BAHAN KULIAH

ANALISIS INSTRUMEN

LIA DESTIARTI, M.Si

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURAPONTIANAK

2011

1

PENGANTAR SPEKTROSKOPI

2

3

Spektroskopi : cabang ilmu pengetahuan dimana cahaya (yaitu radiasi tampak) yang dipisahkan menjadi panjang gelombangnya untuk menghasilkan spektra.

Spektroskopi terbukti sangat bermanfaat untuk analisis kualitatif dan kuantitatif,

Spektroskopi tidak hanya cahaya tetapi juga radiasi elektromagnetik lain, seperti X-ray, UV, IR, gelombang mikro, dan radiasi frekuensi radio.

Sifat Radiasi Elektromagnetik

4

• Cahaya dapat dianggap sebagai gelombang atau partikel.– Panjang gelombang, , jarak antara dua puncak gelombang (m)– Frekuensi, , jumlah getaran per detik (Hz)– Amplitudo, A, simpangan maksimum– Perioda, T, waktu yang dibutuhkan untuk terjadinya satu gelombang

5

6

Spektrum cahaya berkaitan dengan panjang gelombang.

(frekuensi, siklus/s) = c/ c = kecepatan cahaya (m/s) = panjang gelombang (m/siklus)Frekuensi tergantung pada sumber cahaya

Kecepatan radiasi tergantung pada medium

Panjang gelombang tergantung pada mediumCepat rambat cahaya akan bergantung pada

medianya. Cepat rambat cahaya dalam ruang vakum,

dinyatakan dalam 2,998 x 1010 cm/s

7

Apabila cahaya melewati ruang tertentu dan didalamnya erdapat materi, maka cahaya akan mengalami perlambatan, karena adanya interaksi cahaya dan materi.

Semakin banyak materi yang terdapat dalam media, maka panjang gelombang cahaya makin kecil

EFEK MEDIA TERHADAPRADIASI

8

Bilangan gelombang, wave number, (1/)sering dibicarakan dalam spektrum IR, satuan : cm-1

Ketika dipelajari interaksi atom dan molekul, radiasi EM merupakan paket energi (foton)

Kuantisasi energi molekul digandengkan dengan konsep bahwa foton memiliki kuantitas energi yang terpastikan, meletakkan dasar keselektifan dalam pengabsorpsian energi radiasi oleh atom/molekul.

Rumusan matematis :E = h = h c/ E = energi yang diserap (kalori)

1 kalori = 4,148 J = 4,148 x 107 ergh = tetapan Planck = 6,626 x 10-34 J.s = frekuensi radiasi

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK

Panjang gelombang makin besar9

Wavelengths and Color

10

Contoh: larutan KMnO4 mengabsorpsi cahaya pada daerah spektrum hijau dengan absorpsi maksimum pada = 525 nm dan larutan berwarna ungu.

Setiap atom, ion, atau molekul mempunyai energi yang unik yang pada keadaan tingkat energi terendah disebut sebagai keadaan dasar (ground state)

Bila suatu photon melewati partikel, absorpsi dapat terjadi hanya jika energi photon sama besarnya dengan perbedaan energi antara dua keadaan

11

Energi dari photon ditransfer ke partikel sehingga partikel berada pada keadaan berenergi tinggi yang disebut keadaan tereksitasi

Eksitasi merupakan proses absorpsi energi oleh partikel sehingga partikel berada pada tingkat energi yang lebih tinggi

M + h M*

12

Perbedaan spektroskopi, spektrometri, spektrofotometri

13

Spektroskopi : ilmuSpektrometri : metode pengukuran dengan

cahayaSpektrofotometri : metode pengukuran

dengan spektra yang menggunakan cahaya foton.

Spektrometri → instrumennya spektrometerSpektrofotometri → instrumennya

spektrofotometer

Transisi energi yang dialami oleh molekul• Elektronik• Vibrasi• Rotasi

Energi dari suatu molekul

E = Eelektronik + Evibrasi + Erotasi

Transisi

14

Akibat Radiasi EM terjadi Perubahan Energi

15

Energi tersebut, yaitu merupakan penjumlahan :

E = Etransisi elektronik + Evibrasi + Erotasi

Etrans e- = energi dimana elektron berpindah dari tingkat energi rendah ke tinggi.

Evib = energi dari getaran ikatan

Vib : vibrasi streching (2) dan bending (4)Erot = energi ketika molekul berotasi pada

sumbunya

Emisi : elektron yang berada pada E0, mengabsorbsi energi maka akan pindah ke E1 (dalam waktu 10-5s) kemudian akan kembali ke E0. Selisih energinya disebut energi foton.

Proses perubahan tingkat energi tinggi ke rendah : relaksasi

Absorption Vs Emission Process

16

Analisis Kualitatif

UV/Vis dan IR

Identifikasi senyawa dapat dilakukan dengan membandingkan spektrum dengan spektrum standar

17

Analisis Kuantitatif

Radian Power (P)

Energi dari berkas cahaya yang mengenai luas daerah tertentu perdetik

Intensity (I)

Radian power per satuan sudut

18

Analisis Kuantitatif

Untuk cahaya monokromatis, absorbans sebanding dengan panjang lintasan (b) yang dilewati cahaya dan konsentrasi (c) spesi yang mengabsorpsi. Hukum LB.Persamaan Lambert Beer :

It = Io.e-(bc), atau

A = -log It/Io = b c1 = abc2

DimanaIo = intensitas sumber sinarIt = intensitas sinar yang diteruskane = absorbtivitas molar (L/mol.cm)a = absorbtivitas (L/cm.mg)b = panjang medium absorpsi (cm)c1 = konsentrasi zat (mol/L)

c2 = konsentrasi (misal : mg/L, g/L, %)

A = absorbansi

A = a b ca adalah konstanta yang biasa disebut absorptivitasJika satuan b = cm dan c = g/Lmaka satuan a = L g-1 cm-1

Jika c = mol L-1 dan b = cm

Maka absorptivitas disebut absorptivitas molar dengan lambang

Sehingga A = b c19

Analisis Kuantitatif

Menetapkan konsentrasi larutan sampel

A sampel

A standar

b c sampel

b c standar

=

A sampel

A standar

c sampel

c standar

=

20

Analisis Kuantitatif

Menentukan konsentrasi campuran

Jika terdapat dua spesi (x dan y) yang mengabsorpsi dalam satu sampel maka absorbans pada panjang gelombang tertentu merupakan jumlah dari absorbans kedua spesi

A = axbcx + aybcy

21