Pengantar Kimia Analisis Instrumen
Transcript of Pengantar Kimia Analisis Instrumen
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