Rabu, 03 April 2013

PRAKTIKUM KIMIA ANALITIK INSTRUMENTAL


“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 LambertBeer 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 1901100 nm
Kuvet dari gelas
dipakai untuk analisis kuantitatif dan kualitatif pada daerah pengukuran 3801100 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