spektro uv-vis
Post on 08-Aug-2015
114 Views
Preview:
TRANSCRIPT
3/17/2011
1
SPEKTROFOTOMETRISERAPAN UV-VIS
SPEKTROFOTOMETRI SERAPANUV-VIS
PRINSIP DASAR
INSTRUMENTASI
HUKUM BEER
APLIKASI
3/17/2011
2
Pengantar
Istilah-Istilah:
1. Spektroskopi : Ilmu yang mempelajari interaksi materi
dengan energi pada level mikroskopis
2. Spektrometri : Ilmu yang mempelajari teknik pengukuran
interaksi materi dengan energi
3. Spektrofotometri : Ilmu yang mempelajari teknik pengukuran
interaksi materi dengan energi /sinar/komponen
sinar matahari
4. Spektrofotometer : alat/instrumen
Interaksi materi dengan energi
Materi
Energi
Transisi :
-Elektronik
-Vibrasi
-Rotasi
-spin
3/17/2011
3
Interaksi Materi – energi (radiasi)
Suatu bentuk gelombangRadiasi/sinar
Energi,
c
hhE .
a b
c
d
d
Interaksi :
absorpsi (a) transmisi (b)
refleksi ( c ) difraksi (d)
Pengantar
Daerah spektra elektromagnetik
Jenis Sinar Panjang gelombang
Transisi
Sinar gama () < 0.05 Å Inti
Sinar x 0.05 – 100 Å Elektronik (K dan L)
UV 10-180-350 nm Elektronik (ev)
Visibel 350 – 770 nm Elektronik (ev)
IR 770-2500 nm
2.5 – 50 μm
50 – 1000 μm
Vibrasi molekul
Vibrasi molekul
Rotasi molekul
Gel mikro 1 – 300 mm Rotasi molekul
Gel radio > 300 mm Spin elektron dan inti
3/17/2011
4
Spektrofotometri UV/VIS
Penyerapan sinar tampak atau ultraviolet oleh suatu molekul yang dapat menyebabkan eksitasi elektron dalam orbital molekul tersebut dari tingkat energi dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Proses :
Tahap 1 : M + hv M*
Tahap 2 : M* M + heat
C x xO
X = orbital
= orbital
= orbitan n
*
*
n
Tingkat energi orbital
*
*
n *
n *
Jenis transisi elektron
Contoh yang melibatkan 3 jenis elektron di
dalam molekul organik sederhana:
PRINSIP DASAR
3/17/2011
5
Jenis transisi
1. Transisi - * : Jauh , energi >, maks kecil
< 150 nm, UV vakum, sukar diamatiContoh: CH4 C-C, C-H maks = 125 nm
2. Transisi n - *: Seny.Jenuh, e tak berpasangan, energi < 150 – 250 nm, rendah
Contoh: metanol maks=184nm, =15
3. Transisi n - *: E kecil, panjang, 200-700 nm
= 10-100
4. Transisi - *: Seny.org tak jenuh
= 1000-10.000
1. Pengaruh pelarut:
a. Dalam pelarut polar,
transisi n - *terjadi pada yang lebih pendek
(pergeseran biru/ hipsokhromik)
transisi - * terjadi pada lebih panjang (pergeseran
merah/ batokhromik)
Pergeseran panjang gelombang
2. Pengaruh konjugasi:
menyebabkan tk. Energi orbital * turun,
energi <, maks > (pergeseran batokhromik)
3/17/2011
6
Catatan: Senyawa aromatik
transisi: - *, ada tiga puncak
184 nm -- = 60.000
204 nm -- = 7900
256 nm -- = 200
3. Auksokhrom: pergeseran merah
Auksokhrom: gugus fungsi yang tidak menyerap di daerah
UV tapi dapat menggeser puncak kromofor.
Anion anorganik: transisi n - *
Contoh: nitrat, nitrit, karbonat. (λ 215-230 nm)
Pergeseran Panjang Gelombang
Prediksi panjang gelombang (UV/VIS)
Dasar : -C=C-C=C- maks= 217 nm
-C=C-C=O maks = 215 nm
> C=C-C=C-C=O
Tambah: 10 nm untuk alkil
12 nm untuk alkil
18 nm untuk dan
30 nm untuk ekstra C=C
5 nm untuk bentuk ekso
3/17/2011
7
Prediksi maks untuk senyawa berikut:
1. H3C-CH=CH(C2H5)-C(CH3)=C(CH3)-CH=O
2.
O
3. Untuk poliena terkonjugasi, gunakan aturan
Ficher-Kuhn:
maks = 114 + 5m + n(48-1,7n)-16,5 Rendo-10 Rekso
Contoh : Hitung maks senyawa likopen
PRINSIP DASAR
Transmisi
Absorbsi
Cahaya saat mengenai larutan bening akan mengalami 2 hal yaitu :
3/17/2011
8
Transmitansi
Nilai dari Transmitansi berbanding terbalik dengan absorbansi.
Transmitansi larutan T merupakan bagian dari cahaya yang diteruskan melalui larutan
Po P
Po
P T
100% 0%50%
T
0 ∞0.3
A
Cahaya akan diserap jika energi cahaya tersebut sesuai dengan energi yang dibutuhkan untuk mengalami perubahan dalam molekul
Absorbansi larutan bertambah dengan pengurangan kekuatan sinar
Nilai Absorbansi berbanding lurus dengan ketebalan dan konsentrasi
Nilai Absorbansi berbanding terbalik dengan transmitan
Absorbansi
A= a b c
A = - log T atau A = log(1/T)
Keterangan :A = absorbansiT = Transmitansia = absortivitas b = ketebalan larutan c = konsentrasi larutan
Hukum Lambert-Beer:
3/17/2011
9
• Nilai Absorbansi berbanding terbalik dengan transmitan
• Energi maksimum yang diserap oleh larutan ditunjukan
pada panjang gelombang yang memiliki nilai absorbansi tertinggi dan % transmitan terendah.
• Energi maksimum dinyatakan dengan
E= h f atauE= h c/λ
dimana, E = energi cahayah = konstanta Planck (6,67492 x10-34 j sec)f frekuensiC= panjang gelombang cahaya (3 x 108 )λ = panjang gelombang
A
1.4
1.2
1.6
260 280 300 320
Panjang gelombang, nm
Asetaldehid dalam air
Asetaldehid dalam alkohol
Energi maksimum akan terserap
Grafik harga panjang gelombang terhadap absorbansi
3/17/2011
10
Jika suatu cahaya monokromatis dengan kekuatan Po dilewatkan kepada balok yang tegak lurus pada permukaan dengan ketebalan b dan mengandung n partikel pengabsorbsi, maka kekuatan cahaya menurun menjadi P.
HUKUM LAMBERT BEER
Syarat Hukum Beer :
Konsentrasi harus rendah
Zat yang diukur harus stabil
Cahaya yang dipakai harus monokromatis
Larutan yang diukur harus jernih
HUKUM LAMBERT BEER
3/17/2011
11
P = Po 10-abc
-log P/P = abc
-log T = abc
A = abc
Dimana;
T : transmisi
A : absorbansi
a: absorptivitas (tergantung satuan [ ] ); a(ppm) dan ε (Molar)
b: tebal media/kuvet
c: konsentrasi larutan
HUKUM LAMBERT BEER
INSTRUMENTASI
KONVENSIONAL MODERN
Tabung Nessler
Kolorimeter Dubosq
Spektrofotometer
3/17/2011
12
Syarat kolorimeter tabung Nessler larutan harus berwarna .
Kolorimeter Tabung Nessler
1 ppm 2 ppm 3 ppm 4 ppm 5 ppm
Larutan standar
Larutan cuplikan Berapa ppm?
Tabung Nessler adalah tabung gelas besar yang dasarnya rata dengan ukuran tinggi 175-200 mm dan diameternya 25-32 mm.
Kolorimeter Tabung Nessler
3/17/2011
13
Penentuan Kosentrasicuplikan :
membandingkan warna larutan analit dengan warna larutan yang jenis dankonsentrasinya telah diketahui (standar).
Kepekatan mata dalam membedakan warna merupakan faktor utama penentu ketelitian pengukuran pada metode ini.
Kolorimeter Tabung Nessler
Berapa ppm?
1 ppm 2 ppm 3 ppm 4ppm 5 ppm
Prinsip kerja sama dengan kolorimeter tabung Nessler.
Alat pembanding warna dilengkapi dengan teropong.
Cuplikan
Teropong
Pengatur
jarak
Standar
Kolorimeter Dubosq
3/17/2011
14
Sinar yang diserap adalah bagian kecil dari panjang gelombang pada daerah sinar tampak.
Komponen dari fotometer filter adalah sumbersinar, filter, sel tempat larutan, detektor dangalvanometer.
Sinar monokromatis ditangkap oleh detektordan diubah menjadi isyarat listrik yang dapatdibaca pada meter
Fotokolorimeter
Spektrofotometer terdiri dari :Sumber cahaya.Monokromator.Kompartemen sampel.Detektor dan pengukur intensitas cahaya.Skema konstruksi spektrofotometer :
Spektrofotometer
3/17/2011
15
Syarat Pelarut dalam Spektrofotometri
Dapat melarutkan cuplikan
Tidak menyerap sinar yang digunakan
Tidak bereaksi dengan cuplikan
Spektrofotometer
Jenis-jenis spektrofotometer :1. berdasarkan pada daerah spektrum yang akan
dieksporasi, terdiri dari :a. Spektrofotometer sinar tampak (Vis).b. Spektrofotometer sinar tampak (Vis) dan
ultraviolet (UV).
2. berdasarkan teknik optika sinar, terdiri dari :a. Spektrofotometer optika sinar ganda (double
beams optic).b. Spektrofotometer optika sinar tunggal (single
beams optic).
Spektrofotometer
3/17/2011
16
Spektrofotometer
Spektrofotometer Sinar Tampak (Vis) dan Ultraviolet (UV) :
Sumber cahaya yang digunakan adalah kombinasi antara lampu tungsten halogen dan lampu deuterium (D2).
Lampu deuterium (D2) dapat menghasilkan cahaya dalam daerah 160-380 nm.
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer Sinar Tampak (Vis)
• Sumber cahaya yang digunakan adalah lampu tungsten halogen.
• Lampu tungsten halogen menghasilkan cahaya tampak dalam daerah panjang gelombang 350-800 nm.
• Lampu tersebut terbuat dari tabung kuarsa yang berisi filamen tungsten dan sejumlah kecil iodine.
• Lampu ini mirip dengan lampu yang terdapat dalam perumahan dan perkantoran.
Spektrofotometer
3/17/2011
17
Spektrofotometer
Spektrofotometer Optika Sinar Tunggal (Single Beams Optic).
Semua cahaya melewati seluruh sel sampel.
Contoh alat spektrofotometer single beam adalah spektronik 20.
Alat ini merupakan desain paling awal tetapi masih banyak digunakan baik dalam pengajaran maupun laboratorium industri.
Spektrofotometer
Spektrofotometer
Spektrofotometer Optika Sinar Ganda (Double Beams Optic).
Cahaya terbagi ke dalam dua arah/berkas.
Berkas cahaya pertama melewati sel pembanding, dan cahaya yang lainnya melewati sel sampel.
Berkas cahaya kemudian bergabung kembali, masuk ke detektor.
Detektor merespon cahaya netto dari kedua arah
Beberapa alat double beam memiliki dua detektor, sampel dan sinar penghubung diukur pada waktu yang sama.
Spektrofotometer
3/17/2011
18
Diagram Spektrofotometer
Lampu
Lensa
Lensa obyektif
Pengatur panjang
gelombang
CuplikanDetektor
phototube
FilterCelah sinar
Grating
Deuterium-UV
Tungsten-Vis
UV-kwarsa
Vis-gelas
APLIKASI UV-VIS SPEKTROFOTOMETRI
Syarat pengukuran dengan spektrofotometer VISIBLE:
-Sampel dalam larutan menyerap sinar tampak (350-770 nm)
-Larutan sampel harus bening dan berwarna
-Pelarut tidak menyerap sinar tampak
Syarat pengukuran dengan spektrofotometer UV:
-Sampel dalam larutan menyerap sinar UV (180-350 nm)
-Molekul senyawanya memiliki ikatan rangkap atau elektron
nonbonding (transisi n-*, - *, n-δ*)
-Larutan bening dapat didak berwarna
3/17/2011
19
A
C
Linear regression
A = ε b C
Aplikasi SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS
Keterangan :
A = absorbansi
ε = absortivitas
b = tebal larutan
C = konsentrasi
2. Analisis kuantitatif dengan metode kalibrasi
1. Analisis kuantitatif dengan metode perbandingan:
A(sampel)/A(standar) = C(sampel)/C(standar)
A masing-masing terukur, C standar diketahui, Csampel dapat ditentukan
Analisis kuantitatifPenetapan Fe(II) sebagai kompleks dengan o-fenantrolin (VIS)
Penetapan nitrat dalam makanan daging olahan
Penetapan kafein dalam berbagai kemasan minuman kaleng
Titrasi FotometriMendeteksi titik ekivalen titrasi, dimana analit, pereaksi, atau hasil titrasi mengabsorbsi radiasi
APLIKASI SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS
top related