Spektrofotometri

Definisi

Spektrofotometri adalah salah satu metode dalam kimia analisis yang digunakan untuk menentukan komposisi suatu sampel baik secara kuantitatif dan kualitatif yang didasarkan pada interaksi antara materi dengan cahaya. Cahaya yang dimaksud dapat berupa cahaya visibel, UV dan inframerah, sedangkan materi dapat berupa atom dan molekul namun yang lebih berperan adalah elektron valensi. Alat yang digunakan dalam spektrofotometri disebut spektrofotometer. Prinsip dari spektrofotometri adalah “berdasarkan adanya interaksi antara materi dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu”. Perbedaannya terletak pada panjang gelombang yang digunakan.

Sinar atau cahaya yang berasal dari sumber tertentu disebut juga sebagai radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah cahaya matahari. Dalam interaksi materi dengan cahaya atau radiasi elektromagnetik, radiasi elektromagnetik kemungkinanan dihamburkan, diabsorbsi atau dihamburkan sehingga dikenal adanya spektroskopi hamburan, spektroskopi absorbsi ataupun spektroskopi emisi.

Spektrofotometer dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu zat pada larutan sampel. Dimana zat yang ada dalam sampel tersebut disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Ketika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan dihamburkan dan sebagian lagi akan diteruskan.

 

1.      Spektrofotometri pada analisis kualitatif

a.       Struktur yang berbeda mengabsopsi pada panjang gelombang yang berbeda

b.      Konsentrasi analit memberikan harga absorban yang berbeda :

• Konsentrasi rendah absorban rendah
• Konsentrasi tinggi absorban tinggi

c.       Struktur yang berbeda mengabsopsi pada panjang gelombang yang berbeda

d.      Konsentrasi analit memberikan harga absorban yang berbeda :

• Konsentrasi rendah absorban rendah
• Konsentrasi tinggi absorban tinggi

2.      Spektrofotometri pada analisis kuantitatif

a.       Berdasar pada besarnya harga absorban

b.      Perhitungan konsentrasi berdasar pada hukum Beer atau penggunaan kurva standar

Hukum Lambert-Beer

Jumlah relatif panjang gelombang cahaya yang terabsopsi ketika melewati sampel tergantung pada :

a. jarak yang ditempuh sinar ketika melewati sampel (ukuran kuvet – b)

b. jumlah senyawa kimia dalam sampel yang mengabsopsi sinar (konsentrasi analit – c)

b. Kemampuan sampel mengabsopsi sinar (molar absorptivity – e)

Rumus yang digunakan untuk menghitung banyaknya cahaya yang dihamburkan berdasarkan hukum Lambert-Beer :

dan absorbansi dinyatakan dengan rumus:

dimana I₀ merupakan intensitas cahaya datang dan I_t atau I₁ adalah intensitas cahaya setelah melewati sampel.

Rumus turunan dari Hukum lambert-Beer :

Kurva titrasi

berdasarkan regresi linier

• Untuk mengurangi atau menghilangkan kesalahan akibat dari galat (noise) alat
• Digunakan senyawa murni pada beberapa konsentrasi
• Rentang konsentrasi melingkupi konsentrasi sampel
• Untuk mengurangi atau menghilangkan kesalahan akibat dari galat (noise) alat
• Digunakan senyawa murni pada beberapa konsentrasi
• Rentang konsentrasi melingkupi konsentrasi sampel 

Sinar Ultraviolet (UV) dan Sinar tampak (Visible)

Sinar Ultraviolet adalah sinar tidak tampak yang merupakan bagian energi yang berasal dari matahari. Sinar UV dapat membakar mata, rambut, dan kulit jika bagian tubuh tidak dilindungi, atau jika mereka terlalu banyak terkena sinar matahari.

sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol.

Proses spektrofotometri (Spektrum UV, VIS, UV-VIS dan IR)

sumber cahaya – monokromator – sel sampel – detektor – read out (pembaca).

1.      Data-data yang dikeluarkan oleh UV atau VIS dapat berupa absorbansi atau transmitansi yang langsung dibaca pada spektrofotometer. Namun untuk UV, VIS, UV-VIS dan IR data yang dikeluarkan dapat berupa spektrum jika telah dihubungkan dengan komputer.

2.      Spektrum yang dikeluarkan oleh UV, VIS dan UV-VIS berupa pita yang lebar sedangkan pada pita yang dikeluarkan oleh IR berupa garis atau puncak tajam.

3.      Pita melebar dari UV-VIS disebabkan karena energi yang dimiliki selain menyebabkan transisi elektronik terjadi pula rotasi dan vibrasi elektron dalam molekul. Sedangkan pada IR hanya terjadi vibrasi elektron maka spektrum yang dihasilkan berupa garis atau puncak tajam. Selain pada IR, spektrum berupa garis dapat terjadi pula pada spektroskopi NMR karena hanya terjadi rotasi elektron.

4.      Spektrum yang dihasilkan dari setiap spektroskopi berbeda antara satu dengan yang lainnya.

Instrumen Spektrofotometri

Secara sederhana Instrumen spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari :

1. Sumber sinar

Sumber sinar polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. Untuk sepktrofotometer :

• UV menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi hidrogen
• VIS menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram
• UV-VIS menggunan photodiode yang telah dilengkapi monokromator.
• Infra merah, lampu pada panjang gelombang IR.

2.      Monokromator

Monokromator berfungsi 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.

3.      Kuvet dan larutan sampel

 UV, VIS dan 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). kuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm.

1. Detektor berfungsi 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.

4.  Read out berupa Hasil analisis

Catatan :

Faktor-faktor yang sering menyebabkan kesalahan dalam menggunakan spektrofotometer :

1.      Adanya serapan oleh pelarut. Hal ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko, yaitu larutan yang berisi selain komponen yang akan dianalisis termasuk zat pembentuk warna.

2.      Serapan oleh kuvet.

3.      Kesalahan fotometrik normal pada pengukuran dengan absorbansi sangat rendah atau sangat tinggi, hal ini dapat diatur dengan pengaturan konsentrasi, sesuai dengan kisaran sensitivitas dari alat yang digunakan (melalui pengenceran atau pemekatan).

____________________________________________________________________________________

praktikum spektrofotometri di Stfi

Salam Semuth^_<.