“SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS dan SPECTRONIC-20”
NAMA : SAPRIZAL
NIM : RRA1C110028
Spektroskopi merupakan studi antaraksi radiasi elekromagnetik
dengan materi. Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk dari energi yang
diteruskan melalui ruang dengan kecepatan yang luar biasa. Dikenal berbagai
bentuk radiasi elektromagnetik dan yang mudah dilihat adalah cahaya atau sinar
tampak. Daerah sinar tampak mulai dari warna merah pada panjang gelombang 780
nm sampai warna ungu pada panjang gelombang 380 nm (kisaran frekuensi 12800 –
26300 cm-1). Sedangkan daerah ultraviolet berkisar dari 380 nm
sampai 180 nm (kisaran frekuensi 2630 – 55500 cm-1). Energi pada
daerah ultraviolet dan sinar tampak berkisar
dari 140 sampai 660 kj/mol.
(Mudzakir dan Soja Fatimah, 2008: 62-65).
Gambar 1. Daerah Spektrum Radiasi Elektromagnetik
Teknik
spektroskopi pada daerah ultraviolet dan sinar tampak biasa disebut
spektroskopi UV-Vis atau spektrofotometer UV-Vis. Dari spekrum absorbsi dapat
diketahui panjang gelombang dengan absorbansi maksimum dari suatu unsur atau
senyawa. Konsentrasi suatu unsur atau senyawa juga dengan mudah dapat dihitung
dari kurva standar yang diukur pada panjang gelombang dengan absorbansi
maksimum yang telah ditentukan.
Radiasi
yang berasal dari ultraviolet-visibel diabsorbsi oleh molekul organik aromatik,
molekul yang mengandung elektron-π terkonjugasi dan atau atom yang mengandung
elektron-n, menyebabkan transisi elektron dari orbit terluarnyadari tingkat
energi elektron dasar ke tingkat energi elektron tereksitasi yang lebih tinggi.
Besarnya absorbansi radiasi tersebut sebanding dengan banyaknya molekul analit
yang mengabsorbsi dan dapat digunakan untuk analisis kuantitatif.
Spektrofotometer
Spectronic-20 merupakan salah satu contoh spektrofotometer yang dapat digunakan
untuk mengukur serapan sinar ultraviolet dan sinar tampak oleh suatu materi
dalam bentuk larutannya. Jumlah cahaya yang diserap oleh suatu zat dalam
larutan berbanding lurus dengan konsentrasi zat dalam larutannya. Hubungan
antara serapan cahaya dengan konsentrasi zat dalam larutan dapat dinyatakan
dengan persamaan Lambert-Beer berikut ini:
A = - log T = є b c
Dimana: A =
absorbansi
T = transmitansi
є = absorptivitas molar (L/mol cm)
b = panjang sel (cm)
c = konsentrasi zat yang menyerap sinar (mol/L)
Dalam
aplikasinya, terdapat beberapa persyaratan agar hukum Lambert‐Beer
dapat digunakan, yaitu:
a.
Syarat
konsentrasi, konsentrasi larutan yang diukur harus encer
b.
Syarat
kimia, zat pengabsorbsi (zat yang dianalisis) tidak boleh terdisosiasi,
berasosiasi atau bereaksi dengan pelarut menghasilkan produk lain.
c.
Syarat
cahaya, radiasi cahaya yang digunakan untuk pengukuran harus monokromatis
(cahaya yang mempunyai satu macam panjang gelombang).
d.
Syarat
kejernihan, kekeruhan larutan yang disebabkan oleh partikel-partikel koloid
misalnya menyebabkan penyimpangan hukum Beer.
Gambar 2. Spektronik 20 (Model Camspec M-106)
(Sumber: http://teknologikimiaindustri.blogspot.com/2011/01/uv-visible.html)
Penyimpangan dari Hukum Beer dapat disebabkan oleh variabel kimia
atau instrumen. Kegagalan Hukum Beer dapat disebabkan oleh perubahan kadar
molekul terlarut sebagai akibat asosiasi molekul terlarut atau asosiasi antara
molekul terlarutdan molekul pelarut, atau disosiasi atau ionisasi. Penyimpangan
lain dapat disebabkan oleh pengaruh instrumen seperti radiasi polikromatis,
lebar celah, atau cahaya yang menyimpang.
(Hendayana, 1994: 176).
Secara
eksperimental, sangat mudah untuk mengukur banyaknya radiasi yang diserap oleh
suatu molekul sebagai fungsi frekuensi radiasi.
Suatu grafik yang menghubungkan antara banyaknya sinar yang diserap dengan
frekuensi (atau panjang gelombang) sinar merupakan spektrum absorpsi. Transisi
yang dibolehkan (allowed transition) untuk suatu molekul dengan struktur
kimia yang berbeda tidaklah sama, sehingga spektrum absorpsinya juga berbeda.
Dengan demikian, sepektrum dapat digunakan sebagai bahan informasi yang bermanfaat
untuk analisa kualitatif. Banyaknya sinar yang diabsorbsi pada panjang
gelombang tertentu sebanding dengan banyaknya molekul yang menyerap radiasi,
sehingga spectrum absorpsi juga dapat digunakan untuk analisa kuantitatif.
Beberapa hal
yang harus diperhatikan dalam analisis spektrofotometer ultraviolet,
diantaranya:
a. Pemilihan panjang gelombang maksimum
Panjang gelombang yang digunakan untuk analisis
kuantitatif adalah panjang gelombang dimana terjadi serapan maksimum. Untuk
memperoleh panjang gelombang serapan maksimum, dilakukan dengan membuat kurva
hubungan antara absorbansi dengan panjang gelombang dari suatu larutan baku
pada konsentrasi tertentu.
b. Pembuatan kurva kalibrasi
Kurva kalibrasi dibuat seri dari larutan baku zat yang
akan dianalisis dengan berbagai konsentrasi. Masing-masing absorbansi larutan
dengan berbagai absorbansi diukur, kemudian dibuat kurva yang merupakan
hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi. Bila hukum Lamber-Beer terpenuhi
maka kurva kalibrasi berupa garis lurus.
c. Pembacaan absorbansi sampel atau cuplikan
Absorbansi yang terbaca pada spektrofotometer
hendaknya antara 0,2 sampai 0,6. Anjuran ini berdasarkan anggapan bahwa pada
kisaran nilai absorbansi tersebut kesalahan fotometrik yang terjadi adalah
paling minimal.
Sama halnya seperti
instrumentasi spektrofotometer ultraviolet lainnya, spektronik 20 model Camspec
M-106 Spectrophotometer memiliki instrumentasi yang terdiri dari lima
komponen utama, yaitu ;
a. Sumber sinar
Sumber sinar yang ideal untuk spektroskopi absorpsi harus memancarkan
spectrum yang kontinyu, berintensitas tinggi dan merata pada daerah panjang
gelombang yang digunakan. Sumber sinar
dapat dibedakan menjadi dua jenis:
1. Sumber sinar ultraviolet
Spektrum kontinyu dalam
daerah UV dihasilkan dari eksitasi electron deuterium pada tekanan rendah.
Harga lampu cukup mahal dan umur pemakaiannya relatif pendek.
2. Sumber sinar tampak
Sumber sinar tampak biasanya lampu Tungsten atau pijaran kawat Wolfram.
Lampu ini tidak memerlukan perawatan khusus karena relatif murah serta sinar
yang dipancarkan tidak membahayakan.
(Soja Siti Fatimah, 2003:6-7).
b. Wadah sampel
Wadah sampel yang digunakan pada umumnya
disebut sel atau kuvet. Kuvet harus mempunyai jendela dari bahan tembus sinar pada daerah
spectra pengamatan. Bahan yang sering digunakan adalah: gelas, kuarsa dan
plastik bergantung kebutuhan. Kuvet adalah bagian dari jalan optik, sehingga
sifat-sifat optiknya sangat penting. Kuvet mudah terkontaminasi oleh penguapan
pelarut, mudah terkena debu dan lemak bila dipegang langsung dan mudah
tergores. Keadan tersebut dapat menurunkan sifat transmisi dan akibatnya
ketelitian menurun. Beberapa macam kuvet berdasarkan berbagai penggolongannya
dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1.
Beberapa Macam Kuvet / Wadah Sampel
|
No.
|
Penggolongan
|
Macam
|
Keterangan
|
|
1
|
Berdasarkan
pemakaiannya
|
Kuvet permanen
|
dibuat
dari bahan gelas atau leburan silika
|
|
Kuvet dispossable
|
dibuat
dari teflon atau plastik
|
||
|
2
|
Berdasarkan
bahannya
|
Kuvet dari silika
|
dipakai
untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 190‐1100 nm
|
|
Kuvet dari gelas
|
dipakai
untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 380‐1100 nm karena bahan dari gelas dapat
mengabsorpsi radiasi UV
|
||
|
3
|
Berdasarkan
penggunaannya
|
Kuvet bermulut sempit
|
untuk
mengukur kadar zat alam pelarut yang mudah menguap
|
|
Kuvet bermulut lebar
|
untuk
mengukur kadar zat alam pelarut yang tidak mudah menguap
|
c. Monokromator
Monokhromator adalah alat yang paling umum
dipakai untuk menghasilkan berkas radiasi dengan satu panjang gelombang.
Monokhromator untuk radiasi ultra violet, sinar tampak, dan infra merah adalah
serupa yaitu mempunyai celah (slit), lensa, cermin, dan prisma atau grating.
Terdapat dua macam monokhromator yaitu
monokhromator prisma Bunsen dan monokhromator grating Czerney – Turner. Pada dasarnya, komponen monokromator
terdiri dari :
1.
Celah masuk, berperan penting
dalam terbentuknya radiasi monokromatis dan resolusi panjang gelombang.
2.
Filter, berfungsi untuk
menyerap warna komplementer sehingga cahaya yang diteruskan merupakan cahaya
berwarna yang sesuai dengan panjang gelombang yang dipilih.
3.
Prisma, berfungsi untuk
mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin supaya didapatkan
resolusi yang baik dari radiasi polikromatis.
4.
Kisi, fungsinya sama seperti
prisma, namun karena bentuk kisi adalah konkaf, maka dapat memberikan resolusi
radiasi yang lebih baik.
5. Celah
keluar, tempat keluarnya sinar monokromatis yang
selanjutnya akan diteruskan menuju sampel.
d. Detektor dan Transducer
Peralatan detektor telah didukung oleh transducer yang
mampu mangubah energi radiasi menjadi isyarat listrik yang nantinya diperkuat
oleh amplifier sehingga mampu menggerakkan jarum pembacaan atau pena rekorder melalui meter dalam bentuk % transmitansi (%T) atau absorbansi.. Detektor sendiri berfungsi untuk mendeteksi
cahaya yang melewati larutan.
Dikenal
2 macam detektor yaitu detektor foton dan detektor panas. Detektor foton termasuk (1) sel photovoltalc,
(2) phototube, (3) photomultiplier tube, (4) detektor semi
konduktor, dan (5) detektor
diode silicon. Detektor
panas biasa dipakai untuk mengukur radiasi infra merah, termasuk thermocouple
dan bolometer.
e. Rekorder
Signal
listrik dari detector biasanya diperkuat lalu direkam sebagai spektrum yang
berbentuk puncak-puncak. Plot antara panjang gelombang dan absorbansi akan
dihasilkan spektrum. Rekorder inilah yang berperan dalam merekam hasil senyawa
yang telah masuk detector.
Gambar 3. Skema Diagram Instrumen Spektrofotometer
(Sumber: http://www.tarleton.edu/Faculty/alow/1084exp2.htm)
Pada
dasarnya, langkah utama di dalam analisis spektrofotometri meliputi penetapan
kondisi kerja dan pembuatan suatu kurva kalibrasi yang menghubungkan konsentrasi
dengan absorbansi.
Dalam
hal pemilihan panjang gelombang, pengukuran absorbansi spektrofotometri
dilakukan pada suatu panjang gelombang yang sesuai dengan absorbsi maksimum
karena perubahan absorbansi permit. Konsentrasi besar pada titik ini, artinya
absorbansi larutan encer masih terdeteksi.
Selain
itu, terdapat pula faktor-faktor yang mempengaruhi absorbsi; meliputi jenis pelarut, pH larutan, suhu,
konsentrasi elektrolit yang tinggi, dan adanya zat pengganggu.
Pengaruh-pengaruh ini diketahui ; kondisi analisis harus dipilih sedemikian
hingga absorbansi tidak akan dipengaruhi sedikitpun.
Kebersihan
juga akan mempengaruhi absorbsi termasuk bekas jari pada dinding tabung harus
dibersihkan dengan kertas tisu dan hanya memegang bagian ujung atas tabung
sebelum pengukuran.
Setelah
menetapkan kondisi untuk menganalisis (seperti panjang gelombang yang sesuai),
kemudian menyiapkan kurva kalibrasi dari sederet larutan standar sebagai
penentuan hubungan antara absorbansi dan konsentrasi.
(Sumar Hendayana, 1994:176).
Untuk
berbagai bahan farmasi, pengukuran spectrum dalam daerah ultraviolet dan cahaya
tampak dapat dilakukan dengan ketelitian dan kepekaan yang lebih baik daripada
dalam daerah inframerah dekat dan inframerah. Apabila larutan diamati dalam kuvet
1 cm, kadar lebih kurang 10 µg specimen per mL, sering menghasilkan serapan
sebesar 0,2 hingga 0,8 di daerah ultraviolet atau cahaya tampak. Di daerah
inframerah atai inframerah dekat, diperlukan kadar masing-masing sebesar 1 mg
hingga 10 mg per mL dan hingga 100 mg per mL, untuk menghasilkan serapan yang
memadai; untuk daerah spektrum ini biasanya dipakai sel dengan panjang 0,01 mm
hingga 3 mm.
Spektrum
ultraviolet dan cahaya tampak suatu zat pada umumnya tidak mempunyai derajat
spesifikasi yang tinggi. Walaupun demikian, spektrum tersebut sesuai untuk
pemeriksaan kuantitatif dan untuk berbagai zat zat spektrum tersebut bermanfaat
sebagai tambahan untk identifikasi.
(Farmakope Indonesia, 1995: 1061).
DAFTAR PUSTAKA
Farmakope Indonesia. (1995). Farmakope
Indonesia Edisi IV. Jakarta: Departemen Kesehatan.
Fatimah, Soja Siti. (2003). Kalibrasi
dan Perawatan Spektrofotometer UV-Vis. Makalah disampaikan pada program
pengabdian pada masyarakat Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI Bandung: tidak
diterbitkan.
Hendayana,
Sumar. (1994). KIMIA ANALTIK INSTRUMEN.
Semarang: IKIP Semarang Press.
Mudzakir, Ahmad. Kusrijadi, Ali. dan
Fatimah Siti Soja. (2008). Perangkat Perkuliahan (Satuan Acara Perkuliahan,
Bahan Ajar, dan Bahan Presentasi) Praktikum Kimia Anorganik. Jurusan
Pendidikan Kimia FPMIPA UPI Bandung: tidak diterbitkan.
http://teknologikimiaindustri.blogspot.com/2011/01/uv-visible.html
http://www.tarleton.edu/Faculty/alow/1084exp2.htm
