SPEKTROFOTOMETRI UV-VISIBLE

Hukum LambertJika cahaya dialirkan melalui suatu larutan, maka pengurangan intensitas cahaya persatuan panjang larutan sebanding dg intensitas cahayadP = k1PdbP = intensitas cahaya yg dialirkan melalui larutanB = tebal lapisan larutan/panjang jalan yg ditempuh oleh sinar

Hukum BeerJika cahaya dialirkan melalui suatu larutan maka pengurangan intensitas per satuan konsentrasi sebanding dg intensitas cahayadP = k3CdCP = intensitas cahaya yg dialirkan melalui suatu larutanC = konsentrasi

HUKUM Lambert-BeerLog P0 = A = a b c Pa = absortivitas, jika c dlm g/L = absortivitas mplar, jika c dlm mol/Lc = konsentrasi larutanP0 = daya radiasi masukb = tebal sel (cm)

Besaran dapat juga dlm bentuk transmittan-log T = a b c

T = PP0

Jadi A = log P0 = -log T PT dinyatakan dlm % . Misal % T = 40 berarti T = 40 % ,yang diserap 60 %

A bersifat additif, yaitu jika suatu larutan mengandung dua macam zat penyerap dengan konsentrasi c1 dan c2 dan absortivitas kedua zat tersebut adalah 1 dan 2 maka : A = 1bc1 + 2bc2

Term Used in Absorption Spectrometri

Name of unitSymbolDefinitionPhoton energyEE = h=h c/Irradiance(Intensity)IFlow of energy per unit area per unit timeTransmittanceTP/P0, the ratio of the radiant power passed through a sample,P, to the power incindent on it, P0Radiant power or PRate of flow of radiant energy per second from a source (in watts)Percent transmittance% T100 x TAbsorbanceA-log T = -log (P/P0) = log (P0/P) = log (I0/I)=abc=bc

Alat spektrofotometer UV-Vis

MonokromatorDigunakan untuk memilih yang kita inginkanDg prisma/kisi difraksi sinar polikromatis dapat diuraikan menjadi komponen2 -nya dan dengan memakai lensa atau celah yang sempit, komponen ini dpt dipisahkan menjadi pita2 yg sempit.Keuntungan yg diperoleh adalah puncak dpt diukur pd nilai serapan yg maksimum dan hal ini mempertinggi kepekaan pengukuranPenyerapan sinar dg pita yg sempit akan memenuhi Hukum Lambert Beer dg lebih baik karena hanya yang diserap akan terukur. Dengan demikian dapat dibuat spektrum serapan yaitu kurva A thd

Sel atau kuvetTerbuat dari bahan yg dpt meneruskan sinar dan tdk menyerap cahaya dari daerah spektrum yang dipakai.Sel untuk blanko dan sel utk cuplikan harus matched.Artinya mempunyai sifat optik yang sama yaitu panjang jalan sinar, sifat2 pemantulan sinar, karakteristik transmisi(penerusan sinar) harus sama

Sel ada yg berbentuk silinder (seperti tabung reaksi), dan persegiBentuk silinder lebih murah tapi harus diberi tanda sendiri supaya penempatannya selalu sama. Pasangan silinder harus dimatched sendiri.Bentuk persegi adalah paling baik walau harga mahal. Pasangan yang sudah dimatched dapat dibeli.Dinding sel yg ditembusi sinar dijaga kebersihannya karena akan menimbulkan kesalahan besar pada pengukuran kuantitatif.Dinding sel yang akan dikenai sinar jangan dipegang langsungSel yang terbuat dari kaca dan kwarsa dapat dibersihkan dengan air. Bila belum cukup dapat dibersihkan dg larutan detergen atau dg asam nitri hangatJangan mengeringkan sel dg oven

Single beam, 1 set kuvet. Pelarut dan (pelarut+cuplikan) diukur sendiri

Double beam, 2 set. Pelarut dan (pelarut+cuplikan) dikenai sinar yg sama pelarut

pelarut + cuplikan

Penggunaan sinar tampak/ultra lembayungAnalisis kuantitatifAnalisis kualitatif, berguna untuk mengetahui ada atau tdknya gugus fungsional tertentu. Misalnya gugus karbonil, aromatik, nitro, dan lain-lain dalam senyawa organik

Keuntungan spektrofotometer UV-Vis untuk analisis kuantitatifDapat digunakan secara luasBanyak senyawa organik dan anorganik dpt menyerap sinar iniUtk senyawa yg tdk menyerap pada daerah ini diubah dulu ke bentuk senyawa yg bisa menyerap dg reaksi kimia

2. Kepekaan tinggiUkuran kepekaan ialah harga absortivitas molar/ (10.000-40.000 M)Konsentrasi 10-4-10-5 dapat dilakukan dg mudah bahkan dg cara tertentu konsentrasi dapat diturunkan menjadi 10-6-10-7 MBERGUNA UNTUK ANALISIS renik (trace analysis). Analisis renik bertujuan utk menetapkan komponen renik dlm cuplikan sampai 0,0001 % beratBerguna utk mikroanalisis. Mikroanalisis adalah komponen utama yg kadarnya tdk kecil tetapi jumlahnya sangat sedikit

3. Keselektifan cukup baikBila suatu komponen () harus dianalisis dlm campuran mka dg mengatur kondisi larutan dapat dipilih daerah panjang gelombang dimana satu2nya senyawa yg menyerap adalah tertentu

4. Ketelitian tinggiKesalahan konsentrasi spektrofotometri biasanya 1-3 %Dg teknik tertentu kesalahan ini dapat diperkecil hingga beberapa perpuluhan %

5. Tidak sukar dan cepatDibandingkan analisis klasik, cara ini tidak sukar dan cepat terutama bila jumlah cuplikan banyak. Bisa diotomatisasikan mulai dari pemasukan cuplikan sampai dengan perhitungan konsentrasi komponen dlm cuplikan

Hal-hal yg harus diperhatikan pada prosedur analisis kuantitatifPembentukan molekul yg dapat menyerap sinar pada daerah uv-visPemilihan panjang gelombangPembuatan kurva kalibrasiPengukuran absorbans atau % T cuplikan

Pembentukan molekul yg dpt menyerap sinar uv-visLangkah ini dilakukan bila senyawa yg dianalisis tdk melakukan penyerapan pada daerah sinar ini dengan cara mereaksikannya dg pereaksi yg dapat menyerapMisalnya ion Fe3+ warnanya sangat lemah (kuning), jadi absorbansinya kecil. Direaksikan dg KCNS atau pereaksi 1,10-fenantrolin akan timbul senyawa kompleks berwarna yg menyerap dg kuat dan dpt digunakan utk analisis besi dlm kadar kecil

Pereaksi yang dipakai harus memenuhi syaratReaksinya harus selektif dan sensitifTdk boleh membentuk warna dg zat2 lain yg ada dlm larutanReaksinya dg zat yg dianalisis harus berlangsung dg cepat dan sempurnaWarna yg ditimbulkan harus stabil utk jangka waktu yg tdk terlalu pendekPengaruh pH thd kompleks berwarna yg terjadi harus diketahui

Pemilihan panjang gelombangBila tdk ada zat lain yg mengganggu, maka yg digunakan adalah A maksimum ,sebabnya ialah :Perubahan serapan utk setiap satuan konsentrasi adaah paling besar pd maksimum sehingga diperoleh kepekaan analisis yg maksimum pulaDisekitar maksimum bentuk kurva serapan adalah datar, pada kondisi demikian hukum Lambert-Beer akan dipenuhi dg baik

Pembuatan kurva kalibrasiDibuat sejumlah larutan dg berbagai konsentrasi yg diketahui (larutan baku).Absorban diukur (terhadap blanko) kemudian dibuat grafik A vs cBila hukum Lambert-Beer terpenuhi maka grafik ini akan berbentuk garis lurus yang melalui titik nol koordinat yang disebut kurva kalibrasiLereng atau slope kurva=a (absortivitas) atau (absortivitas molar)

Kurva baku sering dicek utk mencegah penyimpangan yg disebabkan olehKekuatan ion yang tinggi dari mediumPerubahan suhu yang agak besarPenggunaaan sinar polikromatikAdanya reaksi kimia

Pengukuran A cuplikanPembentukan warna cuplikan harus dilakukan pada kondisi yang sama pada pembentukan warna pada standarKonsentrasi yg dicari dibuat sedemikian rupa sehingga A 0,12-1,0 atau %T 0,10-0,75 (10-75%) dg anggapan kesalahan pembacaan 0,005 atau %T=0,5%. Ini disebut kesalahan fotometrikdg nilai konsentrasi C sebesar 1-2% bila nilai A yg diukur 0,15-1,0

Kesalahan-kesalahan yg bergantung pada TKesalahan yg bersumber pada penyiapan cuplikanKetidaksempurnaan kuvetKetidakpastian pemasangan panjang gelombangPerubahan intensitas pancaran sumber sinar

Analisis kualitatifBerguna untuk mengetahui ada/tidaknya gugus fungsional tertentu

Macam ikatanIkatan , lebih kuat dan stabilIkatan lemah, mudah putusEnergi ikatan adalah energi yang diperlukan untuk memutus suatu ikatan. Semakin banyak ikatan maka energi ikatan juga semakin besar

+overlapIkatan Ikatan *

overlapIkatan Ikatan *

Ikatan tunggal (ikatan )

Ikatan tunggal (ikatan )Ikatan rangkap (ikatan )

Non bonding elektron (n)/done pair electron/pasangan elektron bebas Contoh C=O

Bagian cuplikan yang mana yang dapat menyerap sinar uv-vis?cuplikanE=h

energin **- *- *n- *n- *bondingbondingnonbondingantibondingantibonding

Jika dikenai energi E=h dimana E>E maka ikatan akan putus menghasilkan ikatan anti bonding. Tetapi ini jarang terjadi karena dibutuhkan energi yang besar untuk eksitasi *.Jadi senyawa yang hanya memiliki ikatan saja(contoh:alkana) apabila diukur spektrofotometri uv-vis tidak memberikan responIkatan jika dikenai energi yang tinggi (E>E) maka ikatan akan putus menghasilkan antibondingUntuk nonbonding elektron akan mudah sekali mengalami eksitasi jika dikenai sinar/energi karena ada elektron bebas yang tdk berikatan

Absorbsi senyawa tidak jenuh ( transisi n-*)

Senyawamax (nm)maxH2O1671480CH3OH184150CH3Cl173200CH3I258365(CH3)2S229140(CH3)2O1842520CH3NH2215600(CH3)3N227900

Kromofor adalah gugus fungsional tdk jenuh yg dapat menyerap sinar radiasi elektromagnetik pada daerah uv-visPergeseran batokromik (red shift) ialah pergeseran serapan ke arah yang lebih panjangPergeseran hipsokromik (blue shift) ialah pergeseran serapan ke arah yang lebih pendek

Karakteristik absorbsi gugus kromofor

KromoforContohPelarutmaks, nmmaxAlkenaC6H13CH=CH2n-heptana17713000Alkena terkonyugasiCH2=CHCH=CH2n-heptana21721000AlkunaC5H11CC-CH3n-heptana178100001962000225160KarbonilCH3C=OCH3n-heksana186100028016CH3C=OHn-heksana180besar29312KarboksilCH3C=OOHetanol20441AmidoCH3C=ONH2air21460AzoCH3N=NCH3etanol3395

KromoforContohPelarutmax, nmmaxNitroCH3NO2Isooktana28022NitrosoC4H9NOEtil eter30010066520NitratC2H5ONO2Dioksan27012AromatikBenzenn-heksana2047900256200