SPEKTOFOTOMETER Uv - Vis [PDF]

Citation preview

SPEKTOFOTOMETER UV-VIS



A. Sejarah Spektofotometer UV-Vis Senyawa organik terkonjungsi menyerap UV (190-400 nm) atau terlihat (400-700 nm) cahaya semakin besar derajat konjugasi semakin besar tingkat penyerapan pada panjang gelombang lebih lama. Dengan demikian, senyawa yang sangat terkonjugasi seperti β-karoten dan hemoglobin menyerap dibagian terlihat spektrum dan berwarna. Senyawa aromatik terkonjungsi kurang menyerap dalam daerah UV spektrum. Namun, kemajuan besar diikuti penemuan fundamental dalam spektrokopi studi tentang penyerapan radiasi elektromagnetik oleh senyawa kimia dan spektrometri, studi kuantitatif dan dari fenomena ini. Absorbansi cahaya oleh bahan pertama kali diekplorasi oleh ahli matematika



Jerman



Johann



Heinrich



Lambert



(1728-1777)



yang



menemukakan bahwa untuk radiasi monokromatik (dalam radiasi praktek pita sempit) jumlah cahaya yang diserap adalah berbanding lurus dengan panjang jalur cahaya itu melalui material dan tidak tergantung dari intensitas cahaya . Astronom Jerman Wilhelm Beer (1797-1850) memperluas pekerjaan ini dan menemukan bahwa untuk larutan encer, ada hubungan linier antara konsentrasi analit dan absorbansi. Ahli kimia klinis Henry Bence Jones (1813-1873) menggunakan emisi untuk mendeteksi lithium dalam urin dan pada jaringan lain termasuk lensa dihapus dari mata pasien katarak dan bekerja dengan Agustus Dupre (18351907), digunakan analisis fluoresensi untuk mendeteksi kina dalam darah dan jaringan lain. Pengenalan Spektofotometer komersial UV pertama, oleh Arnold O. Beckman (1900-2004). Namun, kelompok-kelompok seperti yang dipimpin



oleh Bernand B. Brodie (1907-1989) melanjutkan



menggunakan



instrumen



untuk



mengembangkan



kuantitatif.



untuk Brodie



mendirikan beberapa aturan dasar untuk sukses meansurement obat dan racun lainnya dalam spesimen biologi, banyak yang masih berlaku hari ini. Seperti dengan pengembangan spektofotometer UV praktis, kepentingan militer , kali ini dalam obat antimaterialis, juga mendorong kemajuan di spektrophotofluorimetry.



Brodie



dan



Sidney



Udenfriend



(1918-2001)



menggunakan fluorimeter Coleman sederhana filter untuk mengukur quinacrine dalam plasma, tetapi jelas bahawa jika panjang gelombang eksitasi dapat bervariasi banyak molekul lebih dapat dianalisis menggunakan eknik ini. Robert L. Bowman (1916-1995) mengembangkan spectrophotofluorimeter monokromator pertama ganda, yang dengan kolaborasi dari perusahaan instrumen Amerika, dipamerkan pada konferensi 1956 Tickets Pittburgh sebagai AMINO-Bowman SPF. Dipertengahan abad ke-19 kimiawan Jerman Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) bekerjasama mengembangkan spektofotometer menemukan 2 unsur baru: rubidium dan cesium. Yang digunakan banyak kimiawan untuk menemukan unsur baru semacam galium, indium dan unsur-unsur tanah jarang. Spektroskopi telah memainkan peran penting dalam penemuan gas-gas mulia. Spektofotometer terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel, detektor pencatat. Fungsi prisma adalah untuk memisahkan sinar polikromatis dari sumber cahaya menjadi sinar kromatis. Penggunaan spektroskopi sebagai sarana penentuan struktur senyawa memiliki sejarah yang pajang. Reaksi nyala yang populer berdasarkan prinsip yang samma dengan spektroskopi. Spektrofotometer UV-Vis pada umumnya digunakan untuk : 1. Menentukan jenis kromofor, ikatan rangkap yang terkonyugasi dan auksokrom dari suatu senyawa organik.



2. Menjelaskan informasi dari struktur berdasarkan panjang gelombang maksimum suatu senyawa 3. Mampu menganalisis senyawa organik secara kuantitatif dengan menggunakan hukum Lambert-Beer. B.  Pengertian Spektofotometer        Spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer ialah menghasilkan sinar dari spektrum dan panjang gelombang tertentu, sedangkan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Jadi spektrofotometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kelebihan spektrometer dibandingkan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating ataupun celah optis. Pada fotometer filter, sinar dengan panjang gelombang yang diinginkan diperoleh dengan 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 spektrometer, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel atau  blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan adsorpsi antara sampel dan blanko ataupun pembanding. Faktor yang Mempengaruhi Daya Adsorpsi Kecepatan adsorpsi sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:



1. Konsentrasi Proses adsorpsi sangat sesuai untuk memisahkan bahan dengan konsentrasi yang rendah dari campuran yang mengandung bahan lain dengan konsentrasi tinggi. 2. Luas Permukaan Proses adsorpsi bergantung pada banyaknya tumbukan yang terjadi antara partikel-partikel adsorbat dan adsorben. Tumbukan efektif itu akan meningkat dengan meningkatnya luas permukaan. 3. Suhu Adsorpsi akan lebih cepat berlangsung pada suhu tinggi, namun demikian pengaruh suhu adsorpsi zat cair tidak sebesar pada adsorpsi gas. 4. Ukuran Partikel Semakin kecil ukuran partikel yang diadsorpsi maka proses adsorpsinya akan berlangsung lebih cepat. 5. pH pH mempunyai pengaruh dalam proses adsorpsi. pH optimum dari suatu proses adsorpsi ditetapkan melalui uji laboratorium. 6. Waktu Kontak Waktu untuk mencapai keadaan setimbang pada proses serapan ion logam oleh adsorben berkisar antara beberapa menit hingga beberapa jam. Syarat



senyawa



yang



dapat



dianalisis



menggunakan



spektrofotometer Uv-Vis adalah senyawa mengandung gugus kromofor dan auksokrom. C.  Pengertian Spektrofotometri UV-Vis Spektofotometer



UV-Vis



Merupakan



spektrofotometer



yang



menggabungkan jenis Spektrofotometer Vis (Visible) dan Spektrofotometer UV (Ultra Violet), yang artinya terdapat dua jenis sumber cahaya berbeda.



Pada instrument yang sudah lebih canggih sumber cahaya tidak lagi menggunakan dua sumber cahaya yang berbeda, namun menggunakan satu sumber cahaya dengan jangkauan Panjang gelombang yang lebar.       Spektrofotometri UV-Vis adalah pengukuran serapan cahaya di daerah ultraviolet (200-400 nm) dan sinar tampak (400-800 nm) oleh suatu senyawa. Serapan cahaya uv atau cahaya tampak mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi elektron-elektron dari orbital dasar yang berenergi rendah ke orbital tereksitasi yang berenergi lebih tinggi. Panjang gelombang cahaya uv atau cahaya tampak bergantung pada mudahnya promosi elektron. Molekulmolekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk promosi elektron, akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul yang memerlukan energi lebih sedikit akan menyerap pada panjang gelombang yang lebih panjang. Senyawa yang menyerap cahaya dalam daerah tampak (senyawa berwarna) mempunyai elektron yang lebih mudah dipromosikan dari pada senyawa yang menyerap pada panjang gelombang lebih pendek (Herliani, 2008).         Absorpsi spektrofotometri UV-Vis adalah istilah yang digunakan ketika radiasi ultraviolet dan cahaya tampak diabsorpsi oleh molekul yang diukur. Alatnya disebut spektrofotometer UV-Vis. Spektrofotometer UV-Vis (Ultra Violet-Visible) adalah salah satu instrumen yang digunakan dalam menganalisa suatu senyawa kimia. Spektrofotometer digunakan karena kemampuannya



dalam



menganalisa



banyak



senyawa



kimia



serta



kepraktisannya dalam hal preparasi sampel apabila dibandingkan dengan beberapa metode analisa (Herliani, 2008). Syarat-syarat analisis dengan spektrofotometer Uv-Vis 1. Larutan harus berwarna atau mengandung senyawa organik tak jenuh 2. Sinar harus monokromatis



3. Larutan harus jernih (tidak keruh) 4. Pelarut yang digunakan tidak boleh bereaksi secara kimia dengan sampel yang dianalisis. D. Bagian-bagian Spektofotometer UV VIS



1.   Sumber sinar Polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. Untuk sepktrofotometer  UV-VIS menggunan photodiode yang telah dilengkapi monokromator. 2.   Monokromator Sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monaokromatis. Jenis monokromator yang saat ini banyak digunakan adalan gratting atau lensa prisma dan filter optik. Jika digunakan grating maka cahaya akan dirubah menjadi spektrum cahaya. Sedangkan filter optik berupa lensa berwarna sehingga cahaya yang diteruskan sesuai dengan warnya lensa yang dikenai cahaya. Ada banyak lensa warna dalam satu alat yang digunakan sesuai dengan jenis pemeriksaan. Pada gambar di atas disebut sebagai pendispersi atau penyebar cahaya. dengan adanya pendispersi hanya satu jenis cahaya atau



cahaya dengan panjang gelombang tunggal yang mengenai sel sampel. Pada gambar di atas hanya cahaya hijau yang melewati pintu keluar. Proses dispersi atau penyebaran cahaya seperti yang tertera pada gambar. 3.   Sel sampel Sebagai



tempat



meletakan



sampel,



Spektofotometer



UV-VIS



menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas, namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik. Hal ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak (VIS). Cuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm. 4.   Detektor Menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor :  Kepekaan yang tinggi  Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi  Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.  Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.  Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.  Macam-macam detektor :  Detektor foto (Photo detector)  Photocell, misalnya CdS.  Phototube  Hantaran foto  Dioda foto  Detektor panas



5.   Read out Merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor. E.   Prinsip Kerja Adapun prinsip kerja alat spektrofotometer uv-vis yaitu sumber radiasi untuk spektroskopi UV-Vis adalah lampu tungsten. Cahaya yang dipancarkan sumber radiasi adalah cahaya polikromatik. Cahaya polikromatik UV akan melewati monokromator yaitu suatu alat yang paling umum dipakai untuk menghasilkan



berkas



radiasi



dengan



satu



panjang



gelombang



(monokromator). Monokromator radiasi UV, sinar tampak dan infra merah adalah serupa yaitu mempunyai celah (slit), lensa, cermin dan perisai atau grating. F. Penggunaan Spektofotometer UV-Vis 1. Hubungkan alat dengan arus listrik 2. Nyalakan alat (biasanya di bagian belakang alat) 3. Tunggu selama 30 menit (sampai semua tampilan di layar menunjukkan OK) 4. Sambil menunggu 30 menit, siapkan alat-alat sebagai berikut: - Sampel - Buku/kertas catatan + alat tulis - Aquades untuk membilas - Tempat buangan aquades - Tisu 5. Setelah 30 menit, tahapan yang dilakukan adalah sebagai berikut: \ 6. Tekan angka 1 (pilih menu Photometric)



7.Tekan tombol Go To WL (Wavelength) untuk mengatur panjang gelombang 8. Tekan tombol angka-angka sesuai panjang gelombang yang diinginkan



9. Tekan Enter 10. Tekan tombol autozero untuk mengnolkan (0) angka yang tertera pada layar 11. Cuci kuvet dengan aquades (setelah dicuci dilap dengan tisu secra searah) 12. Isi kuvet dengan pelarut yang digunakan pada sampel yang akan diukur (misal: aquades, etanol) 13. Taruh kuvet di tempat pembacaan absorbansi 14. Setelah muncul angkanya di layar, tekan tombol autozero untuk mengnolkan (kalibrasi) 15.  Cuci kembali kuvet dan dilap 16. Isi kuvet dengan blanko 17. Lakukan pembacaan absorbansi 18. Cuci kuvet dan dilap



19. Isi kuvet dengan sampel 1 20. Lakukan pembacaan absorbansi 21. Cuci kuvet dan dilap 22. Isi kuvet dengan sampel selanjutnya 23. Tiap ganti sampel, ulangi poin 16  Cara mematikan spektrofotometer: 1.   Tekan tombol autozero 2.   Tekan tombol return 3.   Matikan tombol di belakang alat 4.   Cabut kabelnya G. Cara Perawatan Spektofotometer UV-Vis 1.  Sebelum digunakan, biarkan mesin warming-up selama 15-20 menit. 2. Spektrofotometer sebisa mungkin tidak terpapar sinar matahari langsung, karena cahaya dari matahari akan dapat mengganggu pengukuran. 3. Simpan spektrofotometer di dalam ruangan yang suhunya stabil dan diatas meja yang permanen. 4. Pastikan kompartemen sampel bersih dari bekas sampel. 5. Saat memasukkan kuvet, pastikan kuvet kering. 6. Lakukan kalibrasi panjang gelombang dan absorban secara teratur H. Cara Kalibrasi Spektofotometer UV-Vis Yang perlu dikalibrasi adalah panjang gelombang dan absorbansi. 1. Kalibrasi panjang Gelombang Menggunakan saring gelas helium oksida yang memiliki panjang gelombang acuan (nm), pasang saring gelas holium oksida pada kompartemen sampel dan kompartemen pembanding dibiarkan kosong (udara), pindai sektrum serapan holium oksida, bandingkan panjang gelombang spektrum yang diperoleh dengan data panjang gelombang referensi. 2. Kalibrasi Absorbans



Buat larutan kalium dikromat 50 + 0,5 mg dalam 1 liter 0,005 asam sulfat (LARUTAN A), buat larutan kalium dikromat 1,00 + 1 mg dalam 1 liter 0,005 asam sulfat (Larutan B), buat larutan 0,005 asam sulfat sebagai pembanding dan bandingkan hasil dengan data acuan (+ 2%) I.      Kelebihan dan Kekurangan Spektrofotometer Uv-Vis 1. Kelebihan spektrofotometer Uv-Vis: a) Panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi. b) Caranya sederhana c) Dapat menganalisa larutan dengan konsentrasi yang sangat kecil



2. Kekurangan spektrofotometer Uv-Vis: a) Absorbsi dipengaruhi oleh PH larutan,suhu dan adanya zat pengganggu dan kebersihan kuvet. b)



Hanya dapat dipakai pada daerah ultra violet yang panjang gelombang >



    



165 nm. c) Pemakaian hanya pada gugus fungsional yang mengandung elektron valensi dengan energy eksitasi rendah. d)  Sinar yang dipakai harus monokromatis J. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Penyerapan Uv-Vis 1. Kromofor Kromofor merupakan semua gugus atau atom dalam senyawa organik dalam senyawa organik yang mampu menyerap sinar ultra violet dan sinar tampak. 2. Pemilihan Pelarut Kriteria pemilihan pelarut : a. Tidak menyerap sinar UV pada daerah yang sama dengan daerah sampel yang akan dianalisis. Bisanya pelarut yang tidak mengandung sistem terkonjugasi merupakan pelarut pilihan.



b. Pengaruh pada struktur halus dan tajam (fine structure) pada pita serapan. Pelarut non polar tidak berikatan hidrogen dengan senyawa yang terlarut, dengan demikian spektrum senyawa mendekati spektrum senyawa dalam keadaan gasnya, yang mana struktur halus dan tajam yang teramati. Dalam pelarut polar, ikatan hidrogen membentuk kompleks dengan senyawa pelarut dan struktur halus dan tajam tidak muncul. c. Kemampuan mempengaruhi panjang gelombang dari sinar UV yang diadsorpsi dalam keadaan dasar dan tereksitasi. Pelarut polar dalam keadaan terseksitasi tidak membentuk ikatan hidrogen semudah dengan keadaan dasar. 3. Pengaturan Suhu Suhu rendah menawarkan pita serapan senyawa obat yang lebih tajam daripada suhu kamar. Rsolusi vibrasional akan lebih baik karena level vibrasional yang ditempati lebih sedikit da tingkat interaksi solut-pelarut diminimalkan. 4. Ion-ion organik Sifat kromoforik yang terdapat dalam senyawa anorganik ada 2, yaitu melibatkan beberapa atom seperti MnO4- dan Cr2O72- dan yang melibatkan atom tunggal yang memiliki kulit elektron terluar d- yang tidak lengkap.