4

BAB I

ANTARAKSI RADIASI ELEKTROMAGNETIK DENGAN MATERI

(Metode Optik)

a. Sifat-sifat radiasi elektromegnet dan antaraksinya dengan

materi

Dasar untuk aplikasi dalam analisis

instrumentasi

Sifat fisika dan kimia materi

mempengaruhi radiasi cahaya

Catatan:

5

Sifat-sifat, aplikasi, interaksi radiasi elektromagetik

Catatan:

6

Radiasi elektromagnet: energi yang ditransmisikan lewat ruang

(dan waktu) dengan kecepatan sangat tinggi.

Contoh: cahaya, radiasi panas, sinar-X, sinar ultraviolet,

gelombang mikro, radiasi radio.

Sifat radiasi elektromegnetik

Model Gelombang

medan gaya listrik yang berosilasi dalam ruang karena adanya

medan listrik dan medan magnet

Vektor dari cahaya monokromatik dalam radiasi 1 bidang

terpolarisasi.

Model gelombang

Model partikel

Catatan:

7

Parameter-parameter gelombang:

- panjang gelombang (): jarak puncak-puncak/lembah-

lembah

- periode (p), waktu tempuh puncak-puncak

- frekuensi ()=1/p, banyaknya osilasi per detik:

ditentukan oleh sumber gelombang, bukan medium

- kecepatan () gel. melewati medium, tergantung

medium dan frekuensi

Deskripsi matematis dari gelombang:

sin( )y A t

dimana:

y=daya listrik

A=amplitudo

T=waktu

=sudut fase

=kecepatan anguler sudut, berhubungan dengan frekuensi,

dimana:

2

maka sin(2 )y A t

Gambaran gelombang dengan vektor ini digunakan untuk

menjelaskan gejala-gejala transmisi, pantulan, pembiasan,

penyerapan dari radiasi.

Catatan:

8

Penguatan gelombang:

Jika 2 atau 3 gelombang berjalan di tempat yang sama maka

akan mengalami penguatan dan pengurangan amplitudo yang

merupakan jumlah gelombang tadi.

1 1 2 2sin(2 ) sin(2 )y A t A t

Amplitudo maksimum bila: 1 2( ) 0 atau 360, 720

Model Partikel

- untuk menjelaskan antaraksi radiasi dengan materi

- radiasi sbg paket energi/foton

- energi radiasi tergantung frekuensi radiasi

hE

atau

c

hE

- Efek fotoelektrik/fotolistrik: radiasi di permukan logam

membuat elektron terlempar keluar: energi

yangdipancarkan berhubungan dengan frekuensi radiasi:

hE

fungsi kerja: kerja yang dibutuhkan untuk melepaskan

elektron

Catatan:

9

- Satuan energi: Hz (frekuensi) atau angka gelombang (cm-

1), elektronVolt, energi/mol foton (bil. Avogadro dari

foton)

- Spektrum elektromagnetik: rentangan sangat luas dari

dan energi.

- Interaksi radiasi dengan materi: tergantung sifat materi

o Transmisi

o Absorbsi

o Hamburan

o Radiasi

Transmisi radiasi

- Kecepatan radiasi “<” jika melewati materi. Interaksi ini

dilukiskan sebagai indeks refraksi:

v

cn

- Medan listrik berubah, elektron berosilasi: polarisasi

berkala dari partikel. Radiasi diserap/dipancarkan

kembali.

Dispersi radiasi

- Variasi indeks refraksi: dispersi

- Daerah dispersi normal: indeks refraksi naik jika

frekuensi naik ( turun)

Refraksi radiasi

- Radiasi mengalami pembelokan arah waktu melewati

medium

Catatan:

10

2

1

1

2

2

1

v

v

n

n

sin

sin

Refleksi radiasi

- Pantulan dan hamburan sinar yang melewati interface

dengan indeks refraksi berbeda

212

2

12

0 nn

nn

I

I r

Hamburan radiasi

- Sebagian dari sinar masuk akan dihamburkan ke segala

arah

- Ct hamburan oleh partikel koloid: efek Tyndall

- Hamburan Rayleigh: intensitas berhubungan dengan

- Hamburan Raman: sebagian cahaya terhambur

mengalami perubahan frekuensi: transisi energi vibrasi,

akibat proses polarisasi.

Polarisasi radiasi

- Polarisasi bidang amplitudo getaran merupakan

resultan vektor listrik dalam 1 bidang

- Kisi kristal dapat menyerap sebagian radiasi dan

meninggalkan sinar terpolarisasi

Adsorbsi radiasi (penyerapan cahaya)

- Radiasi yang melewati material tembus pandang akan

diteruskan sebagian

- Energi yang terserap mengeksitasi partikel materi

Catatan:

11

- Atom/ion/molekul mempunyai jumlah tertentu tingkat

energi. Energi foton yang tereksitasi= beda energi dalam

keadaan dasar dan keadaan spesies yang diserap

- Perbedaan energi ini khas untuk tiap species

digunakan untuk analisis senyawa species yang diserap.

Grafik absorbans vs disebut spektrum serapan.

- Spektrum tergantung pada lingkungan yang menyerap

cahaya datang dan keadaan fisik percobaan

- 2 tipe spektrum serapan:

o serapan atomik: sederhana (tingkat energi

terbatas) AAS

Catatan:

12

o serapan molekuler: rumit (banyak kemungkinan

transisi, lihat gambar)

o Energi total molekul:

E=Eel + Evib+E rot

o Radiasi sinar tampak menyebabkan eksitasi dari

salah satu E0 ke salah satu E1. Frekuensi yang

diserap dapat diberikan sebagai:

)(1

0

'

1 EeEh

v nn

Catatan:

13

o Frekuensi dari yang diserap dari radiasi

ultraviolet:

)(1

0

''

2 EeEh

v nn

o Frekuensi dari yang diserap dari radiasi

inframerah untuk membuat transisi hanya di

tingkat vibrasi:

)(1

0eeh

v nn

o Beberapa proses rotasi berhubungan erat dengan

proses vibrasi

- Serapan di medan magnet

o Oleh inti atom: NMR (nuclear mganetik resonance)

o Oleh elektron: EPR (electrom paramagnetic

resonance)

- Relaksasi: kembalinya elektron dari keadaan tereksitasi

ke keadaan dasar.

o Relaksasi non radiatif: energi diubah menjadi

energi kinetik

o Relaksasi emisi: mis. radiasi fluorescence.

Pancaran radiasi (emisi radiasi)

- Partikel yang tereksitasi kembali ke keadaan dasar

- Bisa memberi beberapa spektrum garis/spektrum

diskontinyu

- Spektrum pita/spektrum kontinyu: gabungan beberapa

yang sangat dekat dan sulit dipisah

- Radiasi thermal: terjadi dari osilasi atomik/ molekuler

yang tereksitasi dari padatan karena energi thermal. Ct:

Catatan:

14

radiasi benda hitam: benda padat dipanaskan dan

menghasilkan radiasi kontinyu tergantung temperatur

dan tidak tergantung pada materi benda.

o Radiasi maksimum pada bervariasi tergantung T

o Energi yang dipancarkan ~ T4

o Daya pancar ~ /T5

- Emisi gas: hasil eksitasi gas/ion/molekul karena panas

atau beda potensial listrik yang kembali ke keadaan

dasar.

o Terdiri atom dari seri garis-garis yang

berhubungan dengan beda tingkat energi pada

saat eksitasi

o Spektrum molekul lebih rumit (spektrum pita)

karena juga melibatkan energi vibrasi dan rotasi

o Spektrum komtinyu kadang dihasilkan dari atom

gas tereksitasi, misalnya: hidrogen teanan rendah

yang dilewatkan pada beda potensial akan

mengalami dissosiasi menjadi 2 atom hidrogen dan

foton UV.

2 1 2H H HE E E h

2HE = energi terkuantisasi dari atom hidrogen

tereksitasi

1 2,H HE E = mewakili energi kinetik atom-atom

- Emisi sinar-X

o Dihasilkan dari bombardir elektron kecepatan

tinggi ke logam target.

o Energi yang masuk mengeksitasi materi

Catatan:

15

o Atom/ion yang tereksitasi kembali ke keadaan

dasar melalui transisi elektronik disertai emisi

foton

o Spektrum merupakan karakter logam

- Phosphorescence dan Fluorescence

o Proses emisi penting jika spesies tereksitasi

kembali ke ground state.

o Fosforesense memakan waktu singkat (selesai ~10-

5 s) sedang Fluorescence lebih lama (~menit/jam

setelah irradiasi)

o Resonansi fluoresensi: radiasi yang dipancarkan

identik dengan energi yang diperlukan untuk

eksitasi. Spesies menyerap energi dari E0E1

sebesar (E1 - E0), beberapa saat kemudian

dipancarkan energi dengan jumlah yang sama.

o Resonansi fluoresens terjadi pada atom: tidak

tercampur energi vibrasi

Catatan:

16

b. Penyerapan Radiasi di Daerah Sinar Tampak dan

Ultraviolet (UV-vis)

Beberapa istilah:

Transmitans: dari larutan: fraksi cahaya yang diteruskan oleh

larutan.

0

PTP

(bisa juga sebagai %)

Larutan dengan konsentrasi c

Absorbans: didefinisikan sebagai: 010log log

PA T

P

Molar absortivitas (): absorbance proporsional terhadap

panjang larutan:

A=abc

b

P P1

Catatan:

17

Dimana:

a==konstanta absortivitas, b=panjang larutan/lebar sel,

c=konsentrasi larutan.

Jika konsentrasi dalam mol/L, lebar dalam cm, adalah molar

absortivitas:

A bc

(hukum Beer)

Untuk larutan campuran yang terdiri beberapa substansi yang

menyerap cahaya: absorbansi total di masing-masing panjang

gelombang komponen:

1 2 3

1 1 2 2 3 3

...

...

total n

total n n

A A A A A

A bc bc bc bc

Keterbatasan Hk Beer:

- hanya menjelaskan larutan encer (konsentrasi tinggi

partikel saling berinteraksi, mengurangi kemampuan

menyerap cahaya)

- tergantung indeks refraksi larutan dan konsentrasi.

- Deviasi kimiawi: konsekuensi dari asosiasi, disosiasi,

reaksi spesies absorber dengan pelarut. Ct. Dikromat

dengan kromat:

Cr2O72- + H2O 2HcrO4

- 2H++2CrO42-

(adsorbansi total tergantung rasio keduanya)

- Deviasi instrumen: radiasi tidak monokromatik, noise

(rasio S/N rendah), ketidakpastian alat, dll.

Catatan:

18

Komponen beberapa instrumen spektroskopi optik:

detektor

detektor

detektor

selector

selector

selector

Catatan:

19

Pengukuran cahaya di daerah ultra-violet dan nampak.

Penyerapan terdiri dari 2 langkah:

a. Eksitasi *M h M

M* adalah spesies tereksitasi setelah menyerap energi

sebesar hsebelum terjadinya:

b. Relaksasi *M M heat

Absorbsi di daerah UV-vis terjadi dari eksitasi elektron ikatan

panjang gelombang puncak absorbsi berhubungan dengan

tipe ikatan, penting untuk identifikasi gugus fungsi.

Ada 3 macam transisi elektronik:

1. Dari elektron , , dan n

2. Dari elektron orbital d dan f

3. Adsorbsi transfer muatan.

Transisi dari elektron , dan n

Antibonding

Antibonding

Bonding

Bonding

Nonbonding

Energ

y

n

n

n

Catatan:

20

Elektron , , dan n:

o Dimiliki hampir semua senyawa organik.

o Energi eksitasi tinggi (daerah UV-hampa, <185 nm)

o Serapan dengan rendah terjadi pada beberapa

kromofor yang mempunyai elektron valensi

dengan energi aktivasi rendah (daerah UV-vis)

o Spektrum UV-vis rumit karena bercampur dengan

transisi vibrasi banyak puncak yang tumpang

tindih.

Tipe-tipe elektron penyerap radiasi:

o Yang membentuk ikatan antar atom (berhubungan

dengan lebih dari satu atom)

o Yang merupakan pasangan elektron bebas

Beberapa transisi elektronik yang mungkin:

o Transisi (elektron di orbital bonding

tereksitasi ke antibondingnya sambil menyerap

radiasi). membutuhkan banyak energi

(daerah UV hampa), mis. Ikt tunggal C-H

mengalami (metana 125 nm, etana 135

nmada C-C ikut)

o Transisi n

Untuk senyawa-senyawa jenuh dengan pasangan

elektron bebas (150-250 nm). Absorbsi ini bergeser

ke lebih kecil jika pelarut polar

o Transisi n dan .

Catatan:

21

Energi medium (200-700). Senyawa tidak jenuh

(penyedia orbital ) n bergeser ke kecil

(hypsochromic/pergeseran biru) jika pelarut

polar. Sebaliknya transisi bathochromic

(red shift).

Blue shift: solvasi kepada pasangan elektron bebas

meningkat, menurunkan energi n, biasa terjadi

dari hidrolisis pelarut karena terbentuk ikatan

hidrogen.

Absorbsi aromatik:

o Terdiri dari (biasanya) 3 set pita dari transisi

. (Benzena: 184, 204, 256 nm, masih

overlap dengan puncak2 dari transisi vibrasi)

o Karakter spektra berubah karena substitusi

o Auxochrome: gugus fungsi tidak menyerap di

daerah UV tetapi menggeser puncak kromofor dan

menggeser puncak intensitas: -OH, -NH2

Absorbsi ion anorganik:

o Kebanyakan n (nitrat 313 nm, karbonat 217

nm, nitrit 360, 284 nm)

Transisi dari elektron orbital d dan f

o Unsur lantanida dan aktinida memberi proses

serapan dari transisi elektron 4f dan 5f, logam-

logam transisi dari elektron 3d dan 4d

o Spektrum-spektrumnya khas

Catatan:

22

o 18 unsur deret logam transisi menyerap radiasi

untuk satu atau semua bilangan oksidasi

o dari golongan transisi serapan sangat dipengaruhi

lingkungan sekitarnya

Cu(II) dalam air: biru muda

Cu(II) dalam amonia: biru tua

o logam transisi memiliki orbital-orbital d yang

penuh dan setengah penuh, transisi elektronik

terjadi di tingkat2 energi di orbital d ini.

o Penjelasan mengenai warna: teori medan kristal

dan teori orbital molekul

Transisi transfer muatan

o Absortivitas molar sangat besar (maks >10.000) dan

senyawa sangat sensitif: Ct. Fe(II)Fe(III)

o Ada donor dan akseptor elektron

o Serapan radiasi terjadi karena transfer elektron

donor ke akseptor sehingga keadaan eksitasi

terjadi dari reaksi redoks internal (bukan elektron

ikatan terbentuk dalam senyawa organik)

Catatan:

23

Aplikasi Spektroskopi serapan di daerah UV-VIS

a. Analisa Kualitatif

b. Analisa Kuantitatif

II. Analisa Kualitatif

Teknik-teknik kualitatif:

aplikasi terbatas karena jumlah serapan maksimum

sedikit.

pelarut bisa memberi efek samping: pelarut polar

menghilangkan efek vibrasispektrum lebih bagus.

deteksi gugus fungsi: punya karakter pergeseran

Ct. Absorbansi gugus karbonil di ~280-290 nm dan

bergeser ke

metode plotting A/T/Log A: log log logA bc

III. Analisa Kuantitatif

Teknik-teknik kuantitatif:

Penggunaan luas: spesies organik dan anorganik

Sangat sensitif

Akurat

Analisa campuran: total absorbans adalah jumlah masing-

masing absorbans:

Catatan:

24

1 2 berlaku:

Pada ´ M M N NA bc bc

Pada ´ M M N NA bc bc

Keempat molar absortivitas dapat dihitung dari larutan

standar masing-masing atau dari plot Hk Beer, A´ dan A´´

diketahui dari percobaan dan CM serta CN dapat dihitung.

Titrasi fotometri

Titik ekivalen dilihat dari perubahan konsentrasi

pereaksi yang tiba-tiba menyerap radiasi

sebagai fungsi volume titran

Kurva titrasi: absorbasi vs volume titran berupa garis-

garis dengan slope berbeda dan titik belok/titik ekivalen

merupakan ekstrapolasi dua kurva linear.

Catatan:

25

Bagan Spektronik 20:

Catatan:

26

c. SPEKTROSKOPI INFRA MERAH

Vibrasi molekuler

o Radiasi infra merah mengeksitasi atom untuk

bergetar langsung

o Kuanta cahaya tampak juga menggetarkan atom

secara tak langsung efek Raman.

Ikatan kovalen sederhana digambarkan sebagai pegas yang

ditarik dan dilepas:

o

o Frekuensi gerakan :

k2

1 , m adalah masa

tereduksi:

21

21

21

111

mm

mm

mm

Getaran molekul dibatasi oleh bilangan kuantum v, dimana

v=0,1,2,3…

12vE v hv

Level terendah transisi vibrasi: =0, pertama =1, dari

radiasi IR dan frekuensi radiasi tereksitasi:

1 0hv E E

Pada v=0, 01

2E hv dan 1

32

E hv , maka 1 0( ) /E E h v

pada transisi pertama (=0 ke =1) menghasilkan

“fundamental vibration”

pada transisi kedua (=0 ke =2)2 menghasilkan

“overtone vibration”

Catatan:

27

Biasanya hanya transisi vibrasi fundamental dalam satu

molekul ( = 1 untuk vibrasi harmonik) yang diperhatikan

karena intensitas vibrasi overtone sangat lemah.

Ct. Ikt –O-H bergetar dengan frekuensi 1.1x1014 Hz atau

3700 cm-1. Spektrum alkohol punya serapan di 3600 cm-1 (O-

H), 1100 cm-1 (C-C), 1640 cm-1 (C=C)

Diagram energi potensial dari osilasi harmonis dan

nonharmonik dapat dilihat sbb:

Catatan:

28

Vibrasi molekul poliatom

Stretching vibration, getar tarik ulur: jarak antar atom

berubah tapi sudut ikatan/aksis sudut tetap.

Notasi: diikuti gugus fungsi : (C=O)=1600 cm-1

Bending vibration, getar tekuk, sudut ikatan berubah terus.

Notasi: (C-H): di bidang sama

(C-H): bengkok keluar bidang

Wagging, jika 3 atom nonlinear berosilasi ke depan-belakang

dari bidang: (CH2)

Rocking vibration, getar ayun, jika gugus fungsi berayun

maju mundur dari bidang: (CH2)

Twisting vibration, dua atom berikatan satu sama lain

bergerak maju mundur; (CH2)

Catatan:

29

Scissoring vibration, getar gunting, jika dua atom tak

terikat bergerak maju mundur satu terhadap yang lain:

(CH2)

Selain getar fundamental: getar harmoni dan kombinasi.

Getar harmoni: kelipatan getar fundamentar 2 atau 2.

Getar kombinasi adalah selisih atau jumlah dari dua getar

fundamental atau harmoni () atau (). Daerah

Fingerprint, dari molekul adalah spektrum IR lengkap yang

berbeda untuk molekul satu terhadap yang lain dan menjadi

referensi untuk molekul yang bersangkutan.

Spektrum serapan infra merah

Beberapa parameter:

Posisi: angka gelombang dari serapan maksimum: (X-Y)

cm-1

Lebar setengah spektrum/pita 12

v (lebar pita ½ tinggi).

Intensitas: absortivitas molar pada puncak maksimum;

tunduk pada hk Beer:

( )

a A MR

c b cm

Intensitas terintegrasi: untuk menghitung luas puncak:

menentukan konsentrasi.

Tabel korelasi (correlation chart): kumpulan daerah serapan IR

untuk macam-macam gugus fungsi dan jenis ikatan. Tabel ini

sangat berguna untuk menganalisa spektrum IR.

Catatan:

30

Ct peta korelasi:

Catatan:

31

Interpretasi Spektrum:

Kenali frekuensi gugus fungsi

Kenali daerah finger print

Hitung DBE (ekivalen ikatan rangkap): jumlah ikatan

rangkap yang dimiliki senyawa relatif terhadap ikatan

tunggal di senyawa yang sama.

C6H14 DBE = 2 (dari beda 4 atom H terhadap C6H14

sebagai n-alkana-nya).

Contoh spektrum inframerah:

Catatan:

32

d. SPEKTROSKOPI RAMAN

Pengantar

Pada saat radiasi melewati medium transparan,

sebagian radiasi dihamburkan oleh molekul atau

agregat.

Hamburan Rayleigh (Rayleigh scattering): bagian

sinar yang dihamburkan oleh partikel sebesar

molekul.

Jika ukuran partikel mendekati cahaya radiasi:

hamburan tampak sebagai turbiditas larutan/efek

Tyndall.

Raman, C.V.: perubahan dari sebagian sinar

yang dihamburkan tergantung pada molekul yang

menghamburkan (Nobel Prize 1931).

Beda (selisih) masuk dan cahaya terhambur

berada di daerah serapan inframerah tengah:

seperti perubahan energi vibrasi terkuantisasi

spektrum hamburan Raman mirip dengan

spektrum serapan inframerah dan saling

melengkapi.

Teori

Radiasi yang digunakan: radiasi tampak,

monokromatik, ~0.01% sinar akan terhambur dan

memberi garis Raman.

Spektrum Raman CCl4 dengan standar spektrum

Merkuri (dari plasma merkuri): diantara 2 garis

Merkuri ada 2 set garis dengan pola yang sama dan

Catatan:

33

pola pergeseran (T) sama dan arah yang

berlawanan dan intensitas berbeda.

Spektrum Raman ke daerah energi rendah

(besar) sama dengan penampakan di experimen

fluorescence: disebut pergeseran Stokes. Ke arah

energi tinggi: pergeseran Anti-Stokes.

Pergeseran spektrum Raman merupakan karakter

molekul: berguna untuk tujuan analitik.

Spektrum Raman: pergeseran angka gelombang

() terhadap garis sumber (dalam cm-1).

s

Puncak2 Raman untuk CCl4: 218, 324, 459, 762,

790 cm-1

Catatan:

34

Transisi energi

Pergeseran Stokes adalah transisi energi

terkuantisasi, disebabkan interaksi medan listrik

radiasi dengan elektron polarisasi dan

depolarisasi secara periodik.

Energi radiasi sementara tertahan di keadaan

maya (virtual state) sebagai bagian terpolarisasi

yang terdistorsi (lihat 2 panah vertikal di gambar):

interaksi ini tidak melibatkan kenaikan energi

transisi ke tingkat yang lebih tinggi (absorpsi

elektronik).

Mekanisme kembalinya molekul ke keadaan dasar:

Catatan:

35

Hamburan Rayleigh: energy sebesar hvE akan

diemisikan kembali sebesar hvE juga (panah

putus2)

Hamburan Raman dimana dari keadaan virtual

molekul kembali ke tingkat energi vibrasi

pertama dengan energi sebesar EhvE

Spektrum Raman adalah spektrum frekuensi

berdasarkan E menurut:

hEv

Ehvhv s

/

Hubungan antara spektroskopi Raman dan IR:

keduanya melibatkan transisi molekul pada

tingkat energi vibrasi pertama (vibrasi

fundamental dan Raman Stokes): pergeseran

energinya sama.

Perbandingan antara spektrum Raman dan IR

dapat dilihat sbb: kebanyakan Raman dan IR

mempunyai efek Raman dan IR bersamaan

sehingga kedua metode ini saling melengkapi

Catatan:

36

Perb

and

inga

n Spe

ktr

um R

aman

dan

IR

Catatan:

37

Tabel perbandingan IR dan Raman:

IR Raman

SERAPAN IR perlu modus

getar yang mempunyai

perubahan momen

dipol(distribusi muatan)

dalam molekul diikuti

penyerapan energi ke

tingkat energi vibrasi

EMISI Raman memerlukan

distorsi distribusi elektron

di sekitar ikatan (pada saat

itu terjadi polarisasi

molekul) diikuti emisi

kembali energi radiasi

Menyangkut „change in

dipole moment“

Menyangkut „change in

polarizability“

Infrared inactive: jika

tidak ada momen dipol

(molekul2 homonuclear)

walau terjadi regangan ->

serapan radiasi di frekuensi

getar tidak tercapai

Raman active pada saat

regang terbesar (jarak 2

atom terbesar) dan

kepolaran ikatan paling

tinggi (bond polarizability)

Catatan:

38

Aktivitas Inframerah dan Raman dari modus vibrasi molekul CO2

Catatan:

39

Aplikasi Spektroskopi Raman

o Lebih superior untuk sistem-sistem anorganik karena

memungkinkan pemeriksaan terhadap spesies dengan

pelarut air.

o Seperti IR ada daerah sidik jari masing-masing

molekul.

o Penting untuk aplikasi dalam biologi: memerlukan

sampel sedikit dan tidak sensitiv terhadap air.

Spektrofotometer

Catatan:

40

e. SPEKTROSKOPI ATOM

Berdasarkan serapan, emisi, fluoresensi dari radiasi

elektromagnetik oleh partikel-partikel atom.

Spektrum atom dihasilkan dari energi di daerah UV-vis &

sinar-X

Sampel diatomisasi: molekul didekomposisi menjadi partikel

elementer.

Klasifikasi metode atomik:

o Emisi: arc, spark, plasma, emisi nyala/flame,

emisi sinar-X

o Absorpsi: absorpsi atom flame & non flame,

absorbsi sinar-X

o Fluoresence: fluoresensi atom (flame dan non

flame), fluoresens sinar-X

Spektrum nyala

o Larutan garam anorganik dibakar dalam nyala:

logam akan tereduksi menjadi unsur netral atau

ion monoatom.

o Ada tipe spektroskopi absorbsi atom, emisi atom,

fluoresens atom

o Spektrum: garis-garis transisi elektronik elektron

valensi. Untuk logam, daerah transisi ini berasal

dari energi UV-vis.

o Diagram tingkat energi dari atom Na. 5.2 eV

energi diperlukan untuk melepas elektron (dari

3s1s2, 2s2, 2p6,3s1) dari pengaruh inti atom,

menghasilkan ion Natrium.

Catatan:

41

o Split energi tiap-tiap orbital (orbilat p menjadi 2)

memberikan ciri khas spektrum atom Na.

o Untuk ion Mg+ tampak transisi yang hampir sama

karena struktur elektrn sangat mirip.

o Untuk atom Mg yang mempunyai 2 elektron

valensi, pola transisi elektronik sangat berbeda,

termasuk terjadinya splitting menjadi 3 (triplet)

Catatan:

42

o Karakter nyala/flame: dipengaruhi temperatur.

Terpanas: pembakaran cyanogen dalam oksiden

(C2N2 + O2 2CO + N2).

o Persamaan Boltzmann untuk distribusi atom

tereksitasi vs keadaan dasar.

0 0

expj j jN P E

N P kT

Catatan:

43

o Profil nyala gas alam dalam udara:

o Beberapa jenis atomizer: laminar flow burner,

turbulent flow burner

Catatan:

44

Atomic Absorption Spectrophotometer:

Atomic Absorption Spectroscopy

Aplikasi: menentukan kandungan ~60 unsur

Terminologi AAS:

Ketepatan (sensitivity): konsentrasi unsur (dalam

0.99 atau absorbans 0.0044.

Limit deteksi (detection limit): konsentrasi unsur

yang menghasilkan signal analitik setara dengan dua

kali standar deviasi dari signal background.

Gangguan signal: jika signal pengotor tumpang tindih dengan

signal analit dan tidak bisa dipisahkan monokromator alat.

Berasal dari sisa pembakaran yang pita serapannya

lebar.

Adanya proses kimia yang menyebabkan salah satu

serapan menurun, ct: serapan kalsium turun dengan

adanya sulfat/fosfat, Mg karena adanya Al, dll.

Catatan:

45

Teknik-teknik analitik.

Metoda Kurva Kalibrasi: berdasarkan linearitas absorbans

proporsional dengan konsentrasi

Metoda Standar Adisi: digunakan karena bisa

mengkompensasi pengotor kimia maupun proses2 fisika yang

terjadi pada sampel

Sampel dan standar dicampur, kemudian ditambah

larutan standar berkali2. dan diukur. Hubungannya

linear:

xx kCA

)( sxT CCkA

sx s

T s

AC C

A A

Konsentrasi larutan sampel bisa dicari dari hasil

ekstrapolasi plot AT vs Cs pada AT=0.

Catatan:

46

Daftar Pustaka

1. Christian, Garry D. 1997. Analytical Chemistry. New York:

John Wiley & Sons.

2. Naumer Hans and Heller, Wolfgang (eds). 1997.

Untersuchungsmethoden in der Chemie. Stuttgart: George

Thieme Verlag.

3. Pecksock, Shield. 1976. Modern Methods of Chemical

Analysis. New York: John Wiley & Sons.

4. Schwedt, Georg. 1992. Taschenatlas der Analytik. Stuttgart:

George Thieme Verlag.

5. Skoog, D.A. 1980. Principles of Instrumental Analysis. Tokyo:

Holt Saunders Edition.

6. Skoog, D.D. 1982. Fundamental of Analytical Chemistry. New

York: Holt Saunders Co.

7. Skoog and Leary, J.A. 1992. Principles of Instrumental

Analysis. New York: Saunders & Co.