Selasa, 22 September 2009

SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS

Spektrofotometri adalah ilmu yang mempelajari tentang penggunaan spektrofotometer. Spektriofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektofotometer adalah alah yang digunakan untuk mengukur energi secara relative jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan, atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu, dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi.
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. Spektrofotometri UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometri UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan kualitatif.
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 foton-foton memungkinkan electron-electron itu mengatasi kekangan inti dan pindah ke luar ke orbital baru yag lebih tinggi energinya. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-tampak karena mereka mengandung electron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Absorbsi untuk transisi electron seharusnya tampak pada panjang gelombang diskrit sebagai suatu spectrum garis atau peak tajam namun ternyata berbeda. Spektrum UV maupun tampak terdiri dari pita absorbsi, lebar pada daerah panjang gelombang yang lebar. Ini disebabkan terbaginya keadaan dasar dan keadaan eksitasi sebuah molekul dalam subtingkat-subtingkat rotasi dan vibrasi. Transisi elektronik dapat terjadi dari subtingkat apa saja dari keadaan dasar ke subtingkat apa saja dari keadaan eksitasi. Karena pelbagi
transisi ini berbeda energi sedikit sekali, maka panjang gelombang absorpsinya juga berbeda sedikit dan menimbulkan pita lebar yang tampak dalam spectrum itu.
Di samping pita-pita spectrum visible disebabkan terjadinya tumpang tindih energi elektronik dengan energi lainnya (translasi, rotasi, vibrasi) juga disebabkan ada faktor lain sebagai faktor lingkungan kimia yang diberikan oleh pelarut yang dipakai. Pelarut akan sangat berpengaruh mengurangi kebebbasan transisi elektronik pada molekul yang dikenakan radiasi elektromagnetik. Oleh karena itu, spektrum zat dalam keadaan uap akan memberikan pita spectrum yang sempit.
Panjang gelombang dimana terjadi eksitasi elektronik yang memberikan absorban maksimum disebut sebagai panjang gelombang maksimum ()(maksλ. Penentuan panjang gelombang maksimum yang pasti (tetap) dapat dipakai untuk identifikasi molekul yang bersifat karakteristik-karakteristik sebagai data sekunder. Dengan demikian spektrum visibel dapat dipakai untuk tujuan analisis kualitatif (data sekunder) dan kuatitatif.
Molekul-molekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk promosi elektron akan menyerap cahaya pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul yang menyerap energi lebih sedikit akan menyerap cahaya pada panjang gelombang yang lebih panjang. Senyawa yang menyerap caha dalam daerah tampak memiliki electron yang lebih mudah dipromosikan daripada senyawa yang menyerap cahaya pada panjang gelombang UV yang lebih pendek.
Pemisahan tenaga yang paling tinggi diperoleh bila elektron-elektron dalam ikatan tereksitasi yang menimbulkan serapan dalam daerah dari 120-200nm. Daerah ini dikenal sebagai daerah Ultra Violet (UV) vakum dan relative tidak banyak menimbulkan keterangan. Diatas 200 nm eksitasi elektron. Dari orbital-orbital p dan d, dan orbital π terutama sistem konjugasi π segera dapat diukur, dan spektra yang diperoleh memberikan banyak keterangan.
Analisis kualitatif dengan metode spektrofotometri UV-Vis hanya dipakai untuk data sekunder atau data pendukung. Pada analisis kualitatif dengan metode spektrofotometri UV-Vis yang dapat ditentukan ada 2 yaitu :
• Pemeriksaan kemurnian spektrum UV-Vis.
• Penentuan panjang gelombang maximum.

Pada penentuan panjang gelombang maksimum didasarkan atas perhitungan pergeseran panjang gelombang maximum karena adanya penambahan gugus pada sistem kromofor induk.
Kaidah Woodward dan Fieser membahas secara terinci tentang pergeseran panjang gelombang maximum yang disebabkan substitusi berbagai gugus ke dalam, diena terkonjugasi, aromatic karbonil, keton tak jenuh dan poliena. Dengan demikian setiap substitusi kimia akan dapat diperhitungkan terlebih dahulu berapa panjang gelombang maksimumnya dengan memakai tabel yang disusun atas dasar kaidah Woodward dan Fieser. Kemungkinan memang ada perbedaan harga panjang gelombang maximum antara hasil perhitungan dengan tabel Wooward-Fieser terhadap harga panjang gelombang maksimum hasil perhitungan dengan panjang gelombang maximum dari hasil pengamatan. Besarnya perbedaan panjang gelombang maximum hasil perhitungan dengan panjang gelombang maximum hasil pengamatan biasanya bergeser antara 0 sampai 4 nm.
Kuantitasnya energi yang diserap oleh suatu senyawa berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi :
)/(λperhvEM
Dimana :
Δ E : Energi yang diabsorpsi
h : tetapan planck (6,6.10-27 erg.det)
v : Frekuensi (Hz)
c : tetapan cahaya (3.1010 cm/s)
λ: panjang gelombang (cm).
Radiasi elektromagnetik (REM)
Radiasi elektromagnetik adalah energi yang dipancarkan menembus ruang dalam bentuk gelombang-gelombang. Untuk menggambarkan sifat-sifat REM, digunakan 2 teori yang saling melengkapi yaitu teori panjang gelombang dan teori korpuskuler. Teori panjang gelombang digunakan untuk menerangkan beberapa parameter REM yang berupa kecepatan, frekuensi, panjang gelombang, dan amplitude, dan tidak dapat menerangkan fenomena-fenomena yang berkaitan dengan serapan atau emisi dari tenaga radiasi. Untuk proses ini, maka diperlukan teori korpuskuler yang menyatakan bahwa radiasi elektromagnetik sebagai partikel yang bertenaga yang disebut foton. Tenaga foton berbangding langsung dengan frekuensi radiasi.
Ada 2 teori yang digunakan :

1. Teori panjang gelombang dan kecepatan
REM juga dicirikan dengan frekuensi (banyaknya daur.lingkar lengkap tiap detik). Radiasi dengan frekuensi lebih tinggi mengandung gelombang lebih banyak per detik. Hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi adalah sbb:
λcv= v = frekuensi (Hertz)
C = cepat rambat gelombang (3x108 m/s)
λ = panjang gelombang (cm)
2. Teori partikel atau foton
- Cahaya adalah sumber energi
- REM dipancarkan dalam bentuk paket-paket energi yang menyerupai partikel yang disebut foton atau kuantum. Energi suatu foton memiliki hubungan sebagi berikut :
hvE= E = energi foton
H = tetapan Planck
Suatu molekul memiliki panjang gelombang sendiri-sendiri. Panjang gelombang suatu molekul memiliki panjang gelombang yang tetap untuk terjadinya absorbansi yang maksimum.

Kromofor
�� Berasal dari kata Chromophorus yang berarti pembawa warna
�� Dalam pengertian yang dikembangkan, kromofor merupakan suatu gugus fungsi yang menyerap radiasi elektromagnetik apakah gugus itu berwarna atau tidak
�� Digunakan untuk menyatakan gugus tidak jenuh kovalen yang dapat menyerap radiasi dalam daerah-daerah ultraviolet dan terlihat

Auksokrom
�� Suatu subtituen pada kromofor yang menghasilkan pergeseran merah
�� Ciri auksokrom adalah heteroatom yang langsung terikat pada kromofor, misalnya : -OCH3, -Cl, -OH, NH2.
�� Contoh : pada konjugasi pasangan electron bebas pada atom nitrogen dari enamina akan mengeser serapan maksimum dari harga ikatan ganda terisolasi pada 190nm ke  230nm. Subtituen nitrogen adalah auksokrom. Suatu auksokrom akan memperpanjang kromofor dan menghasilkan suatu kromofor baru.

Pergeseran merah atau efek batokromik merupakan pergeseran serapan maksimum ke panjang gelombang lebih panjang. Hal ini dapat disebabkan oleh perubahan pelarut atau adanya suatu auksokrom. Geseran ke panjang gelombang yang lebih panjang mencerminkan fakta bahwa electron dalam suatui system tergabung (terkonjugasi) kurang kuat terikat daripada dalam suatu system tak tergabung.
Pergeseran biru atau efek hipokromik merupakan pergeseran ke panjang gelombang lebih pendek. Hal ini disebabkan oleh perubahan pelarut atau adanya konjugasi dari electron pasangan bebas pada atom nitrogen anilia dengan system ikatan π cincin benzene dihilankan dengan adanya protonasi. Anilia menyerap pada 230nm ( ε 8600) tetapi dalam larutan asam puncak utamanya hamper sama dengan benzene yaitu 203nm ( ε 7500), terjadi pergeseran biru.
Efek hiperkromik→kenaikan dalam intensitas serapan
Efek hipokromik→penurunan dalam intensitas serapan
Berkas radiasi dikenakan pada cuplikan dan intensitas radiasi yang ditransmisikan diukur. Radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas dari berkas radiasi yang ditransmisikan bila spesies penyerap tidak ada dengan intensitas yang ditransmisikan bila spesies penyerap ada. Kekuatan radiasi dari berkas cahaya sebanding dengan jumlah foton per detik yang melalui satu satuan luas penampang. Jika foton yang mengenai cuplikan tenaga yang sama dengan yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga, maka serapan dapat terjadi.
Tingkat kejadian absorbsi tergantung pada:
�� Jarak yang diarungi radiasi melewati larutan itu
�� Panjang gelombang radiasi
�� Sifat dasar spesies molekul dalam larutan
Analisis kuantitatif dengan metode spektrofotometri UV-Vis dapat digolongkan atas tiga macam pelaksanaan pekerjaan yaitu:
1. Analisis kuantitatif zat tunggal (analisis satu komponen)
2. Analisis kuantitatif campuran 2 macam zat (analisis 2 komponen)
3. Analisis kuantitatif campuran 3 macam zat (analisis multi komponen)

 Analisis kuantitatif zat tunggal dilakukan dengan pengukuran harga A pada panjang gelombang maksimum atau dilakukan pengukuran %T pada panjang gelombang minimum. Dilakukan pengukuran pada panjang gelombang maksimum karena perubahan absorban untuk setiap satuan konsentrasi adalah paling besar pada panjang gelombang maksimal, sehingga akan diperoleh kepekaan analisis yang maksimal. Selain itu pita serapan di sekitar panjang gelombang maksimal datar dan pengukuran ulang dengan kesalahan yang kecil dengan demikian akan memenuhi hokum Lambert-Beer.

Ada 4 cara pelaksanaan analisis kuantitatif zat tunggal yaitu:
Pertama dengan membandingkan absorban atau persen transmitan zat yang dianalisis dengan reference standard pada panjang maksimal.
A(S) . C(S) = A(R.S) . C(R.S)
A(S) = absorban larutan sample
C(S) = konsentrasi larutan sample
A(R.S) = absorban reference standard
C(R.S) = kosentrasi larutan reference standard
Kedua dengan memakai kurva baku dari larutan refence standard dengan pelarut tertentu pada panjang gelombang maksimum. Dibuat grafik system koordinat Cartesian di mana sebagai ordinat adalah absorban dan sebagai absis adalah konsentrasi.
Ketiga dengan cara menghitung harga absorbansi larutan sample ()%11λmakscmΕ pada pelarut tertentu dan dibandingkan denga absorbansi zat yang dianalisis yang tertera pada buku resmi.
Keempat dengan memakai perhitungan nilai ekstingsi molar (absorbansi molar ε) sama dengan cara yang ketiga hanya saja pada perhitungan absorbansi molar lebih tepat karena melibatkan massa molekul relative (Mr)
101%11..Ε=MRcmε
Analisis kuantitatif campuran dua komponen merupakan teknik pengembangan analisis kuantitatif komponen tunggal. Prinsip pelaksanaannya adalah mencari absorban atau beda absorban tiap-tiap kimponen yang memberikan korelasi yang linier terhadap konsentrasi, sehingga akan dapt dihitung masing-masing kadar campuran zat tersebut secara serentak atau salah satu komponen dalam campurannya dengan komponen lainnya.

 Beberapa cara yang telah dipakai para ilmuan untuk analisis kuantitatif campuran dua komponen dengan metode spektrofotometri UV-Vis antara lain dengan cara:
�� Serapan individual
�� Grafik
�� Perbandingan serapan
�� Panjang gelombang ganda
�� Differensial beda pelarut
�� Pengamatan tiga panjang gelombang atau lebih
�� Derivative
Untuk analisis kuantitatif dengan cara pengamatan tiga panjang gelombang akan dijabarkan ΔA sebagai:
321AnmnAAnmm⎟⎠⎞⎜⎝⎛+−++⎟⎠⎞⎜⎝⎛+−=ΔΑ

Ada tiga koefisien korelasi yaitu K1, K2 dan K3 yang dinyatakan sebagai:
nmm+−=Κ1 12nmn+−=Κ3
Apabila dilakukan pengamatan tiga panjang gewlombang untuk analisis kuantitatif dengan metode spektrofotometri UV-Vis mutlak harus ada reference standard dengan cara penghilangan pengaruh komponen pengganggu.
Analisis kuantitatif dengan metode spektrofotometri UV-Vis dengan cara pengamatan tiga panjang gelombang, prinsip kegunaannya hamper sama dengan cara derivative yaitu:
�� Untuk analisis kuantitatif campuran dua komponen yang spektrumnya saling tumpang tindih
�� Untuk analisis kuantitatif campuran komponen dalam sample yang keruh

Prinsip analisis multi komponen dengan metode Spektrofotometri UV-Vis adalah kaliberasi tiap-tiap komponen dengan memakai larutan standar. Dikenal ada dua macam larutan standar yaitu larutan standar murni dan larutan standar campuran. Larutan standar campuran teknik pembuatan dan dampak kesalahannya sudah jelas lebih rumit.

 Selanjutnya cara-cara perhitungan kadar tiap-tiap komponen juga dikenal dua macam yaitu: cara konvensional dan cara modern yang tergantung pada instrument yang dipakai pada Spektrofotometri UV-Vis yang konvensional perhitungan dilakukan pada tiap puncak / panjang gelombang maksimum tiap komponen. Untuk campuran pembacaan absorban adalah hasil jumlah absorban tiap komponen.
Di antara cara-cara analisis tersebut di atas yang umum dan sering dipakai adalah cara derivative dan cara pengamatan tiga panjang gelombang atau lebih. Spectrum derivative pertama didapatkan dengan cara menggambarkan selisih absorban dua panjang gelombang (ΔA = Aλ1 – Aλ2) terhadap harga rata-rata dua panjang gelombang tersebut yang teratur berderet yaitu:
⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=221λλλm
Pada prinsipnya semua spektrum yang dihasilkan oleh semua spekyrofotometri UV-Vis jenis apapun dapat diturunkan spectra derivatifnya secara manual atau otomatis. Analisis kuantitatif spectrum derivative dilakukan dengan jalan membuat kurva baku antara beda absorban puncak atau lembah spectrum dari garis dasar terhadap konsentrasi zat tersebut. Untuk campuran dua komponen yang saling tumpang tindih perlu dicari λm panjang gelombang yang bebas (tidak terganggu) untuk tiap-tisp komponen yang akan ditentukan.
Pada spektrofotometer UV-Vis yang modern dapat membuat spectrum derivative sampai tingkat sembilan secara otomatis. Kegunaan spektrofotometer UV-Vis cara derivative adalah:
�� Apabila menghadapi campuran dua komponen yang spektrumnya saling tumpang tindih, maka analisis kuantitatif derivative yang akan menjadi metode yang terpilih
�� Analisis kuantitatif campuran dua komponen yang keruh
�� Analisis kuantitatif campuran dua komponen yang merupakan isomeri (kecuali isomer optis aktif atau arsemik)
�� Spectra derivative dapat dipakai untuk maksud kualitatif atau sebagai data pendukung.
Analisis kuantitatif dengan cara pengamatan tiga panjang gelombang sama dengan cara derivative yaitu dengan cara membuat kurva baku beda absorban pada tiga panjang gelombang terhadap konsentrasi.
Cara modern dalam perhitungan analisis muti komponen / 3 komponen adalah cara pembanding spectra pada setiap interval panjang gelombang yang sempit (2nm) pada rentang panjang gelombang pengukuran. Perhitungan kadar masing-masing komponen dapat dilakukan dengan dua cara statistic yaiu : dengan cara LSQ (Least Squares Methods) atau dengan MLH (Maximum Likelihood). Kedua metode tersebut tidak memerlukan kurva baku standar murni. Semua perhitungan LSQ dan MLH untuk analisis multikomponen berasal dari persamaan Lambert-Beer yang merupakan hukum dasar spektrofotometri UV-Vis.
Hukum Lambert-Beer menyatakan hubungan antara serapan dan panjang jalan melewati medium yang menyerap , dan hubungan antara konsentrasi spesies penyerap dan tingkat absorbsi. Hokum ini menyatakan absorban zat terlarut adalah proporsional dengan konsentrasi sebagai
A = ε. b. C

A = absorban
ε = koefisien ansorbansi molar
C = konsentrasi solute ( mol/L-1)
b = tebal curvet
Orbital-orbital yang terlihat dalam transisi elektronik
Bila molekul menyerap sinar ultraviolet/terlihat pada tenaga tertentu, maka pertama bahwa hanya satu electron dipromosikan ke tingkat tenaga yang lebih tinggi, dan bahwa electron-elektron lain tidak terpengaruh. Keadaan tereksitasi yang dihasilkan ini mempunyai waktu hidup pendek (sekitar 10-6 hingga 10-9 det) dan sebagai akibat adalah bahwa selama eksitasi elektronik atom-atom dari molekul tidak bergerak (dasar Franck-Condon).
Kebolehjadian transisi ΔE yang paling mungkin akan timbul dari promosi 1 elektron dari orbital molekul terisi yang paling tinggi ke orbital tak terisi yang ada yang terendah. Tidak semua transisi dari orbital terisi ke orbital tak terisi terjadi. Di mana transisi adalah “forbidden”, maka kebolehjadian terjadinya transisi adalah rendah dan intensitas jalur serapnyapun rendah.
Karena elektron dalam molekul memiliki tenaga yang tak sama, maka tenaga yang diserap dalam proses eksitasi dapat menyebabkan terjadinya 1 atau lebih transisi tergantung pada jenis electron yang terlihat. Transisi-transisi tersebut diklasifikasikan sbb:
1) Transisi π →σ→ionisasi
Transisi ini terjadi dalam ultraviolet jauh yaitu 180 nm dan untuk mempelajarinya membutuhkan alat khusus. Daerah ini dikenal daerah Schuman atau ultraviolet vakum. 
2) Transisi *ππ→
Klas ini paling berguna dan merupakan serapan-serapan karakteristik dari senyawa-senyawa organic dan biasanya dihubungkan dengan “tingkat tereksitasi polar”

Dalam system-sistem yang sederhana transisi ini terjadi dalam ultraviolet jauh, missal etilena, λ maks kira-kira 160 nm, meskipun demikian substitusi oleh gugus alkil akan menggeser ke batokromik (merah).
3) Transisi n → π*
Transisi dari jenis meliputi transisi electron-elektron hetero atom tak berikatan ke orbital anti ikatan . Serapan ini terjadi pada panjang gelombang yang panjang dan intensitasnya rendah. *π
Transisi menunjukkan pergeseran hipsokromik (biru) dalam pelarut-pelarut yang lebih polar dan dengan sutituen-subtituen yang bersifat pemberi electron. *π→n
4) Transisi *σ→n
Senyawa-senyawa jenuh yang mengandung hetero atom seperti nitrogen, oksigen, belerang, atau halogen memiliki electron-elektron tak berikatan (electron-elektron n atau-p) di samping electron-elektron –σ. Senyawa-senyawa hetero atom menunjukkan jalur serapan yang kemungkinan disebabkan oleh transisi electron-elektron dari orbital tak berikatan atom-atom hetero ke orbital anti ikatan σ*. Transisi membutuhkan tenaga yang lebih sedikit daripada transisi . Namun demikian kebanyakan senyawa-senyawa dalam klas ini tidak menunjukkan serapan dalam daerah ultraviolet dekat. *σ→n*σσ→
Panjang gelombang cahaya UV atau tampak tergantung pada mudahnya eksitasi electron. Molekul-molekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk bertransisi, akan menyerap pada panjang gelombang yang lebioh pendek. Molekul yang memerlukan energi yang lebih kecil akan menyerap panjang gelombang yang lebih besar. Sehingga senyawa yang menyerap cahaya dalam daerah tampak (senyawa berwarna) memiliki electron yang lebih mudah bertransisi daripada senyawa yang menyerap pada panjang gelombang UV yang lebih pendek.
Suatu orbital yang mengandung n electron tidak mempunyai suatu orbital antibonding karena orbital itu tidak terbentuk dari dua orbital. Transisi electron mencakup naiknya (promosi) salah satu dari tiga tipe keadaan dasar (.σ, π, atau n) ke salah satui dari 2 keadan tereksitasi (σ*atau π*). 

Faktor yang mempengaruhi besarnya energi untuk bereksitasi yaitu stabilitas resonansi
Instrumentasi
Instrument yang digunakan untuk mempelajari serapan atau emisi radiasi elektromagnetik sebagai fungsi dari panjang gelombang disebut “spectrometer” atau spektrofotometer. Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spectrometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkam sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diarbsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kelebihan spektrofotometer dibandingkan dengan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapt 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 dengan 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 gelomabang 30-40 nm. Sedangkan pada spektrofotometer, panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spectrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengarbsorbsi untuk larutan sample dan blangko ataupun pembanding.
1. Sumber
Sumber yang biasa digunakan pada spektroskopi absorbsi adalah lampu wolfram. Arus cahaya tergantung pada tegangan lampu, , i = arus cahaya, V = tegangan, n = eksponen (3-4 pada lampu wolfram), variasi tegangan masih dapat diterima 0,2% pada suatu sumber DC, misalkan : baterai. 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. Untuk memperoleh tegangan yang stabil dapat digunakan transformator. Jika potensial tidak stabil, kita akan mendapatkan energi yang bervariasi. Untuk mengkonpensasi hal ini maka dilakukan pengukuran transmitan larutan sample selalu disertai larutan pembanding. nKVi=
2. Monokromator
Digunakan untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma ataupun grating. Untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian ini dapat digunakan celah. Jika celah posisinya tetap, maka prisma atau gratingnya yang dirotasikan untuk mendapatkan λ yang diinginkan. Ada dua tipe prisma seperti ditunjukkan di bawah ini, yaitu susunan Cornu dan susunan Littrow.
 Secara umum tipe Cornu menggunakan sudut 60º, sedangkan tipe Littrow menggunakan prisma di mana pada sisinya tegak lurus dengan arah sinar yang berlapis alumunium serta mempunyai sudut optic 30º. Kekuatan disperse dinyatakan dengan persamaan :

Rumus:
penguraikekuaddntan=λ pemisahankekuaddntdRtan=⎟⎠⎞⎜⎝⎛==λλλ
3. Sel absorbsi
Pada pengukuran di daerah tampak kurvet kaca atau kurvet kaca corex dapat digunakan, tetapi untuk pengukuran pada daerah UV kita harus menggunakan sel kuarasa karena gelas tidak tembus daerah cahaya pada daerah ini. Umumnya tebal kurvetnya adalah 10 mm, tetapi yang lebih kecil ataupun yang lebih besar dapat digunakan. Sel yang digunakan biasanya berbentuk persegi , tetapi bentuk silinder dapat juga digunakan. Kita harus dapat menggunakan kurvet yang bertutup untuk pelarut organic. Sel yang baik adalah kuarsa atau gelas hasil leburan serta seragam keseluruhannya.

Cara kerja spektrofotometer
Cara kerja spektrofotometer secara singkat adalah sebagai berikut. Tempatkan larutan pembanding, misalnya blangko dalam sel pertama sedangkan larutan yang akan dianalisis pada sel kedua. Kemudian pilih foto sel yang cocok 200nm-650nm (650nm-1100nm) agar daerah λ yang diperlukan dapat terliputi. Dengan ruang foto sel dalam keadaan tertutup “nol” galvanometer didapat dengan menggunakan tombol dark-current. Pilih h yang diinginkan, buka fotosel dan lewatkan berkas cahaya pada blangko dan “nol” galvanometer didapat dengan memutar tombol sensitivitas. Dengan menggunakan tombol transmitansi, kemudian atur besarnya pada 100%. Lewatkan berkas cahaya pada larutan sampel yang akan dianalisis. Skala absorbansi menunjukkan absorbansi larutan sampel.
Komponen-komponen pokok dari spektrofotometer meliptui:
1. Sumber tenaga radiasi yang stabil
2. Sistem yang terdiri dari lensa-lensa, cermin, celah-celah, dan lain-lain
3. Monokromator untuk mengubah radiasi menjadi komponen-komponen panjang gelombang tunggal.
  
4. Tempat culikan yang transparan
5. Detektor radiasi yang dihubungkan dengan system meter atau pencatat

Diagram sederhana dari spektrofotometer adalah sebagai berikut
(1) Sumber Tenaga Radiasi
Sumber tenaga radiasi terdiri dari benda yang tereksitasi hingga ke tingkat tenaga yang tinggi oleh sumber listrik bertegangan tinggi atau oleh pemanasan listrik. Benda atau materi yang kembali ke tingkat tenaga yang lebih rendah atau ke tingkat dasarnya, melepaskan foton dengan tenaga-tenaga yang karakteristik yang sesuai dengan ΔE, yaitu perbedaan tenaga antara tingkat tereksitasi dan tingkat dasar rendah.
Sumber radiasi yang ideal untuk pengukuran serapan harus menghasilkan spektrum kotinu dengan intensitas yang seragam pada keseluruhan kisaran panjang gelombang yang sedang dipelajari.
a. Sumber Radiasi Ultraviolet
Sumber-sumber radiasi ultraviolet yang kebanyakan digunakan adalah lampu hydrogen dan lampu deuterium. Mereka terdiri dari sepasang elektroda yang terslubung dalam tabung gelas dan diisi dengan gas hidrogen atau deuterium pada tekanan yang rendah. Bila tegangan yang tinggi dikenakan pada elektroda-elektroda, maka akan dihasilkan electron-elektron yang mengeksitasikan electron-elektron lain dalam molekul gas ke tingkatan tenaga yang tinggi. Bila electron-elektron kembali ke tingkat dasar mereka melepaskan radiasi dalam daerah sekitar 180 dan 350 nm. Sumber radiasi UV yang lain adalah lampu xenon, tetapi dia tidak sestabil lampu hydrogen.
b. Sumber Radiasi Terlihat
Sumber radiasi terlihat dan radiasi infra merah dekat yang biasa digunakan adalah lampu filament tungsten. Filament dipanaskan oleh sumber arus searah (DC), atau oleh baterai. Filament tungsten menghasilkan radiasi kontinu dalam daerah antara 350 dan 2500 nm.

(2). Monokromator
Seperti kita ketahui bahwa sumber radiasi yang umum digunakan menghasilkan radiasi kontinu dalam kisaran panjang gelombang yang lebar. Dalam spektrofotometer, radiasi yang polikromatik ini harus diubah menjadi radiasi monokromatik. Ada 2 jenis alat  yang digunakan untuk mengurai radiasi polikromatik menjadi radiasi monokromatik yaitu penyaring dan monokromator. Penyaring dibuat dari benda khusus yang hanya meneruskan radiasi pada daerah panjang gelombang tertentu dan menyerap radiasi dari panjang gelombang yang lain. Monokromator merupakan serangkaian alat optic yang menguraikan radiasi polikromatik menjadi jalur-jalur yang efektif/panjang gelombang-gelombang tunggalnya dan memisahkan panjang gelombang-gelombang tersebut menjadi jalur-jalur yang sangat sempit.
(3). Tempat cuplikan
Cuplikan yang akan dipelajari pada daerah ultraviolet atau terlihat yang biasanya berupa gas atau larutan ditempatkan dalam sel atau cuvet. Untuk daerah ultraviolet biasanya digunakan Quartz atau sel dari silika yang dilebur, sedangkan untuk daerah terlihat digunakan gelas biasa atau Quartz. Sel yang digunakan untuk cuplikan yang berupa gas mempunyai panjang dari 0,1 hingga 100 nm, sedang sel untuk larutan mempunyai panjang lintasan tertentu dari 1 hingga 10 c,. sebelum sel dipakai harus dibersihkan dengan air, atau jika dikehendaki dapat dicuci dengan larutan deterjen atau asam nitrat panas.
*Pelarut
Pelarut-pelarut yang digunakan spektrofotometri harus:
1. Melarutkan cuplikan
2. Meneruskan radiasi dalam daerah panjang gelombang yang sedang dipelajari.
3. Pelarut yang dipakai tidak mengandung sistem ikatan rangkap terkonjugasi pada struktur molekulnya dan tidak berwarna
4. Tidak terjadi interaksi dengan molekul senyawa yang dianalisis.
5. Kemurniannya harus tinggi, atau derajat untuk analisis tinggi.
Hal lain yang perlu diperhatikan dalam pemilihan pelarut adalah polaritas pelarut, karena akan sangat mempengaruhi pergeseran spectrum yang dianalisis. Beberapa pelarut yang bisa digunakan dalam daerah-daerah ultraviolet dan terlihat adalah seperti : aseton, benzena, karbon tetraklorida, kloroform, dioksan, sikloheksan, isopropanol, diklorometan, 95% etanol, etil, eter, methanol, air, dan sebagainya. 
Pembuatan Larutan
Larutan selalu dibuat dengan cermat : larutan standar dibuat dalam labu ukur, konsentrasi biasanya sekitar 0,1%. Untuk pekerjaan yang memerlukan ketelitian semua gelas-gelas standard an sebagainya harus mempunyai kualitas analitis yang tinggi, dan jika pengenceran dilakukan harus dikerjakan dalam volume yang dapat diukur dengan teliti; karena perbedaan volume yang sangat kecil akan dapat menyebabkan kesalahan.
(4). Detektor
Peranan detector penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada berbagai panjang gelombang. Pada spektrofotometer, tabung pengganda electron yang digunakan prinsip kerjanya telah diuraikan.
Setiap detector menyerap tenaga foton yang mengennainya dan mengubah tenaga tersebut untuk dapat diukur secara kuantitatif seperti sebagai arus listrik atau perubahan-perubahan panas. Kebanyakan detector menghasilkan sinyal listrik yang dapat mengaktifkan meter atau pencatat. Setiap pencatat harus menghasilkan sinyal yang secara kuantitatif berkaitan dengan tenaga cahaya yang mengenainya.
Persyaratan-persyaratn penting untuk detector meliputi :
1. Sensitivitas tinggi hingga dapat mendeteksi tenaga cahaya yang mempunyai tingkatan rendah sekalipun
2. Waktu respon pendek
3. Stabilitas yang panjang/lama untuk menjamin respoon secara kuantitatif
4. Sinyal elektronik yang mudah diperjelas.  

Tidak ada komentar:

Posting Komentar