TUGAS ANALISIS INSTRUMEN

TUGAS ANALISIS INSTRUMENSpektrofotometri UV VIS Disusun Oleh:Indra Imanuel TubaOkvina SayangbatiJuwinda RumuatJefri JulisOlvisari TamawiwyVianita TamawiwySemester: VJurusan FarmasiFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Kristen Indonesia Tomohon2014

A. Pendahuluan1.1 Latar BelakangInstrumentasi merupakan alat-alat dan piranti (device) yang digunakan untuk mengukur dan pengendalian dalam suatu system yang lebih besar dan lebih kompleks. Secara umum instrumentasi mempunyai tiga fungsi utama yaitu sebagai alat pengukuran, sebagai alat analisa, dan sebagai alat kendali. Beberapa alat yang berfungsi sebagai alat analisa seperti, Spektrotometri UV-VIS, Spektrotometri serapan atom, Spektrotometri Infra Merah, kromatografi dan X-ray Difraction.Pada makalah ini, kami akan membahas salah satu alat tersebut yaitu Spektrotometri UV-VIS. DimanaSpektrofotometri Uv-Vis merupakan alat dengan teknik spektrofotometer pada daerah ultra-violet dan sinar tampak. Alat ini digunakan guna mengukur serapan sinar ultra violet atau sinar tampak oleh suatu materi dalam bentuk larutan. Konsentrasi larutan yang dianalisis sebanding dengan jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terdapat dalam larutan tersebut.Spektrofotometri UV-VIS banyak dimanfaatkan seperti dalam analisis logam berbahaya dalam sampel pangan atau bahan yang sering digunakan dalam kehidupan.

1.2Rumusan Masalah1. Apadefinisi dariSpektrofotometri UV-VIS?2. Apa fungsi dari Spektrofotometri UV-VIS?3. Apa instrument-instrumen yang terdapatdalamSpektrotometri UV- VIS?4. Analisis dengan Spektrofotometri UV-VIS

B. Tinjauan TeoriSpektrofotometri UV-Vis adalah anggota teknis analisis spektroskopi yang memakai sumber radiasi elektromagnetik ultraviolet dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer. Spektrofotometri UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometri UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan dengan analisis kualitatif ( Mulja, 1995).Spektrofotometri UV-Vis mengukur antaraksi yang terjadi antara radiasi elektromagnetik dengan molekul atau atom suatu senyawa. Pada umumnya serapan radiasi UV-Vis dihasilkan oleh eksitasi elektron ikatan, sehingga panjang gelombang serapan maksimum suatu senyawa itu dapat digunakan untuk penentuan kuantitatif senyawa yang mengandung gugus fungsi penyerap radiasi (Clarkes,1986; DEPKES RI,1991;Mulja,1995; Skoog,1998; Rohman, 2007 ).Bouger, Lambert, dan Beer membuat formula secara matematika hubungan antara transmitan dan absorban terhadap intensitas radiasi atau konsentrasi zat yang dianalisa dan tebal yang mengabsorpsi sebagai berikut (Mulja, 1995; Fessenden & Fessenden, 1999):T = It / I0-cbA = log 1/T = . c. b

Keterangan:T = persen transmitanb = panjang lintasanI0 = intensitas radiasi yang datangIt = intensitas radiasi yang diteruskan = absorbansi molar (Lr.mol-1.cm-1)c = konsentrasi (mol.Lt-1)

Hukum Lambert-Beer menyatakan bahwa intensitas yang diteruskan oleh larutan zat penyerap berbanding lurus dengan tebal dan konsentrasi larutan atau A=a.b.c. dimana : A = absorban, a = absorptivitas, b = tebal kuvet (cm), c = konsentrasi Dalam hukum Lambert-Beer ada beberapa pembatasan (Rohman, 2007):1. Sinar yang digunakan dianggap monokromatis2. Penyerapan terjadi dalam suatu volume yang mempunyai penampang luas yang sama3. Senyawa yang menyerap dalam larutan tersebut tidak tergantung terhadap yang lain dalam larutan tersebut4. Indeks bias tidak tergantung pada konsentrasi larutan.

Penyerapan sinar UV-Vis dalam suatu molekul yang umumnya senyawa organik memiliki gugusan atom yang dapat mengabsorpsi radiasi elektromagnetik yang disebut sebagai kromofor, seperti asam organik (RCOOH), aldehid (RCOH), keton (RCOR). Pada senyawa organik dikenal pula gugus auksokrom, yaitu gugus fungsionil yang mempunyai elektron bebas seperti: -OH; -O; -NH2; dan OCH3. Terikatnya gugus auksokrom dengan gugus kromofor akan mengakibatkan pergeseran pita absorpsi menuju ke panjang gelombang yang lebih besar (pergeseran merah = batokromik) disertai peningkatan intensitas (efek hiperkromik). Suatu molekul yang sederhana apabila dikenakan radiasi elektromagnetik akan mengabsopsi radiasi elektromagnetik yang energinya sesuai (Silverstein, 1986; Mulja, 1995; Rohman, 2007).Salah satu hal yang harus diperhatikan dalam analisis spektrofotometri UV-Vis yaitu panjang gelombang maksimum yang dapat dipengaruhi oleh pelarut dan struktur kimia yang mengandung kromofor. Lebih lanjut, pita-pita serapan maksimum biasanya juga lebar karena ada efek vibrasional. Dengan demikian, penentuan panjang gelombang maksimum yang tepat merupakan suatu hal yang sulit (Rohman, 2007). Serapan molekul di dalam daerah sinar UV dan terlihat dari spektrum bergantung pada struktur elektronik dari molekul. Penyerapan sejumlah energi, menghasilkan percepatan dari elektron dalam orbital tingkat dasar ke orbital yang berenergi lebih tinggi di dalam keadaan tereksitasi. Suatu keuntungan dari serapan UV adalah selektifitasnya, gugus yang khas dapat dikenal di dalam molekul dengan kerumitan yang bervariasi luas (Silverstein, 1986; Underwood, 2002). Hubungan antara energi yang diserap dalam transisi elektronik dan kecepatan (v), panjang gelombang (), dan bilangan gelombang () pancaran yang menghasilkan transisiE = hv = h c / Dimana:h = tetapan Planck v= frekuensic = kecepatan cahaya= panjang gelombang E adalah energi yang diserap di dalam suatu transisi elektronik di dalam satu molekul dari suatu tingkat energi rendah (tingkat dasar) ke tingkat energi tinggi (tingkat tereksitasi). Energi yang diserap bergantung atas perbedaan energi antara tingkat dasar dan tingkat tereksitasi; semakin kecil perbedaan di dalam energi, semakin besar panjang gelombang dari serapan. Kelebihan energi dalam tingkat tereksitasi dapat dihasilkan dalam disosiasi atau ionisasi dari molekul, atau mungkin dipancarkan sebagai panas atau cahaya. Energi yang dipancarkan sebagai cahaya terlihat dalam fluoresensi atau fosforisensi (Silverstein, 1986).

C. Instrumen Spektrofotometri UV-VISi. Sumber cahayaSumber energi cahaya yang digunakan pada daerah ultra lembayung-sinar tampak adalah sebuah lampu pijar dan kawat yang terbuat dari wolfram. Sumber lain yang biasa digunakan adalah lampu tabung hidrogen atau deuterium yang dapat digunakan pada panjang gelombang 175-400 nm. Dalam beberapa spektrofotometer dimungkinkan untuk saling menukar sumber wolfram dan lampu deuterium agar daerah UV-Vis dapat dijangkau sepanjang instrumen bekerja (Underwood, 2002).ii. MonokromatorMonokromator adalah suatu alat optik yang digunakan untuk memilih berkas radiasi dan panjang gelombang yang digunakan. Monokromator terdiri dari 3 bagian utama yaitu celah masuk, elemen pendispersi dan celah keluar. Komponen-komponen monokromator adalah (Underwood, 2002):1. Celah masuk, berfungsi membuat satu berkas radiasi. Lebar celah biasanya bervariasi sehingga intensitas radiasi dapat divariasikan. Makin lebar celah, makin kuat intensitas radiasi.2. Cermin, berfungsi mengumpulkan radiasi yang datang dari celah masuk dan membuatnya menjadi berkas radiasi yang paralel.3. Elemen pendispersi, berfungsi untuk menguraikan radiasi menjadi komponen-komponen panjang gelombang.4. Celah keluar, berfungsi memilih radiasi monokromatik untuk dilewatkan pada sampel. Lebar celah dapat divariasikan, tetapi makin lebar celah makin lebar pula pita panjang gelombang, padahal hal itu tidak diinginkan.iii. Wadah sampel (kuvet)Wadah sampel harus dapat meneruskan radiasi elektromagnetik pada daerah spektrum yang diinginkan. Sel kaca/plastik digunakan untuk rentang daerah sinar tampak, sedangkan sel kuarsa digunakan untuk daerah UV-Vis. Sel-sel harus diisi sedemikian rupa sehingga berkas sinar menembus larutan, dengan miniskus terletak seluruhnya di atas berkas (Underwood, 2002). Wadah sampel umumnya disebut kuvet. Berikut jenis-jenis kuvet yang bisa digunakan:a) Gelas Umum digunakan (pada 340-1000 nm) Biasanya memiliki panjang 1 cm (atau 0,1, 0,2 , 0,5 , 2 atau 4 cm)b) Kwarsa, range (190-1000nm) (c) Cell otomatis (flow through cells)c) Matched cellsd) Polystyrene, range ( 340-1000nm) throw away typee) Micro cells.iv. DetektorDetektor yang biasa digunakan pada spektofotometri UV-Vis adalah fotolistrik. Detektor ini berfungsi untuk mengubah sinar radiasi yang diterima menjadi sinyal elektronik (Underwood, 2002). Setiap detector menyerap tenaga foton yang mengennainya dan mengubah tenaga tersebut untuk dapat diukur secara kuantitatif seperti sebagai arus listrik atau perubahan-perubahan panas. Kebanyakan detector menghasilkan sinyal listrik yang dapat mengaktifkan meter atau pencatat. Setiap pencatat harus menghasilkan sinyal yang secara kuantitatif berkaitan dengan tenaga cahaya yang mengenainya.Persyaratan-persyaratan penting untuk detector meliputi :1. Sensitivitas tinggi hingga dapat mendeteksi tenaga cahaya yang mempunyai tingkatanrendah sekalipun 2. Waktu respon pendek3. Stabilitas yang panjang/lama untuk menjamin respoon secara kuantitatif4. Sinyal elektronik yang mudah diperjelas.v. PencatatPencatat berfungsi untuk menerima dan merekam informasi yang diberikan oleh detektor (Fessenden & Fessenden, 1999).

D. Cara kerja Spektrofotometer 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.Atau dengan cara :Tempatkan larutan pembanding, misalnya blangko dalam sel pertama sedangkan larutan yang akan dianalisis pada sel kedua. Kemudian pilih foto sel yang cocok 200nm-650nm (650nm-1100nm) agar daerah yang diperlukan dapat terliputi. Dengan ruang foto sel dalam keadaan tertutup nol galvanometer didapat dengan menggunakan tombol dark-current. Pilih h yang diinginkan, buka fotosel dan lewatkan berkas cahaya pada blangko dan nol galvanometer didapat dengan memutar tombol sensitivitas. Dengan menggunakan tombol transmitansi, kemudian atur besarnya pada 100%. Lewatkan berkas cahaya pada larutan sampel yang akan dianalisis. Skala absorbansi menunjukkan absorbansi larutan sampel.

E. Analisis dengan Spektrofotometri UV-Vis Analisis Kuantitatif dengan Spektrofotometri UV-Visi. Analisis Kuantitatif Zat TunggalAnalisis kuantitatif zat tunggal dilakukan pengukuran harga absorbansi pada panjang gelombang maksimum atau dilakukan pengukuran % T pada panjang gelombang minimum. Alasan dilakukan pengukuran pada panjang gelombang tersebut adalah perubahan absorban untuk setiap satuan konsentrasi adalah paling besar pada panjang gelombang maksimal, sehingga akan diperoleh kepekaan analisis yang maksimal. Disamping itu, pita serapan disekitar panjang gelombang maksimal datar dan pengukuran ulang dengan kesalahan yang kecil dengan demikian akan memenuhi hukum Lambert-Beer (Mulja, 1995).Jika absorbansi suatu seri konsentrasi larutan diukur pada panjang gelombang, suhu, kondisi pelarut yang sama, dan absorbansi masing-masing larutan diplotkan terhadap konsentrasinya maka suatu garis lurus akan teramati sesuai dengan persamaan hukum Lambert-Beer yaitu A=a.b.c (Rohman, 2007).

ii. Analisis Kuantitatif Multikomponen A. Metode SimultanMetode spektrofotometri hanya dapat menganalisis suatu senyawa dalam sampel jika komponen lain dalam sampel tersebut tidak mengganggu pengukuran. Tetapi sering untuk menganalisis masing-masing senyawa yang terkandung dalam suatu sampel, masing-masing senyawa tersebut tidak perlu diisolasi terlebih dahulu. Seandainya suatu larutan mengandung dua konstituen yang menyerap, X dan Y, rumit tidaknya situasi bergantung pada spektra absorpsi X dan Y (Underwood, 2002).a. Tanpa tumpang tindih (Overlap)Spektra tidak tumpang tindih atau sekurangnya dimungkinkan untuk menemukan suatu panjang gelombang dimana X menyerap dan Y tidak, serta panjang gelombang dimana Y menyerap dan X tidak. Senyawa X dan Y dapat diukur pada masing-masing panjang gelombang 1 dan 2 (Underwood, 2002).

Gambar II. 2 Spektrum Senyawa X dan Y (tidak tumpang tindih pada dua panjang gelombang).b. Tumpang tindih satu arahSpektrum yang terbentuk antara absorban dan panjang gelombang dapat tumpang tindih dimana Y tidak mengganggu pengukuran X pada 1 tetapi X memang menyerap cukup banyak bersama-sama Y pada 2. Konsentrasi X ditetapkan langsung dari absorbansi larutan pada 1, kemudian absorbansi yang disumbangkan oleh konsentrasi X pada 2 dihitung dari absorptivitas molar X pada 2, yang telah diketahui sebelumnya. Sumbangan ini dikurangkan dari terukur larutan pada 2, sehingga akan diperoleh absorban yang disebabkan oleh Y; konsentrasi Y kemudian dapat diukur dengan cara yang lazim (Underwood, 2002).

Gambar II.3 Spektrum Absorpsi Senyawa X dan Y (Tumpang tindih satu arah; X dapat diukur tanpa ikut campurnya Y, tetapi X ikut campur dengan pengukuran langsung Y).c. Tumpang tindih dua arahBila tidak dapat ditentukan panjang gelombang dimana X atau Y menyerap secara eksklusif, maka perlu digunakan dua persamaan dengan dua variabel. Karena absorban total merupakan jumlah sumbangan dari senyawa-senyawa pengabsorbsi individu dari larutan itu maka:A1 = x1bCx + y1bCyA2 = x2bCx + y2bCyKeterangan:A1 = absorbansi terukur pada 1A2 = absorbansi terukur pada 2x1 = absorptivitas molar X pada 1x2 = absorptivitas molar X pada 2y1 = absorptivitas molar Y pada 1y2 = absorptivitas molar Y pada 2Cx = konsentrasi molar XCy = konsentrasi molar Yb = panjang lintasan

Gambar II.4 Spektrum Absorpsi Senyawa X dan Y (Tumpang tindih dua arah; tidak ada panjang gelombang dimana tiap senyawa dapat diukur tanpa ikut tercampur yang lainnya).B. Spektrofotometri derivatif Spektrofotometri derivatif merupakan metode manipulatif terhadap spektra pada spektrofotometri UV-Vis (Connors, 1982).Metode spektrofotometri derivatif dapat digunakan untuk analisis kuantitatif zat dalam campuran dimana spektrumnya mungkin tersembunyi dalam suatu bentuk spektrum besar yang saling tumpang tindih dengan mengabaikan proses pemisahan zat terlebih dahulu. Spektrum yang dialih bentuk ini menghasilkan profil yang lebih rinci yang tidak terlihat pada spektrum normal (Connors,1982; Willard,1988).Kegunaan spektrofotometri derivatif adalah (Mulja, 1995):1. Apabila menghadapi campuran dua komponen yang spektrumnya saling tumpang tindih, maka analisis kuantitatif cara derivatif menjadi metoda yang terpilih.2. Analisis kuantitatif campuran dua komponen yang keruh.3. Analisis kuantitatif campuran dua komponen yang merupakan isomeri (kecuali isomer optis aktif atau rasemik).4. Spektra derivatif dapat dipakai untuk maksud kualitatif atau sebagai data pendukung.

Dalam suatu campuran, pengukuran konsentrasi dalam suatu sampel (analyte) dapat dilihat dalam campuran sehingga dapat membuat pengerjaan ini menjadi lebih mudah atau lebih akurat. Tetapi yang sering menjadi kendala yaitu spektra derivatif tidak dapat mengurangi atau menghindarkan adanya gangguan dari rasio serapan pengganggu yang lain (signal-to-noise ratio ) (Skoog,1992).Konsep derivatif telah diperkenalkan pertama kali pada tahun 1950, dimana terlihat memberikan banyak keuntungan. Aplikasi utama spektroskopi derivatif ultraviolet-cahaya tampak adalah untuk identifikasi kualitatif dan analisis sampel. Metode spektroskopi derivatif sangat cocok untuk analisis pita absorbsi yang overlapping atau terlalu landai (Owen, 1995). Pada spektrofotometri konvensional, spektrum serapan merupakan plot serapan (A) terhadap panjang gelombang (). Pada metode spektrofotometri derivatif ini perajahan absorbansi terhadap panjang gelombang ditransformasikan menjadi perajahan dA/d terhadap untuk derivatif pertama, dan d2A/d2 terhadap untuk derivatif kedua, dan seterusnya. Panjang gelombang serapan maksimum suatu senyawa pada spektrum normal akan menjadi panjang gelombang zero-crossing pada spektrum derivatif pertama. Panjang gelombang tersebut tidak mempunyai serapan atau dA/d = 0 (Connors, 1982).

Spektra derivatif biasanya digambarkan oleh diferensiasi digital atau dengan modulasi panjang gelombang dari radiasi yang mengenai sel sampel. Interval modulasi panjang gelombang menjadi sangat berkurang dibanding dengan lebar pita dari pita absorbsi apapun dalam spektrum. Penggunaan spektroskopi derivatif adalah untuk menurunkan rasio pengganggu (noise). Metode yang mungkin untuk evaluasi kuantitatif dari spektrum derivatif adalah metode zero crossing, metode tangent, dan metode peak to peak (Laqua, 1988).

Gambar II.5 Spektrum derivatif UV-Vis (Owen, 1995)

Spektrofotometri UV-Vis derivatif kedua dapat menampilkan dan memberikan keuntungan dalam pengukuran untuk sediaan formulasi tablet yang terdiri dari zat aktif dan zat tambahan. Pada sediaan farmasi yang terdiri dari zat campuran yaitu zat aktif dan zat tambahan menghasilkan larutan yang keruh sehingga spektrofotometri derivatif metode tangent dapat digunakan untuk larutan yang keruh seperti sediaan tablet anti influenza (Altinoz, 2000). Metode tangent dapat digunakan dengan mudah dalam aplikasi karena lebih mudah, lebih sederhana, dan lebih cepat menganalisis suatu penelitian yang bersifat ilmiah (Ishak, 2000). Spektra derivatif dapat dilakukan dengan menggunakan metode matematika. Keuntungan dari metoda matematika adalah spektra derivatif dapat lebih mudah dihitung dan dihitung kembali dengan parameter yang berbeda yaitu dengan teknik smoothing yang dapat digunakan untuk menghilangkan rasio serapan pengganggu (signal-to-noise ratio ) (Owen, 1995).

F. Kelebihan dan kekurangan Spektrofotometer UV/VIS

Kelebihan: Panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih terseleksi Caranya sederhana Dapat menganalisa larutan dengan konsentrasi yang sangat kecil

Kekurangan: Absorbsi dipengaruhi oleh pH larutan, suhu dan adanya zat pengganggu dan kebersihan dari kuvet Hanya dapat dipakai pada daerah ultra violet yang panjang gelombang >185 nm Pemakaian hanya pada gugus fungsional yang mengandung elektron valensi dengan energy eksitasi rendah Sinar yang dipakai harus monokromatis

Daftar Pustaka

Anonym. 2014. Spektrofotometri UV-VIS. http://aaknasional.wordpress.com/ 2012/06/08/spektrofotometer-uv-vis/. Diakses tanggal 14 Januari 2014Anonym. 2014. Spektrofotometri UV-VIS. http://www.google.co.id/url?sa=t&rct =j&q=&esrc=s&source=web&cd=17&cad=rja&ved=0CEsQFjAGOAo&url=http%3A%2F%2Fcatatankimia.com%2Fwpcontent%2Fuploads%2F2010%2F09%2Fskripsilusi.doc&ei=fsrUUuSFcurgea5IGoCw&usg=AFQjCNFnwmEY23vau1UyKMDXMolZXeEh2Q&bvm=bv.59378465,d.bmk. Diakses tanggal 14 Januari 2014.Anonym. 2014. Modul Spektrofotometri UV-VIS. http://www.google.co.id/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCUQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwanibesak.files.wordpress.com%2F201%2F07%2Fmodul-kuliah-fakultas-farmasi-universitas-sanatadharma-yogyakarta-spektroskopi-uv-vis-spektro-fluorometri-nmr-ms-dan elusidasi-struktur.pdf&ei=2svUUt6-PMO rgfgp4CgDg&usg=A FQ jCNFKsVKI17tFIsfP_9FBJId82\HGbA&bvm=bv.59378465,d.bmk. Diakses tanggal 14 Januari 2014Anonym. 2014. Kelebihan dan kekurangan Spektrofotometri UV-VIS. http://feby23meianwar.blogspot.com/2013/03/spektrofotometer-uv-vis.html. Diakses tanggal 14 Januari 2014

14