Spektrofotometer UV-Vis
Spektrofotometri
Uv-Vis adalah alat yang digunakan untuk mengukur transmitansi, reflektansi dan
absorbsi dari cuplikan sebagai fungsi dari
panjang gelombang serta untuk pengukuran didaerah ultraviolet dan
didaerah tampak. Spektrofotometri Uv-Vis (Ultra Violet-Visibel) adalah salah
satu dari sekian banyak instrumen yang biasa digunakan dalam menganalisa suatu
senyawa kimia. Spektrofotometer umum digunakan karena kemampuannya dalam
menganalisa begitu banyak senyawa kimia serta kepraktisannya dalam hal preparasi sampel apabila dibandingkan dengan
beberapa metode analisa. Spektrofotometri Uv-Vis melibatkan energi elektronik
yang cukup besar pada molekul yang dianalisa, sehingga Spektrofotometri Uv-Vis
lebih banyak digunakan untuk analisis kuantitatif dibanding kualitatif.
B.
Prinsip
kerja Spektrofotometri Uv-Vis
Spektrofotometri uv-Vis mengacu pada hukum
Lambert-Beer. Apabila cahaya monokromatik melalui suatu media (larutan), maka
sebagian cahaya tersebut akan diserap, sebagian dipantulkan dan sebagian lagi
akan dipancarkan.
C.
Bagian-bagian
dan fungsi Spektrofotometri Uv-Vis
Adapun
bagian-bagian dan fungsi masing-masing dari Spektofotometri Uv-Vis adalah
sebgai berikut:
1. Sumber
cahaya
Sumber sinar
polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar
polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang Untuk
Spektrofotometer. Sumber cahaya untuk Spektrofotometri:
a. Lampu
Deuterium
Lampu ini dipakai
pada panjang gelombang 190-380 nm. Spektrum energi radiasinya lurus, dan
digunakan untuk mengukur sampel yang terletak pada daerah uv. Memiliki waktu
500 jam pemakaian.
b. Lampu
Tungsten (Wolfram)
Lampu ini
digunakan untuk mengukur sampel pada daerah tampak. Bentuk lampu ini mirip
dengan bola lampu pijar biasa. Memiliki panjang gelombang antara 350-2200 nm.
Spektrum radiasianya berupa garis lengkung. Umumnya memiliki waktu 1000 jam pemakaian.
2. Monokromator
Monokromator
berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang
berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monaokromatis. Jenis
monokromator yang saat ini banyak digunakan adalan gratting atau lensa prisma
dan filter optik. Jika digunakan grating maka cahaya akan dirubah menjadi
spektrum cahaya. Sedangkan filter optik berupa lensa berwarna sehingga cahaya
yang diteruskan sesuai dengan warnya lensa yang dikenai cahaya. Ada banyak
lensa warna dalam satu alat yang digunakan sesuai dengan jenis pemeriksaan. Pada gambar di atas disebut
sebagai pendispersi atau penyebar cahaya. dengan adanya pendispersi hanya satu
jenis cahaya atau cahaya dengan panjang gelombang tunggal yang mengenai sel
sampel. Pada gambar di atas hanya cahaya hijau yang melewati pintu keluar.
Proses dispersi atau penyebaran cahaya seperti yang tertera pada gambar dibawah.
Adapun
bagian-bagian dari Monokromator serta fungsinya antara lain:
a. Prisma,
berfungsi mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin supaya di
dapatkan resolusi yang baik dari radiasi
polikromatis.
b. Kisi
difraksi, berfungsi menghasilkan penyebaran dispersi sinar secara merata,
dengan pendispersi yang sama, hasil dispersi akan lebih baik. Selain itu kisi
difraksi dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum.
c. Celah
optis, berfungsi untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diharapkan dari
sumber radiasi. Apabila celah berada pada posisi yang tepat, maka radiasi akan dirotasikan
melalui prisma, sehingga diperoleh panjang
gelombang yang diharapkan.
3. Kompartemen
sampel
Kompartemen ini
digunakan sebagai tempat diletakkannya kuvet. Kuvet merupakan wadah yang
digunakan untuk menaruh sampel yang akan dianalisis. Kuvet yang baik harus memenuhi
syarat sebagai berikut:
a. Permukaannya
harus sejajar secara optis.
b. Tidak
berwarna sehingga semua cahaya dapat di transmisikan.
c. Tidak
ikut bereaksi terhadap bahan-bahan kimia.
d. Tidak
rapuh.
e. Bentuknya
sederhana
Uv, Vis dan Uv-Vis menggunakan kuvet sebagai tempat
sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas, namun kuvet dari kuarsa
yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik. Hal ini disebabkan
yang terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap Uv sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer
sinar tampak (Vis). Cuvet biasanya
berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm. IR, untuk sampel cair dan padat
(dalam bentuk pasta) biasanya dioleskan pada dua lempeng natrium klorida. Untuk
sampel dalam bentuk larutan dimasukan ke dalam sel natrium klorida. Sel ini
akan dipecahkan untuk mengambil kembali larutan yang dianalisis, jika sampel
yang dimiliki sangat sedikit dan harganya mahal.
4. Detektor
Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya
menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor :
a. Kepekaan
yang tinggi
b. Perbandingan
isyarat atau signal dengan bising tinggi
c. Respon
konstan pada berbagai panjang gelombang.
d. Waktu
respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.
Macam-macam detector:
a. Detektor
foto (Photo detector)
b. Photocell
c. Phototube
d. Hantara
Foto
e. Dioda
Foto
f.
Detektor Panas
g. Read
Out
Read out merupakan
suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari
detektor.
D.
Cara
kerja Spektrofotometri Uv-Vis
Cahaya yang berasal dari lampu deuterium maupun wolfram yang bersifat polikromatis di teruskan melalui lensa menuju ke monokromator pada spektrofotometer dan filter cahaya pada fotometer. Monokromator kemudian akan mengubah cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis (tunggal). Berkas-berkas cahaya dengan panjang tertentu kemudian akan dilewatkan pada sampel yang mengandung suatu zat dalam konsentrasi tertentu. Oleh karena itu, terdapat cahaya yang diserap (diabsorbsi) dan ada pula yang dilewatkan. Cahaya yang dilewatkan ini kemudian di terima oleh detector. Detector kemudian akan menghitung cahaya yang diterima dan mengetahui cahaya yang diserap oleh sampel. Cahaya yang diserap sebanding dengan konsentrasi zat yang terkandung dalam sampel sehingga akan diketahui konsentrasi zat dalam sampel secara kuantitatif.
E.
Prosedur
Pemakaian Spektrofometer UV-VIS
1. Putar
tombol on-off (disebelah kiri) kekanan. Biarkan 15 menit untuk memanaskan alat.
Atur tombol sampai menunjuk angka nol pada petunjuk %T.
2. Putar
tombol pengatur panjang gelombang (yang ada di sebelah atas alat) untuk memilah
panjang gelombang sesuai panjang gelombang yang diinginkan.
3. Masukkan
kuvet yang berisi paling sedikit 3 ml aquadest kedalam tempat sampel (sebelum
memasukkan kuvet, pastikan kuvet dalam keadaan kering dengan mengeringkannya
dengan kertas tissue (tutup penutup sampel.
4. Putar
tombol pengatur cahaya (tombol yang terletak disebelah kanan) sehingga %T
menunjuk angka 100 atau A menunjuk angka nol.
5. Angkat
kuvet yang berisi aquadest deri tempat sampel dengan tutup. ganti isi kuvet
dengan larutan lampu, baca serapannya.
6. Ganti
larutan blanko dalam kuvet dengan larutan standar atau larutan uji, baca serapannya.
F.
Hal-Hal
Yang Harus Diperhatikan Dalam Analisis Spektrofotometri Uv - Vis
Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam
analisis dengan spektrofotometri Uv-Vis terutama untuk senyawa yang semula
tidak berwarna yang akan dianalisis
dengan spektrofotometri visibel karena senyawa tersebut harus diubah terlebih
dahulu menjadi senyawa yang berwarna.
Berikut adalah tahapan-tahapan yang harus diperhatikan:
1. Pembentukan
molekul yang dapat menyerap sinar Uv-Vis hal ini perlu dilakukan jika senyawa
yang dianalisis tidak menyerap pada daerah tersebut. Cara yang digunakan adalah
dengan merubah menjadi senyawa lain atau direaksikan dengan pereaksi tertentu.
Pereaksi yang digunakan harus memenuhi beberapa persyaratan yaitu:
a. Reaksinya
selektif dan sensitif
b. Reaksinya
cepat, kuantitatif dan reprodusibel
c. Hasil
reaksi stabil dalam jangka waktu yang lama
b.
2. Waktu
operasional (operating time)
Cara ini biasa
digunakan untuk pengukuran hasil reaksi atau
pembentukan warna. Tujuannya adalah untuk mengetahui waktu pengukuran yang stabil. Waktu operasional
ditentukan dengan mengukur hubungan antara waktu pengukuran dengan absorbansi
larutan. Pada saat awal terjadi reaksi, absorbansi senyawa yang berwarna ini
meningkat smpai waktu tertentu hingga diperoleh absorbansi yang stabil. Semakin
lama waktu pengukuran, maka ada kemungkinan senyawa yang berwarna tersebut
menjadi rusak atau terurai sehingga intensitas warnanya turun akibatnya
absorbansinya juga turun. Karena alasan inilah, maka untunk pengukuran senyawa berwarna (hasil suatu
reaksi kimia) harus dilakukan pada saat
waktu operasional.
3. Pemilihan
panjang gelombang
Panjang gelombang
yang digunakan untuk analisis kuantitatif adalah panjang gelombang yang
mempunyai absorbansi maksimal. Untuk memilih panjang gelombang maksimal,
dilakukan dengan membuat kurva hubungan antara absorbansi dengan panjang gelombang
dari suatu larutan baku pada
konsenterasi tertentu. Kadang-kadang dijumpai keadaan yang mana pemakaian
panjang gelombang maksimal kurang baik. Hal ini karena karena misalnya, selain
zat yang akan dianalisis, juga terdapat zat lain yang mempunyai absorbansi pada
panjang gelombang tersebut. Ada beberapa
variable yang dapat mempengaruhi absorbansi yaitu jenis pelarut, pH larutan, suhu, konsentrasi dan
zat-zat pengganggu.
4. Pembuatan
kurva baku
Dibuat seri
larutan baku dari zat yang akan dianilisis dengen berbagai konsenterasi. Masing-masing
absorbansi larutan dengan berbagai konsentrasi kemudian dibuat kurva yang
merupakan hubungan antara absorbansi (y) dengan konsentrasi (X). bila hokum
Lamber-Beer terpenuhi, maka kurva baku berupa garis lurus.
5. Pembacaan
absorbansi sampel atau cuplikan
Absorban yang
terbaca pada spektrofotometri hendaknya antara 0,2 sampai 0,8 atau 15% sampai
70% jika dibaca sebagai transmitansi. Anjuran ini berdasarkan anggapan bahwa
kesalahan dalam pembacaan T adalah 0,005 atau 0,5%.
G.
Kelebihan
dan kekurangan Spektrofotometri Uv-Vis
1.
Kelebihan Spektrofotometri Uv-Vis
a. Panjang
gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi.
b. Caranya
sederhana.
c. Dapat
menganalisa larutan dengan konsentrasi yang sangat kecil.
2.
Kekurangan Spektrofotometri Uv-Vis
a. Absorbsi
dipengaruhi oleh pH larutan, suhu dan adanya zat pengganggu dan kebersihan dari
kuvet.
b. Hanya
dapat dipakai pada daerah ultra violet yang panjang gelombang >185 nm.
c. Pemakaian
hanya pada gugus fungsional yang mengandung elektron valensi dengan energy
eksitasi rendah.
d. Sinar
yang dipakai harus monokromatis. Proses Absorbsi Cahaya pada Spektrofotometri
H.
Proses
Absorbsi Cahaya pada Spektrofotometri Uv-Vis
Ketika cahaya
dengan berbagai panjang gelombang (cahaya
polikromatis) mengenai suatu zat, maka cahaya dengan panjang gelombang
tertentu saja yang akan diserap. Di dalam suatu molekul yang memegang peranan penting adalah elektron valensi dari
setiap atom yang ada hingga terbentuk suatu materi. Elektron-elektron yang
dimiliki oleh suatu molekul dapat berpindah (eksitasi), berputar (rotasi) dan
bergetar (vibrasi) jika dikenai suatu energi.
Jika zat menyerap
cahaya tampak dan Uv maka akan terjadi
perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan tereksitasi.
Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. Apabila cahaya yang diserap
adalah cahaya inframerah maka elektron yang ada dalam atom atau elektron ikatan
pada suatu molekul dapat hanya akan bergetar (vibrasi).
Gerakan berputar
elektron terjadi pada energi yang lebih rendah lagi misalnya pada gelombang
radio. Atas dasar inilah spektrofotometri dirancang untuk mengukur konsentrasi
suatu suatu yang ada dalam suatu sampel. Dimana zat yang ada dalam sel sampel
disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Ketika cahaya
mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan dihamburkan dan sebagian
lagi akan diteruskan. Pada spektrofotometri, cahaya datang atau cahaya masuk
atau cahaya yang mengenai permukaan zat dan cahaya setelah melewati zat tidak
dapat diukur, yang dapat diukur adalah It/I0 atau I0/It
(perbandingan cahaya datang dengan cahaya setelah melewati materi (sampel)).
Proses penyerapan
cahaya oleh zat dalam sel sampel. dari gambar terlihat bahwa zat sebelum
melewati sel sampel lebih terang atau lebih banyak di banding cahaya setelah
melewati sel sampel. Cahaya yang diserap diukur sebagai absorbansi (A)
sedangkan cahaya yang hamburkan diukur sebagai transmitansi (T), dinyatakan
dengan hukum lambert-beer atau Hukum Beer, berbunyi:
“Jumlah radiasi
cahaya tampak (ultraviolet, inframerah dan sebagainya) yang diserap atau
ditransmisikan oleh suatu larutan merupakan suatu fungsi eksponen dari
konsentrasi zat dan tebal larutan”. Pengurangan intesitas cahaya monokromatis
yang melalui suatu larutan berwarna berlangsung secara ekspnensial dan
bergantung pada panjang larutanyang dilalui cahaya dan kadar zat dalam larutan.
Perbandingan It/I0
disebut sebagai transmisi sinar (T) dan dinyatakan dalam persen (%). Serapan absorbance) = A atau disebut juga
kerapatan optic (optical density) =
OD, merupakan istilah yang lebih sering digunakan dan berasal dari persamaan:
A = -log T, Jadi A
= k c l
Pada alat
spektrofotometer yang lebih canggih, sinar yang dating benar-benar diusahakan berupa sinar
monokromatis dengan cara membuat container larutan (kuvet) yang sedemikian
rupa, sehingga tidak ada sinar yang tertahan. Jika jalur sinar pada setiap
bagian kuvet itu sama, maka nilai k untuk berbagai senyawa dalam berbagai
larutan dan berbagai panjang gelombang dapat dihitung. Bila konsentrasi
dinyatakan mol/liter, jarak tempuh cahaya dalam cm, maka nilai k disebut
sebagai koefisien ekstingsi molar yaitu serapan atau absorbansi satu molar
suatu larutan dengan jarak tempuh cahaya 1 cm. Pada pengenceran kadar dalam
darah atau urin akan terjadi pengenceran bahan-bahan yang diperiksa dengan
berbagai pereaksi.
I.
Kalibrasi
Spektrofotometri Uv-Vis
Yang perlu dikalibrasi adalah panjang
gelombang dan absorbansi.
1. Kalibrasi
Panjang gelombang
Menggunakan filter
gelas helium oksida yang mempunyai panjang gelombang acuan (nm) , pasang filter
gelas holium oksida pada kompartemen sampel dan kompartemen pembanding
dibiarkan kosong (udara) , Scan spektrum serapan holium oksida, bandingkan
panjang gelombang spektrum yang diperoleh dengan data panjang gelombang acuan.
2. Kalibrasi
Absorbans
Buat larutan
kalium dikromat 50 + 0,5 mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat (larutan A) ,
Buat larutan kalium dikromat 100 + 1 mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat
(larutan B) , buat larutan 0,005 mol/L asam sulfat sebagai pembanding dan
bandingkan hasilnya dengan data acuan (+ 2%).
3. Cara
Pemeliharaan
Cara pemeliharaan
spektrofotometer Uv- Vis adalah kompartment sampel selalu dibersihkan, suhu
penyimpanan stabil, meja permanen, gunakan stabilizer, masukkan kuvet tegak
lurus, alat harus selalu diperiksa, kuvet yang digunakan harus bersih. Sebelum
digunakan, biarkan mesin warming-up selama 15-20 menit. Spektrofotometer sebisa
mungkin tidak terpapar sinar matahari langsung, karena akan dapat
mengganggu pengukuran. Simpan
spektrofotometer di ruangan yang suhunya stabil dan diatas meja yang permanen.
Pastikan kompartemen sampel bersih dari bekas sampel. Saat memasukkan kuvet,
pastikan kuvet kering. Lakukan kalibrasi panjang gelombang dan absorban secara
teratur.
4. Aplikasi
Uv-Vis
spektroskopi secara rutin digunakan dalam kuantitatif penentuan larutan dari
logam transisi ion dan sangat dikonjugasikan senyawa organik, studi
fotoelektrokimia lapisan tipis CdS hasil deposisi metode CBD, meneliti pengaruh
kelembaban terhadap absorbansi optik lapisan gelatin dan dalam penentuan
konsentrasi suatu larutan yang belum diketahui konsentrasinya menggunakan
larutan standar.
DAFTAR PUSTAKA
Alfiyani, Reni.
2017. Jurnal Praktikum Analitik III Spektroskopi
UV-VIS. Surabaya: FMIPA Universitas Negeri Surabaya.
Suhartati, Tati.
2017. Dasar-dasar Spektrofometri UV-VIS
Dan Spektrometri Massa Untuk Penentuan
Struktur Senyawa Organik. Bandar Lampung: CV. Anugrah Utama Raharja Anggota
IKAPI.
0 comments:
Posting Komentar