan inframerah suatu material mempunyai pola yang khas. berguna untuk identifikasi material dan identifikasi keberadaan gugusgugus fungsi yang ada.



C. Instrumentasi Spektrofotometri Inframerah 



Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah, monokromator dan detektor.







Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan, dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor.



D. Analisis Kualitatif Secara sederhana, identifikasi suatu zat dilakukan dengan menbandingkan spektrumnya dengan spektrum dari zat standar. Bila zat yang diperiksa sama dengan standar, maka posisi dan intensitas relatif dari puncak-puncak resapan harus sama. Karena perubahan fisika dan kimia yang mungkin terjadi pada proses penyiapan sampel, maka bila spektra yang dibandingkan tidak identik, maka sebelum diambil kesimpulan harus dilakukan test berikut : a. Ulangi penetapan dengan melakukan rekristalisasi baik terhadap sampel maupun standar dengan menggunakan pelarut yang sama b. Larutkan sampel dengan pelarut yang cocok, lalu ukur resapan menggunakan pelarut sebagai blangko. Bandingkan dengan standar yang dengan cara yang sama . E. Analisis Kuantitatif Disamping untuk analisi kualitatif, spektrofotometri IR dapat juga digunakan untuk analisis kuantitatif. Meskipun tehnik ini kurang akurat jika dibandingkan dengan tehnik kuantitatif yang lain, tetapi dalam hal tertentu, ia malah lebih baik, misalnya untuk penetapan kadar polimetri.



3. AAS (Atomic Absorption Spectrometri) A. Prinsip AAS 



Absorpsi sinar UV/VIS oleh atom-atom logam pada tingkat “ground state” yang terdapat dalam “atomizer







Pada AAS terjadi penyerapan sumber radiasi (sinar tampak atau ultraviolet) oleh atom-atom netral dalam keadaan gas yang berada dalam nyala.







Untuk jadi atom netral dalam keadaan gas butuh perlakuan khusus dipanaskan pada suhu tinggi.







Nyala digunakan untuk membuat atom netral dalam keadaan gas.



B. Fungsi AAS 



Penentuan garis-garis spektrum yang khas







Membandingkan garis spektrum yang



diperoleh



dengan



garis-garis



spektrum dari “reference standard” atau tabel. 



Penentuan kadar logam







Menghubungkan nilai absorbansi yang terbaca pada spektrofotometer dengan konsentrasi sampel.



C. Instrumentasi AAS  



Alat AAS terdiri dari 3 komponen yaitu: Unit atomisasi, sumber radiasi dan sistem pengukur fotometrik Spektofotometer absorbsi atom dikenal ada 2 macam sistem optik yaitu berkas tunggal dan ganda.



  



Sumber radiasi yang terbaik adalah sinambung dengan monokrom resolusi yang baik, serta intensitas radiasi cukup kuat. Contoh : Lampu katoda berongga dan tabung awan muatan gas (Gas Discharge Tubes) Monokromator harus mampu memberikan resolusi yang terbaik. Ada 2 bentuk monokromator yaitu monokromator celah dan kisi difraksi. Monokromator ditempatkan diantara nyala dan detektor. Detektor pada AAS berfungsi mengubah intensitas radiasi yang datang menjadi arus listrik, yang umum dipakai sebagai detektor adalah tabung penggandaan foton.



D. Analisis Kuantitatif Preparasi Sampel 



Jenis unsur yang ditentukan







Bahan substrat







Metode Atomisasi



Teknik Preparasi: 



Sampel cair



:



Larutkan dalam air secara kuantitatif, + kan asam



secukupnya. 



Sampel padat : Lakukan destruksi



4. Sinar – X A. Prinsip analisis:  Perpindahan elektron yang terjadi sehingga memancaarkan energi berupa gelombang elektromagnetik dalam waktu yang singkat.  materi menyerap sinar infra merah ( biasanya IR dekat) pada panjang gelombang 750-400 nm dan bilangan gelombang 400-4000 cm-1 yang



menyebabkan molekul-molekul bervibrasi dan



menghasilkan pola



yang khas. B. Instrumentasi  



 







sumber sinar infra merah. Holder  Sumber sinar, berupa Keramik, Nernst glower: Lampu dari osida lantanida dengan kawat Pt, Batang SiC (5x0,4 cm) (globar), Kawat Ni/Cr. Sumber sinar berfungsi sebagai Single Beam : blanko dan sample terpisah.  Fungsi : tempat sampel.  Sampelnya yang dapat diukur dengan IR adalah senyawa yang mempunyai : a). Ikatan kovalen, mempunyai kemampuan menyerap radiasi elektromagnetik dalam daerah spektrum IR b). Ikatan memiliki momen dipol, sampel dapat berupa gas, padat ( dengan serbuk KBr dalam bentuk pelet ), dan cair ( dilapiskan ke window KBr atau NaCl ) Moving Mirror ,menjadikan perbedaan dengan IR, berfungsi mempertajam spektrum. Monokromator, berfungsi mengubah sinar polikrom menjadi monokrom. Biasanya berupa: a) prisma : kristal NaCl b) grating : gelas atau plastik/Al c) Filter : untuk analisis kuantitatif Detektor a) Fotokonduktor: bahan semi konduktor PbS, PbSe, Ge (diameter 0,8 - 2 m) b) Thermal detektor : termokopel, bolometer, det. Golay, DLATGS ( Deutererated Triglycine Sulfate Doped with Lalamine ) Fungsi: mendeteksi sinar yang diteruskan dan diubah sebagai bilangan gelombang.



C. Analisis kualitatif dan kuantitatif  Analisis kualitatifnya menggunakan X- ray absorption method  Analisis kuantitatifnya menggunakan X-ray flouresence method (XRF)  Untuk mengidentifikasi gugus fungsi yang ada pada molekul, mengidentifikasi senyawa dan menganalisis campuran.



5. NMR ( Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) A. Prinsip NMR 



Pengukuran absorbansi radiasi elektromagnetik pada daerah frekuensi radio 4-600 MHz atau penjang gelombang 75-0,5 m oleh partikel (inti atom) yang berputar di dalam medan magnet



Larutan cuplikan berputar di dalam tabung berputar dalam medan magnet yang disinari dengan energi frekuensi radio dari pemancar frekuensi radio.



Energi yang dipancarkan diterima oleh penerima frekuensi radio.



Spektrum yang diperoleh dari rekorder berupa puncak-puncak yang menunjukkan letak dan jumlah proton (bila NMR 1H yang dipakai). B. Fungsi NMR Analisa Kualitatif NMR dapat digunakan untuk menentukan karakter suatusenyawa organik, dari suatu cuplikan yang murni



Analisa Kuantitatif Digunakan untuk menentukan konsentrasi senyawa. Contoh penggunaan NMR dalam analisa kuantitatif adalah dalam penentuan air dalam produk makanan, bahan baku kertas dan materi-materi hasil pertanian. Dalam analisa kuantitatif, NMR mempunyai kelebihan yaitu tidak diperlukannya zat murni. Tetapi yang diperlukannya adalah pembanding, yaitu standar dalam yang murni.



C. Instrumentasi NMR 



Pemancar frekuensi radio







Medan magnet







Tabung cuplikan







Penerima frekuensi radio dan detektor







Rekorder