Kesalahan dalam Analisis Spektrometri KuantitatifKata Kunci: Kesalahan Analisis, Spektrometri Kuantitatif

Ditulis oleh Adam Wiryawan pada 11-02-2011

Ada tiga sumber kesalahan dalam pengukuran dengan spektrofotometer :

(a) pengaturan ke absorbabsi nol (100% T)

(b) pengaturan ke absorbansi f (0% T)

(c) pembacaan nilai absorbansi atau transmitans

Anggap sampel dengan konsentrasi C memiliki transmitans T

Jika T meningkat , dC akan turun yakni untuk mendapatkan pengukuran C yang

paling akurat, maka T harus = 1, tetapi jika T = 1, maka A = 0 berarti tidak ada

sampel

Lebih jauh, jika nilai T besar ( mendekati 1 ), C harus kecil dan kesalahan relatif C,

C/dC adalah besar

Oleh karena itu, akan sangat membantu dengan memperhitungkan kesalahan relatif

dari pada kesalahan mutlak, dC

Catatan : Persamaan   selalu negatif karena T selalu kurang dari 1

sehingga ln T selalu negatif.

Oleh karena itu beberapa titik antara T = 0 dan T = 1, C/dC harus mencapai

minimum.

Gambar 15.15. Kesalahan pembacaan spektrofotometer pada berbagai harga

transmitansi

Kesalahan minimum dalam pengukuran absorbansi akan terjadi pada nilai T dimana

[C/dC ] minimum

Yaitu dimana : 

Diferensiasi : 

Oleh karena itu kesalahan minimum terjadi pada 36,8% T (Absorbansi = 0,434)

Catatan : Dalam perhitungan ini, dianggap tidak ada kesalahan pada pengaturan 0%

T dan 100% T, tetapi dalam praktek kedua pengaturan tersebut juga merupakan

subyek kesalahan.

Perbedaan Spektrometri dan Spektrofotometri

Ketika sedang browsing mencari journal dan artikel sebagai bahan referensi, saya kerap menemukan dua istilah yang awalnya saya anggap sama. Spektrometri dan spektrofotometri. Jika anda seorang chemist atau kerap bergelut dengan kimia, tentunya sudah tidak asing lagi dengan kata tersebut. Ya.. kata ini memang berhubungan dengan kimia analisis dan digunakan dalam analisa kualitatif atau kuantitatif.

Selama ini saya tidak memperhatikan alasan mengapa dalam menuliskan metode analisa, beberapa penulis dalam artikelnya ada yang menulis secara spektrometri, ada juga yang menulis secara spektrofotometri. Apakah dua istilah ini sinonim satu sama lain atau memiliki perbedaan? Apakah spektrofotometri hanya istilah lain untuk spektrometri?

Bagaimana dengan anda? Apakah anda biasa menuliskan metode spektrometri atau metode spektrofotometri, atau anda tidak begitu memperhatikan penggunaan istilah ini karena selama ini menganggap keduanya adalah sama?

Dalam bidang kimia analisis, sebetulnya ada beberapa istilah lain yang dekat dengan dunia spektrometri. Misalnya spektroskopi, spektrofotometri, kolorimetri, fotometri, spektrometer, dan lainnya. Dan kita-pun hampir setiap hari bersinggungan dan akrab dengan semua kata tersebut. Namun apa sih yang membedakan mereka?

Spektroskopi. Spektroskopi merupakan ilmu yang mempelajari interaksi antara radiasi dan benda sebagai fungsi panjang gelombang.Awalnya spektroskopi hanya mengacu pada pen-dispersi-an cahaya tampak berdasarkan panjang gelombang (misalnya oleh prisma). Untuk selanjutnya konsep ini berkembang untuk menunjuk pada segala bentuk pengukuran kuantitatif sebagai fungsi dari panjang gelombang dan frekuensi, tidak hanya meliputi cahaya tampak. Sehingga istilah ini bisa juga mengacu pada interaksi radiasi partikel atau respon terhadap berbagai range frekuensi. Jadi spektroskopi adalah istilah/nama yang digunakan untuk ilmu (secara teori) yang mempelajari tentang hubungan antara radiasi/energi/sinar (yang memiliki fungsi panjang gelombang, yang biasa di sebut frekuensi) dengan benda. Gabungan respon frekuensi ini disebut sebagai spektrum.

Spektrometri. Spektrometri adalah tehnik yang digunakan untuk mengukur jumlah (konsentrasi) suatu zat berdasarkan spektroskopi. Instrument yang digunakan disebut spektrometer. Jadi ada tiga istilah yang berbeda. Spektroskopi, spektrometri, dan spektrometer. Spektroskopi mengacu pada bidang keilmuan, spektrometri adalah tehnik aplikasi berdasarkan spektroskopi, sedangkan spektrometer adalah alat/instrument yang digunakan dalam tehnik spektrometri.

Beberapa macam metode analisa berdassarkan spektroskopi yang ada saat ini adalah:

· Electromagnetic spectroscopy · Electromagnetic spectroscopy · Mass spectrometry · Acoustic spectroscopy · Dielectric spectroscopy · Mechanical spectroscopy

Lantas bagaimana dengan spektrofotometri??

Tak jauh berbeda dengan spektrometri, spektrofotometri juga merupakan tehnik pengukuran jumlah zat yang juga berdasar spektroskopi. Hanya saja pada spektrofotometri, lebih spesifik untuk panjang gelombang UV(Ultraviolet)-dekat, visible, dan infra merah.Spektrofotometri dimasukkan ke dalam electromagnetik spectroscopy. Alat yang digunakan dalam spektrofotometri disebut spektrofotometer. Alat ini termasuk ke dalam jenis fotometer, suatu alat untuk mengukur intensitas cahaya. Spektrofotometer dapat mengukur intensitas sebagai fungsi dari warna, atau secara lebih khusus, fungsi panjang gelombang.

Sekarang sudah lebih jelas perbedaan antara spektrometri dan spektrofotometri. Itulah sebabnya untuk spektro UV/Vis disebut spektrofotometer UV-Vis, tidak Spektrometer Uv-Vis. Sebetulnya tidak salah juga menggunakan istilah spektrometer untuk Uv-Vis. Namun kurang tepat. kata spektrometer mengandung makna lebih luas ketimbang spektrofotometer.

Kemudian ada lagi yaitu kolorimetri. Kolorimetri adalah tehnik kuantifikasi berdasarkan perbedaan warna. Mirip dengan spektrofotometri, tapi spektra dipersempit hanya padatristimulus values, dari mana persepsi warna terbentuk. Secara sederhana dapat diasumsikan bahwa kolorimetri adalah pengukuran konsentrasi berdasar perbedaan warna yang tampak oleh mata.

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya,

suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut.

Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi

antara cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada

cabang ilmu dimana "cahaya tampak" digunakan dalam teori-teori struktur materi serta

analisa kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang

seiring teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya

tampak, tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik

seperti gelombang mikro, gelombang radio, elektron, fonon, gelombang suara, sinar

x dan lain sebagainya.

Spektroskopi umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk

mengidentifikasi suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap.

Alat untuk merekam spektrum disebut spektrometer. Spektroskopi juga digunakan

secara intensif dalam astronomi dan penginderaan jarak jauh. Kebanyakan teleskop-

teleskop besar mempunyai spektrograf yang digunakan untuk mengukur komposisi

kimia dan atribut fisik lainnya dari suatu objek astronomi atau untuk mengukur

kecepatan objek astronomi berdasarkan pergeseran Doppler garis-garis spektral.

salah satu jenis spektroskopi adalah spektroskopi infra merah (IR). spektroskopi ini

didasarkan pada vibrasi suatu molekul.

SPEKTROFOTOMETERPosted by: rgmaisyah on: November 25, 2008

In: Chemistry 

Comment!

Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri darispectrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang di transmisikan atau yang di absorpsi.

Filter Sinar

λ (nm)  <400 400-450 450-500 500-570 570-590 590-620 620-750 >750warna UV Violet Biru Hijau Kuning Jingga Merah Infra MerahPenyerapan sinar uv dan sinar tampak o/ molekul, melalui 3 proses yaitu :

1. Penyerapan o/ transisi electron ikatan dan electron anti ikatan.2. Penyerapan o/ transisi electron d dan f dari molekul kompleks3. Penyerapan o/ perpindahan muatan.

Interaksi antara energy cahaya dan molekul dapat digambarkan sbb :

E = hv

Dimana , E = energy (joule/second)h = tetapan plankv = frekuensi fotonPenyerapan sinar uv-vis dibatasi pd sejumlah gugus fungsional/gugus kromofor (gugus dengan ikatan tidak jenuh) yang mengandung electron valensi dengan tingkat eksitasi yang rendah. Dengan melibatkan 3 jenis electron yaitu : sigma, phi dan non bonding electron. Kromofor-kromofor organic seperti karbonil, alken, azo, nitrat dan karboksil mampu menyerap sinar ultraviolet dan sinar tampak. Panjang gelombang maksimalnya dapat berubah sesuai dengan pelarut yang digunakan. Auksokrom adalah gugus fungsional yang mempunyai elekron bebas, seperti hidroksil, metoksi dan amina. Terikatnya gugus auksokrom pada gugus kromofor akan mengakibatkan pergeseran pita absorpsi menuju ke panjang gelombang yang lebih besar (bathokromik) yang disertai dengan peningkatan intensitas (hyperkromik).

Komponen dari suatu spektrofotometer berkas tunggal :

1. Suatu sumber energy cahaya yang berkesinambungan yang meliputi daerah spectrum dimana instrument itu dirancang untuk beroperasi.

2. Suatu monokromator, yakni suatu piranti untuk mengecilkan pita sempitpanjang-panjang gelombang dari spectrum lebar yang dipancarkan oleh sumber cahaya.

3. Suatu wadah sampel (kuvet)4. Suatu detector, yang berupa transduser yang mengubah energy cahaya menjadi

suatu isyarat listrik.

5. Suatu pengganda (amplifier), dan rangkaian yang berkaitan membuat isyarat listrik itu memadai untuk di baca.

6. Suatu system baca (piranti pembaca) yang memperagakan besarnya isyarat listrik, menyatakan dalam bentuk % Transmitan (% T) maupun Adsorbansi (A).Skema spektrofotometer ;Sumber Cahaya..Monokromator….Sampel…Detektor….Amplifier..Piranti Pembaca/PenunjukBeberapa jenis spektrofotometer :

1. Spektrofotometer UV-Vis2. Spektrofotometer Infra merah3. Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)4. Spektrofotometer Resonansi Magnetik (NMR)5. Spektrofotometer Pendar Molecular (pendar fluor/pendar fosfor)6. Spektrofotometer dengan metode hamburan cahaya ( nefelometer,

turbidimeter dan spektrofotometer Raman)

Hubungan antara warna dengan panjang gelombang sinar tampak.:Panjang gelombang warna yang diserap warna komplementer

400-435 nm ungu (lembayung) hijau kekuningan450-480 nm biru kuning480-490 nm biru kehijauan orange490-500 nm hijau kebiruan merah500-560 nm hijau merah anggur560-580 nm hijau kekuningan ungu (lembayung)580-595 nm kuning biru595-610 nm orange biru kekuningan610-750 nm merah hijau kebiruanPergeseran-pergeseran :

1. Bathokromik, pergeseran ke panjang gelombang yang lebih tinggi dengan energy yang lebih rendah.

2. Hypsokromik(pergeseran biru), pergeseran ke panjang gelombang yang lebih pendek.3. Hyperkromik, peningkatan absoritivitas molar.4. Hypokromik, reduksi absortivitas molar.

Penerapan spektrofotometrik

Hukum Beer : Absorbans, log (Po/P), radiasi monokromatik berbanding lurus dengan konsentrasi sutu spesies penyerap dalam larutan.

Hukum Bouguer (Lambert) : Bayangkan suatu medium penyerap yang homogen dalam lapisan-lapisan yang sama tebal. Tiap lapisan menyerap radiasi monokromatik yang memasuki lapisan itu dalam fraksi yang sama seperti lapisan-lapisan lain. Dengan semuanya yang lain sama, maka absorbans itu berbanding lurus dengan panjang jalan yang melewati medium.

Gabungan Hukum Bouguer-Beer, sering di tuliskan sebagai A = abcatau A = εbc

Dengan A = absorbansε = absorpsivitas molar (jika konsentrasi dalam molar) dengan satuan M-1cm-1

a = absorpsivitas (jika konsentrasi dalam %b/v) dituliskan E1%1cm

b = panjang jalan/kuvetc = konsentrasi ( dalam molar atau %b/v)

Spektra absorpsi sering diyatakan dalam %T maupun dalam bentuk A (absorbansi)

Maka, A = – log (%T)

A = log (Po/P), Po adalah daya cahaya masuk dan P adalah daya yang diteruskan melewati sampel.

Beberapa Istilah Dalam Spektrofotometri

Absorbans (A) , A = log (Po/P)

Absorptivitas (a), tetapan dalam Hukum Bouguer-Beer bila konsentrasi dinyatakan dalam %b/v dan tebal kuvet dalam cm. Dengan satuan liter per gram per sentimeter.

Absorptivitas molar (ε), tetapan dalam Hukum Bouguer-Beer bila konsentrasi dinyatakan dalam molar dan tebal kuvet dalam cm. Dengan satuan liter per mol per sentimeter.

Transmitan (T), fraksi dari daya radiasi yang diteruskan oleh suatu sampel T = P/Po. Sering dinyatakan sebagai suatu persentase : %T = (P/Po) x 100%.

Referensi

Untuk lebih memahami mengenai spektrofotometer silahkan membaca buku-buku berikut :

1. Analisis Kimia Kuantitatif (terjemahan dalam Bahasa Indonesia)

R. A. Day, Jr & A. L. UnderwoodPenerbit : Erlangga, Jakarta (1989)

2. Konsep Dasar Kimia Analitik (terjemahan dalam Bahasa Indonesia)

S. M. KhopkarPenerbit : UI-Press, Jakarta (2003)

3. Kimia Farmasi AnalisisProf. Dr. Ibnu Gholib Gandjar, DEA., Apt.Abdul Rohman, M.Si., Apt.Penerbit : Pustaka Pelajar, Yogyakarta (2007)