Radiasi Elektromagnetik Interaksinya Dg Materi

RADIASI ELEKTROMAGNETIK

& INTERAKSINYA DENGAN MATERI

Cahaya mempunyai kesamaan sifat dengan radiasi elektromagnetik, terutama mengenai sifat penjalarannya.

Cahaya terdiri dari 2 komponen, yaitu komponen listrik dan komponen magnetik.

Interaksi gelombang elektromagnetik terjadi antara medan listrik gelombang elektromagnetik dengan gerakan elektronik dari materi.

Radiasi Elektromagnetik

Radiasi ElektromagnetikPenjalalan energi sinar, digambarkan sebagai medan listrik dan medan magnet

Frekuensi radiasi GE tetap, laju dan panjang gelombang tergantung media tempat penjalarannya

Laju tercepat dalam vacuum

Sifat Radiasi Elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik mempunyai dua sifat :

sebagai gelombang dan materi (partikel)

Sifat Gelombang :

Radiasi elektromagnetik mempunyai frekuensi () Energi radiasi (Power radiation). Radiasi elektromagnetik

punya intensitas yang proporsional dengan energi radiasi yaitu jumlah energi dari seberkas sinar yang melewati luasan tertentu per detik.

Difraksi. Bila seberkas radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui celah sempit, maka akan terjadi difraksi. Dalam difraksi terjadi perubahan/pemisahan panjang gelombang.

REM sebagai energi yang merambat dalam bentuk gelombang.

Panjang gelombang () :Jarak dari puncak ke puncak antara gelombang.

Frekuensi ( ) : Jumlah osilasi lengkap (jumlah unit panjang

gelombang lengkap) yang dibuat gelombang per detik. Satu osilasi per detik = satu hertz (Hz).

Bilangan gelombang ( )


Sifat Radiasi ElektromagnetikSifat Partikel :

Radiasi elektromagnetik memiliki energi radiasi

Energi radiasi elektromagnetik dipancarkan dalam bentuk kuanta (atau foton), energi satu foton hanya akan bergantung pada frekuensi.

E = h Sifat partikel dari radiasi elektromagnetik

ditunjukkan dengan efek fotolistrik

E = h = h c / Keterangan:

E = energi foton dalam Joulev = frekuensi radiasi elektromagnetikh = tetapan Planck = 6,626 x 10–34 J.s c = kecepatan cahaya = 3 x 108 m/s = panjang gelombang

Spektrum Elektromagnetik

Tipe Radiasi

Frekuensi (Hz)

Panjang Gelombang

gamma-rays 1020-1024 <1 pmX-rays 1017-1020 1 nm-1 pmultraviolet 1015-1017 400 nm-1 nm

visible 4-7.5x1014 750 nm-400 nm

near-infrared 1x1014-4x1014 2.5 µm-750 nm

infrared 1013-1014 25 µm-2.5 µmmicrowaves 3x1011-1013 1 mm-25 µmradio waves <3x1011 >1 mm

Spektrum Elektromagnetik

warna yang teramati

Warna yang diserap

Panjang gelombang

Green

Red

700 nm

Blue-green

Orange-red

600 nm

Violet

Yellow

550 nm

Red-violet

Yellow-green

530 nm

Red

Green

500 nm

Orange

Blue

450 nm

Yellow

Violet

400 nm

Bila suatu radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui materi, maka komponen listrik akan berinteraksi dengan atom dan molekul dalam materi tersebut.

Macam interaksi yang terjadi sangat bergantung pada macam materi :

1. Transmisi Radiasi. 2. Absorbsi Radiasi. Dalam absorbsi atom/molekul

akan mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.

3. Hamburan Radiasi/Proses Scattering. Terjadi karena tumbukan antara radiasi elektromagnetik dengan partikel besar dalam medium.

Interaksi Radiasi dan Materi

Interaksi Radiasi dan Materi

Dari fenomena gelombang

Dari fenomena energi

Metode refraksi

Metode refleksi

Metode absorpsi

Metode emisi

Interaksi Materi dan Radiasi GE

Types of interaction between radiation and matter

1. Reflection & scattering (memantul dan hamburan)

2. Refraction & dispersion (membias dan dispersi)

3. Absorption & transition (penyerapan dan transisi)

4. Luminescence & emission (pendaran dan emisi/pemancaran)

Hubungan Kuantitatif Radiasi dengan Materi

Apabila suatu berkas sinar radiasi dengan intensitas ( I0 ) dilewatkan melalui suatu larutan dalam wadah transparan maka sebagian radiasi akan diserap, sehingga intensitas radiasi yang diteruskan ( It ) menjadi lebih kecil dari (I0).

Transmitansi

Transmitansi dengan simbol T dari larutan merupakan fraksi dari radiasi yang diteruskan atau ditansmisikan oleh larutan, yaitu :

0

t

II

T 100 x0

t

II

%T


AbsorbansiAbsorbansi dengan simbol A dari suatu larutan merupakan logaritma dari 1/T atau logaritma I0/It.

Contoh :bila A = 0 artinya radiasi diteruskan 100%bila A = 1 artinya radiasi diteruskan 10%

T1

log A

t

0

II

log

(T) log- Nama lain dari absorbansi adalah Optical Density (OD)

EX

AM

PLE


Absorptivitas dan Absortivitas Molar

Absorbansi berbanding lurus dengan tebal larutan ( b ) dan konsentrasi larutan ( C ), yaitu :

A = a b Cdimana:

A = absorbansia = konstanta proporsional disebut absorptivitas ……. L g-1 cm-1

b = ketebalan ……………………………. cmC = konsentrasi larutan ………………… g L-1


Jika konsentrasi C dinyatakan dalam mol/liter (Molar) dan ketebalan dalam cm, maka absortivitas disebut absorptivitas molar (), sehingga :

A = b C

satuannya L mol-1cm-1

Hukum Beer menyatakan bahwa absorbansi berbanding lurus dengan ketebalan dan konsentrasi.

Rumus di atas dapat dijelaskan sebagai berikut :Radiasi dengan intensitas I0 yang dilewatkan bahan setebal b berisi sejumlah n partikel (atom, ion atau molekul) akan mengakibatkan intensitas berkurang menjadi It


I0 > It

X

Y

I - dI

b

ItIo

db

Berkurangnya intensitas radiasi tergantung dari luas penampang (S) yang menyerap partikel, di mana luas penampang ini sebanding dengan jumlah partikel (n). Sehingga:

S

dS

I

dI

nS sehingga dndS


Bila diintegralkan

nI

I S

dnk

I

dIt

o 0

.

S

nk

I

I

o

t .

In

Luas penampang S dapat dinyatakan dalam volume V (cm) dan ketebalan b (cm) :

2cmb

VS sehingga :

S

nk

II

logt

0

303,2

.

V

bnk

II

logt

0

303,2

..


n/V menunjukkan banyaknya partikel/cm3, jadi besaran ini dapat dikonversi ke dalam konsentrasi dalam mol/L, yaitu :

3

3

23 cmV /Lcm 1000

xolpartikel/m 10 x6.02

partikel nC

mol/LV 10 x6.02

n 1000C 23 atau

1000C10 x6.02

Vn

23

Sehingga:

1000 x2.303.k.b.C10 x6.02

II

Log23

t

o

Jadi ε.b.CII

Logt

o

atau ε.b.CA

ε 1000 x2.303

.k10 x6.02 23


Grafik hubungan antara absorbansi (A) terhadap konsentrasi (C) akan menghasilkan garis lurus melalui titik (0,0).

HUKUM LAMBERT-BEER


Asumsi:

1. Radiasi sinar datang harus monokromatis.

2. Spesi penyerap (molekul, atom, ion, dll) independen satu sama lain.

3. Radiasi sinar datang merupakan berkas paralel yang tegak lurus dengan permukaan media penyerap.

4. Radiasi sinar melintasi media penyerap dengan panjang yang sama.

5. Media penyerap homogen dan tidak menyebabkan penghamburan sinar.

6. Radiasi sinar datang mempunyai intensitas yang tidak terlalu besar yang menyebabkan efek saturasi.


LIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER

Menurut Hk. Lambert-Beer, A berbanding lurus dengan panjang lintasan (b) dan konsentrasi (c), sehingga:

abcA

1. A tidak mempunyai limitasi terkait dengan b.Gunakan sel yang tipis untuk sampel dengan konsentrasi tinggi.Gunakan sel yang tebal untuk sampel dengan konsentrasi rendah.

Contoh: Jika A = 0.410 dalam kuvet (b = 1.0 cm)

Sehingga jika: b = 2.0 cm, A = 0.820

b = 0.1 cm, A = 0.041


2. Chemical Deviation

A berbanding lurus dengan konsentrasi (c), kecuali:untuk konsentrasi yang terlalu tinggi atau jika terjadi reaksi kimiaa. Biasanya, A menjadi nonlinier jika C > 0.10 M

Pada konsentrasi diatas 0.10 M, jarak antar molekul analit menjadi cukup dekat, yang mempengaruhi distribusi muatan, sehingga mengubah cara molekul melakukan serapan (mengubah e).

-InHIn 2Color1 Color

H

b. A menjadi nonlinier jika terjadi reaksi kimia. Jika analit mengalami assosiasi, dissosiasi

atau bereaksi dengan pelarut atau komponen lain dalam larutan, penyimpangan Hk. Lambert-Beer akan terjadi.


3. Instrumental Deviationa. Efek Radiasi Polikromatik

Idealnya, monokromator akan melewatkan radiasi monokromatis, tetapi kenyataannya monokromator akan melewatkan radiasi berupa pita. Bandwidth spektrometer akan mempengaruhi linieritas Hk. Lambert-Beer.

Pengukuran dilakukan pada max untuk memperkecil error.

A


b. Hamburan cahaya3. Instrumental Deviation

Radiasi Elektromagnetik Interaksinya Dg Materi

Documents

Transcript of Radiasi Elektromagnetik Interaksinya Dg Materi