Kimia Analisis Instrument

TUGAS MAKALAH

“SPEKTROFOTOMETRI UV-Visible”

Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Analisis Instrument

Di susun oleh :

Kelompok 1

Khanang Eka Prasetia                    24030110110064

Satria Putra                                      24030110110025

Afrianti Reza Kusuma                    24030110120018

Wihda Wihdatul Hidayah               24030110110033

Pratiwi Puji Lestari                         24030110120002

Ega Sharfina                                    24030110120049

Indah Ilmiyatul Mufida                  24030110120012

Mei Viantikasari                              24030110130055

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS  SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2012

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala nikmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas makalah Kimia Analisis Instrument yang berjudul ”Spektrofotometri UV-Visible” dengan lancar tanpa adanya kendala yang berarti. Penulis menyadari bahwa lancarnya makalah kimia analisis instrument dan penulisan laporan tak lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh karenanya penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1.      Gunawan M.Si selaku dosen pengampu mata kuliah Pemisahan Kimia

2.      Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu.

Penulis menyadari bahwa makalah ini mungkin masih jauh dari sempurna serta masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Semarang, 01 April 2012

Penulis

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…………………………………………………………………….....     2

BAB II

PEMBAHASAN……………………………………………………………………     3

2.1 Pengertian Spektrofotometri UV-VIS……………………………………….    3

2.2 Prinsip Spektrofotometri UV-VIS…………………………………………..     5

2.3 Instrumen pada spektroskopi UV-Vis……………………………………….    8

2.4  Analisa Kualitatif Spektrofotometri UV-Vis………………………………..    10

2.5  Cara kerja Spektrofotometri UV-Vis………………………………………...   11

2.6  Kelebihan Spektofotometri UV-Vis………………………………………….  12

BAB III

PENUTUP…………………………………………………………………………..   13

KESIMPULAN……………………………………………………………………..   13

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………   14

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

 Teknik analisis spektroskopi termasuk salah satu teknik analisis instrumental disamping teknik kromatografi dan elektrokimia. Teknik tersebut memanfaatkan fenomena interaksi materi dengan gelombang elektromagnetik seperti sinar-x, ultraviolet, cahaya tampak dan inframerah. Fenomena interaksi bersifat spesifik baik absorpsi maupun emisi. Interaksi tersebut menghasilkan signal-signal yang disadap sebagai alat analisis kualitatif dan kuantitatif.  Spektroskopi UV/Vis telah menjadi salah satu teknik spektroskopi absorpsi yang banyak dimanfaatkan karena relatif sederhana dan praktis digunakan dalam berbagai jenis analisis misalnya : senyawa organik, anorganik maupun dalam bidang mikrobiologi.

Kini terbukti peralatan spektrofotometer UV/Vis mulai yang sederhana hingga yang canggih atau dilengkapi dengan sistem komputer telah banyak dimiliki oleh berbagai laboratorium di Indonesia. Investasi besar dalam peralatan-peralatan ini dirasakan amat penting dalam menunjang misi laboratorium. Tetapi pemanfaatan /pengelolaannya amat bergantung pada kemampuan personel. Kurangnya pemahaman teori dasar, spektrum aplikasi, kalibrasi dan validasi metoda akan menyebabkan kurangnya common sense dan kepercayaan diri untuk menerapkannya ke dalam berbagai macam masalah analisis kimia hingga mampu mencapai data hasil yang akurat dan absah (valid).

1.2  Rumusan Masalah

1.2.1        Apa yang dimaksud dengan Spektrofotometri UV-Vis ?

1.2.2        Bagaimana Prinsip dari Spektrofotometri UV-VIS ?

1.2.3        Apa saja Instrumen pada spektroskopi UV-Vis ?

1.2.4        Bagaimana Analisa Kualitatif pada Spektrofotometri UV-Vis ?

1.2.5        Bagaimana Cara kerja dari Spektrofotometri UV-Vis ?

1.3  Tujuan

1.3.1        Untuk mengetahui prinsip dasar dan kerja spektrofotometri UV-Vis

1.3.2        Untuk mengetahui cara kerja spektrofotometri UV-Vis

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Spektrofotometri UV-VIS

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.

Spektrofotometri ini merupakan gabungan antara spektrofotometri UV dan Visible. Menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV dan sumber cahaya visible. Meskipun untuk alat yang lebih canggih sudah menggunakan hanya satu sumber sinar sebagai sumber UV dan Vis, yaitu photodiode yang dilengkapi dengan monokromator.

Untuk sistem spektrofotometri, UV-Vis paling banyak tersedia dan paling populer digunakan. Kemudahan metode ini adalah dapat digunakan baik untuk sample berwarna juga untuk sample tak berwarna. Spektroskopi ultraviolet-visible atau spektrofotometri ultraviolet-visible (UV-Vis atau UV / Vis) melibatkan spektroskopi dari foton dalam daerah UV-terlihat. Ini berarti menggunakan cahaya dalam terlihat dan berdekatan (dekat ultraviolet (UV) dan dekat dengan inframerah (NIR)) kisaran. Penyerapan dalam rentang yang terlihat secara langsung mempengaruhi warna bahan kimia yang terlibat. Di wilayah ini dari spektrum elektromagnetik, molekul mengalami transisi elektronik. Teknik ini melengkapi fluoresensi spektroskopi, di fluoresensi berkaitan dengan transisi dari ground state ke eksited state. 

Gambar Alat Spektrofotometri UV- VIS

Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Kelebihan spektrofotometer dibandingkan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih lebih dapat 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 spektrofotometer, 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 blangko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan blangko ataupun pembanding (Khopkar SM,1990).

Spektrofotometer Uv-Vis merupakan spektrofotometer yang digunakan untuk pengukuran didaerah ultra violet dan didaerah tampak. Semua metode spektrofotometri berdasarkan pada serapan sinar oleh senyawa yang ditentukan, sinar yang digunakan adalah sinar yang semonokromatis mungkin.

2.2 Prinsip Spektrofotometri UV-VIS

      Suatu sinar yang melewati larutan dengan ketebalan b cm dan konsentrasi zat penyerap sinar c, maka akan mengalami sebuah pengurangan. Jika sinar yang akan masuk dilambangkan P_o, maka sebagai akibat interaksi diantara cahaya dan partikel – partikel penyerap / pengabsorbsi merupakan berkurangnya sinar dari P_o ke P. Transmitansi larutan T merupakan bagian dari cahaya yang diteruskan melalui larutan, sehingga :

                              T =  P

                                     P_o

 

        Pengurangan kekuatan sinar oleh larutan pengabsorbsi

Transmitan (T) sering dinyatakan sebagai presentase (% T). Absorbansi (A) dari suatu larutan dinyatakan sebagai persamaan :

                             A = - log T = log  P_o

                                                          P

Hubungan antara jumlah zat / cahaya yang diserap larutan yang disebut absorban A dengan jumlah zat-zat c dengan persamaannya adalah :

                             A = a.b.c

Dimana, a adalah tetapan untuk semua jenis zat dan b merupakan tebal / tinggi larutan yang dilalui oleh cahaya / sinar.

               Dua jenis larutan dari zat yang sama dengan absorbannya akan tampak secara visual dengan kepekatan warna yang sama.

                 A₁ = a.b₁.c₁            dan              A₂ = a.b₂.c₂

Apabila kepekaan sama maka A₁ = A₂

sehingga :

                                     c₂ = b₁.c₁

                                               b₂

Alat yang digunakan adalah spektrofotometer yang dilengkapi dengan fotosel.

Prinsip pada metode ini didasarkan pada interaksi cahaya/sinar monokromatis dengan materi, yaitu pada saat sejumlah cahaya/sinar monokromatis dilewatkan pada sebuah larutan, ada sebagian sinar yang diserap,dihamburkan, dipantulkan dan sebagian lagi diteruskan. Namun karena jumlah sinar yang di hamburkan dan dipantulkan sangat kecil, maka dianggap tidak ada.Apabila radiasi atau cahaya putih dilewatkan melalui larutan berwarna,maka radiasi dengan panjang gelombang tertentu akan diserap (absorpsi) secara selektif dan radiasi lainnya akan diteruskan (transmisi). Absorpsi maksimum dari larutan berwarna terjadi pada daerah warna yang berlawanan, misalnya larutan warna merah akan menyerap radiasi maksimum pada daerah warna hijau. Dengan perkataan lain warna yang diserap adalah warna komplementer dari warna yang diamati. Jika ditinjau secara mikro, maka ketika cahaya monokromatis melewati larutan sampel, elektron-elektron yang terdapat di dalam sampel akan mendapatkan energi dari cahaya yang dilewatkan dan kemudian tereksitasi ke orbital yang lebih tinggi. Besarnya perpindahan elektron sama dengan energi radiasi yang berinteraksi dengan molekul. Eksitasi elektron ketingkat energi yang lebih tinggi tergantung pada senyawa penyerapnya (kromofor penyerap).

Proses ini terjadi dalam dua tahap,yaitu

Tahap 1 : M + hv -> M*

Tahap 2 : M* -> M + Panas

                 Elektron-elektron yang tereksitasi bervariasi, tergantung dari jenis orbitalnya,berikut adalah kemungkinan-kemungkinan yang terjadi ketika elektron tereksitasi ketika mendapatkan energi dari cahaya yang masuk.

 Tabel1. Transisi elektron

Pada prinsipnya spektroskopi UV-Vis menggunakan cahaya sebagai tenaga yang mempengaruhi substansi senyawa kimia sehingga menimbulkan cahaya.Cahaya yang digunakan merupakan foton yang bergetar dan menjalar secara lurus dan merupakan tenaga listrik dan magnet yang keduanya saling tagak lurus. Tenaga foton bila mempengaruhi senyawa kimia, maka akan menimbulkan tanggapan (respon), sedangkan respon yang timbul untuk senyawa organik ini hanya respon fisika atau Physical event. Tetapi bila sampai menguraikan senyawa kimia maka dapat terjadi peruraian senyawa tersebut menjadi molekul yang lebih kecil atau hanya menjadi radikal yang dinamakan peristiwa kimia atau Chemical event.

Spektroskopi UV-Vis digunakan untuk cairan berwarna. Sehingga sampel yang akan diidentifikasi harus diubah dalam senyawa kompleks. Analisis unsur berasal dari jaringan tanaman, hewan, manusia harus diubah dalam bentuk larutan, misalnya destruksi campuran asam (H₂SO₄+ HNO₃ + HClO₄) pada suhu tinggi. Larutan sample diperoleh dilakukan preparasi tahap berikutnya dengan pereaksi tertentu untuk memisahkan unsur satu dengan lainya, misal analisis Pb dengan ekstraksi dithizon pada pH tertentu. Sampel Pb direaksikan dengan amonium sitrat dan natriun fosfit, pH disesuaikan dengan penambahan amonium hidroksida kemudian ditambah KCN dan NH2OH.HCl dan ekstraksi dengan dithizon.

2.3 Instrumen pada spektroskopi UV-Vis

 Gambar 4. Gambar alat spektronik-20

Instrumen pada spektroskopi UV-Vis terdiri dari lima komponen utama, yaitu :

1. Sumber radiasi, merupakan sumber cahaya, untuk spektroskopi UV-Vis digunakan lampu wolfram (tungsten). Lampu ini mirip dengan bola lampu pijar biasa, daerah panjang gelombang (λ) adalah 350 – 2200 nanometer (nm). Dibawah kira-kira 350 nm, keluaran lampu wolfram itu tidak memadai untuk spektrofotometer dan harus digunakan sumber yang berbeda. Paling lazim adalah lampu tabung tidak bermuatan (discas) hidrogen (atau deuterium) 175 ke375 atau 400 nm. Lampu hidrogen atau lampu deuterium digunakan untuk sumber pada daerah ultraviolet (UV).

2. Monokhromator, berfungsi untuk merubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatris sesuai yang dibutuhkan untuk pengukuran.

Ada 2 macam monokromator yaitu :

1) Prisma

2) Grating (kisi difraksi)

Keuntungan menggunakan kisi difraksi :

- Dispersi sinar merata- Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama

- Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spectrum

Cahaya monokromatis ini dapat dipilih panjang gelombang tertentu yang sesuai untuk kemudian dilewatkan melalui celah sempit yang disebut slit. Ketelitian dari monokromator dipengaruhi  juga oleh lebar celah (slit width)  yang dipakai.

3. Wadah sampel, berfungsi untuk menyimpan sampel. Wadah sampel umumnya disebut sel atau kuvet.Kuvet  harus  memenuhi syarat- syarat sebagai berikut :

-   Tidak berwarna sehingga dapat mentransmisikan semua cahaya.

-   Permukaannya secara optis harus benar- benar sejajar.

-   Harus  tahan (tidak bereaksi) terhadap bahan- bahan kimia.

-   Tidak boleh rapuh.

-   Mempunyai bentuk (design) yang sederhana.

4. Detektor, berfungsi untuk merubah sinar menjadi energy listrik yang sebanding dengan besaran yang dapat diukur. Syarat-syarat sebuah detektor :

-   Kepekan 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.

5. Recorder, di dalam recorder signal tersebut direkam sebagai spectrum yangberbentuk puncak-puncak. Spektrum absorpsi merupakan plot antara absorbans sebagai ordinat dan panjang gelombang sebagai absis.

Gambar 5. Skema alat pada spektrofotometer UV-Vis

2.4 Analisa Kualitatif Spektrofotometri UV-Vis

dipakai untuk data sekunder atau data pendukung.

1.        Pemeriksaan kemurnian : dibandingkan dengan standar.

2.        Identifikasi : pengukuran l maks dan absorpsivitas molar.

3.        Elusidasi struktur : informasi adanya gugus kromofor dan gugus fungsi melalui profil spektrum

Analisa kualitatif menggunakan spektrofotometer UV-Vis sangatlah terbatas, informasi yang didapatkan belum bisa memastikan secara detail tentang gugus fungsi, atau zat aktif dari analit. Namun masih bisa digunakan untuk uji kualitatif, dengan cara membandingkan serapan diantara panjang gelombang tertentu dari analit dengan standar.

Gambar 6. kurva analisa kualitatif spektrofotometer

2.5  Cara kerja Spektrofotometri UV-Vis

2.5.1 Cara Kerja Alat Spektrofotometer UV- Visible

1. Sinar dari sumber radiasi diteruskan menuju monokromator

2. Cahaya dari monokromator diarahkan terpisah melalui blangko dan sampel dengan sebuah   cermin berotasi

3.  Kedua cahaya lalu bergantian berubah arah karena pemantulan dari cermin yang berotasi secara kontinyu

4. Detektor menerima cahaya dari blangko dan sampel secara bergantian secara berulang – ulang

5. Sinyal listrik dari detektor diproses, diubah ke digital dan dibandingkan antara sampel dan blangko. Perhitungan dilakukan dengan komputer yang sudah terprogram

2.5.2        Langkah-langkah utama dalam analisa dengan sinar UV/Vis

·         Pembentukan molekul yang dapat menyerap sinar UV/Vis

·         Harus dilakukan jika senyawa yang dianalisa tidak melakukan penyerapan didaerah UV/Vis

·         Senyawa harus diubah menjadi bentuk lain yang dapat melakukan penyerapan pada daerah yang dimaksud. Misalnya mengubah menjadi berwarna atau tidak berwarna.

·         Pemilihan panjang gelombang agar diperoleh panjang gelombang maksimum.

·         Pembuatan kurva kalibrasi. Untuk keperluan ini dibuat sejumlah larutan standar dengan berbagai konsentrasi.

·         Absorbans larutan standart ini diukur kemudian dibuat grafik A versus C.

·         Hukum Lambert Beer terpenuhi, jika grafik berbentuk garis lurus yang melalui titik nol.

·         Pengukuran sampel dilakukan pada kondisi yang sama seperti pada larutan standart.

2.6      Kelebihan Spektofotometri UV-Vis

Kelebihan spektrofotometer dibandingkan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih lebih dapat 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 spektrofotometer, 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 blangko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan blangko ataupun pembanding (Khopkar SM,1990). Selain itu pula, kelebihan dari spektrofotometri adalah dapat digunakan pada larutan berwarna maupun tidak berwarna.

  

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang.

Daftar Pustaka

Brady, James, 1984, “Kimia Universitas-Asas dan Srtuktur”, Erlangga, Jakarta

Khopkar, S.M, 1990, “Konsep Dasar Kimia Analitik”, UI Press, Jakarta

Underwood, 1966, “Analisa Kimia Kuantitatif”, Erlangga, Jakarta

Vogel, 1985, “Buku Teks Analisis Organik Kualitatif Makro dan Semimikro”, Edisi kelima, P.T, Kalman Media Pustaka, Jakarta