SPEKTROFOTOMETER

SPEKTROFOTOMETRI  UV - VIS

Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi.

     Spektrofotometri merupakan satu cabang analisis instrumental yang membahas tentang interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik (REM). Pada prinsipnya interaksi radiasi elektromagnetik dengan molekul menghasilkan satu atau dua macam kejadian yang mungkin terjadi. Ketiga macam kejadian yang mungkin terjadi sebagai akibat interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik adalah : hamburan (scattering), absorbs (absorption), dan emisi (emission).

            Hamburan melahirkan spektrofotometri Raman, absorbs melahirkan spektrofotometri lembayung ultra (ultra violet) dan tampak (visible) serta spektrofotometri infra merah (infra merah), sedangkan absorbsi yang disertai emisi melahirkan fotolimunesensi yang kemudian dikenal sebagai fluoresensi dan fosforesensi.

            Dalam aspek kuantitatif, suatu berkas radiasi dikenakan pada cuplikan (larutan sampel) dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya. Radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas sinar yang diteruskan intensitas sinar yang diserap jika tidak ada spesies penyerap lainnya.

            Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan blanko ataupun pembanding.  Sinar ultraviolet mempunyai panjang gelombang 200-400 nm, sementara sinar tampak mempunyai panjang gelombang 400-700 nm.

Molekul akan bersifat sangat selektif (all or none) terhadap radiasi elektromagnetik sehingga eksitasi yang terjadi pada panjang gelombang 200 – 2780 nm hanya akan diberikan oleh molekul-molekul yang mempunyai :

v  Ikatan rangkap terkonyugasi

v  Mempunyai gugus kromofor yang terikat dengan auksokrom

Spektrum ultralembayung adalah suatu gambaran antara panjang gelombang atau frekuensi radiasi terhadap intensitas absorbsi (transmisi = T), absorbs (A), yang dapat digrafik dengan cermat pada system koordinat Cartesian. Sedangkan cahaya tampak (visible) merupakan cahaya sinambung, artinya cahaya yang terdiri dari semua panjang gelombang yang mungkin terdapat dalam suatu jarak tertentu, sebagai contoh bila kita melihat pelangi di langit. Dalam hal ini dikenal warna komplementer, yaitu pandangan dua warna (spectrum) yang bila keduanya digabung akan menghasilkan cahaya putih.

Apabila radiasi elektromagnetik dikenakan pada suatu atom, sebagian dari energi radiasi elektromagnetik tersebut diserap oleh molekul atau atom sesuai dengan struktur molekul atau atom tersebut. Radiasi cahaya UV-VIS pada molekul atom atau atom akan menyebabkan terjadinya energy elektronik, sebagai akibat transisi antara dua tingkat energy elektron dari molekul atau atom. Sistem atau gugusan atom yang mengabsorbsi radiasi elektromagnetik UV-VIS disebut gugus kromofor. Boleh dikatakan hamper semua gugus kromofor merupakan ikatan kovalen yang tidak jenuh.

Pelarut atau substituen lain dapat mempengaruhi pita absorbsi yaitu berpengaruh terhadap intensitas dan kemungkinan juga panjang gelombangnya. Hal – hal yang berpengaruh tersebut antara lain :

1.    Kromofor terkonyugasi

Senyawa organik yang mempunyai struktur molekul dengan ikatan tak jenuh lebih dari satu disebut senyawa terkonyugasi apabila ikatan tak jenuh tersebut berselang-seling dengan ikatan tunggal. Senyawa terkonyugasi ini tidak karakteristik seperti kromofor terpisah, tetapi terjadi interaksi yang mengakibatkan pengaruh terhadap pita absorbsi yaitu terjadi pergeseran ke panjang gelombang yang lebih panjang.

2.    Auksokrom

Gugus auksokrom adalah gugus fungsional yang mempunyai elektron non bonding seperti –OH, O-NH₂, dan –OCH₃ , yang mengabsorbsi radiasi ultra lembayung jauh dan gugus auksokrom ini tidak mengabsorbsi didaerah ultra lembayung dekat. Akan tetapi bila gugus auksokrom diikat oleh gugus kromofor maka pita absorbsi naik dan juga panjang gelombangnya tergeser kea daerah ultra lembayung dekat.

Ada empat kemungkinan perubahan pita absorbsi yang disebabkan oleh pelarut atau auksokrom :

a.    Pergesaran batokromik (red shift), yaitu pergeseran kearah panjang gelombang yang lebih panjang atau kearah frekuensi rendah.

b.    Pergeseran hipokromik (blue shift), yaitu pergeseran kearah panjang gelombang yang lebih pendek atau kearah frekuensi tinggi.

c.    Efek hiperkromik, yaitu efek yang menyebabkan kenaikan intensitas.

d.    Efek hipokromik, yaitu efek yang menyebabkan penurunan intensitas.

Apabila cahaya monokromatis atau bukan monokromatis dilewatkan pada suatu media yang homogen dengan intensitas cahaya yang dating (I_o), maka sebagian dari cahaya tersebut dipantulkan (I_r), sebagian diabsorbsi (I_a), dan sebagian lagi diteruskan (I_t).

Sehingga dari keadaan tersebut dapat ditulis sebagai :

I_o = I_r + I_a + I_t

Untuk permukaan udara dan gelas (kuvet) harga I_r = ± 4% dan harga I_r dapat diabaikan karena dalam pengerjaan dengan spektrofotometri digunakan larutan blanko.

Pengukuran serapan pada analisis kuantitatif dengan metode spektrofotometri baik zat tunggal atau suatu campuran pada prinsipnya harus dilakukan pada panjang gelombang maksimum (lamda maks). Beberapa alasanya :

-       Perubahan serapan untuk setiap satuan konsentrasi paling besar terjadi pada panjang gelombang maksimum sehingga pengukuran pada panjang gelombang maksimum akan memperoleh kepekaan analisis yang maksimal

-       Disekitar panjang gelombang maksimum bentuk kurva serapannya datar, sehingga hukum Lambert-Beer akan terpenuhi

-       Pengukuran ulang serapan panjang gelombang maksimum akan memberikan kesalahan yang kecil sekali.

Pada umumnya konfigurasi dasar setiap spektrofotometer berupa susunan peralatan optik terkonstruksi sebagai berikut :

SR

M

SK

D

A

VD

 

Keterangan :

SR      :           Sumber radiasi

M         :           Monokromator

SK       :           Sampel kompartemen

D         :           Detektor

A         :           Amplifier

VD      :           Visual display

Sumber radiasi

Beberapa sumber radiasi yag dipakai pada spektrofotometer adalah lampu deuterium, lampu tungsten dan lampu merkuri. Lampu deuterium dapat dipakai pada daerah panjang gelombang 180 – 370 nm (daerah UV pekat). Karena pada rentangan panjang gelombang tersebut lampu deuterium memberikan gambaran energi radiasi yang lurus. Sedangkan pada panjang gelombang 486 dan 651,1 nm memberikan dua garis spektra yang dapat dipakai untuk menggeser ketetapan panjang gelombang pada spektrofotometer. Lampu tungsten merupakan campuran filamen tungsten dan gas iodine (halogen). Lampu tungsten dapat dipakai pada panjang gelombang 380-900 nm, sedangkan lampu merkuri merupakan suatu lampu yang mengandung uap merkuri tekanan rendah. Biasanya lampu merkuri ini digunakan pada daerah ultraviolet khususnya disekitar panjang gelombang 365 nm.

Monokromator

Monokromator berfungsi untuk mendapatkan radiasi yang memancarkan radiasi monokromatis dari sumber radiasi yang memancarkan radiasi polikromatis. Monokromator pada spektrofotometer biasanya terdiri dari susunan celah masuk – filter – prisma – kisi – celah keluar.

Sampel kompartemen

Tempat sampel (sampel kompartemen) berupa kuvet atau sel adalah wadah untuk zat yang dianalisa. Dianjurkan setiap kali memakai kuvet selalu dibersihkan dengan alcohol absolute atau direndam didalamnya.

Detektor

Detektor merupakan suatu bagian spektrofotometer yang penting karena kualitas detector akan menentukan kualitas spektrofotometer. Fungsi detector didalam spektrofotometer adalah mengubah signal radiasi menjadi signal elektronik. Pada detector diinginkan kepekaan radiasi yang tinggi terhadap radiasi yang diterima, dengan tingkat kebisingan yang rendah, kemampuan respon kuantitatif dan signal elektronik yang ditansfer oleh detector dapat diaplikasikan oleh penguat (amplifier) ke recorder.

Amplifier atau penguat dan Visual display

Amplifier dibutuhkan saat signal elektronik yang dialirkan setelah melewati detector untuk menguatkan karena penguat dengan resistensi masukan yang tinggi sehingga rangkaian detector tidak tersadap habis yang menyebabkan keluaran yang cukup besar untuk dapat dideteksi oleh suatu alat pengukur (meter).