TUGAS KIMIA MATERIAL

SPEKTROSKOPI INFRA MERAH (FT-IR) DAN

SINAR TAMPAK (UV-Vis)

Oleh :

BENNY RIO FERNANDEZ

10 212 07 029

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Syukri Arief, M.Eng

PROGRAM STUDI KIMIA

PASCASARJANA UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2011

Spektroskopi Infra Merah (FT-IR)

dan Sinar Tampak (UV-Vis)

Spektroskopi merupakan studi antaraksi radiasi elektromagnetik dengan materi.

Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk dari energi yang diteruskan melalui ruang

dengan kecepatan yang luar biasa. Dikenal berbagai bentuk radiasi elektromagnetik dan

yang mudah dilihat adalah cahaya atau sinar tampak. Tabel I menjelaskan karakterisasi

dari radiasi gelombang elektromagnetik. Contoh lain dari radiasi elektromagnetik adalah

radiasi sinar gamma, sinar x, ultra violet, infra merah, gelombang mikro, dan

gelombang radio seperti terlihat pada Tabel II.

Tabel I. Spesifikasi dari masing-masing gelombang elektromagnetik (Macomber, 1998).

Tabel II. Radiasi elektromagnetik dan tipe spektroskopi.

Radiasi Elektromagnetik mempunyai panjang gelombang, frekuensi, kecepatan,

dan amplitudo.Panjang gelombang (dengan simbol ) adalah jarak antara dua puncak

atau dua lembah dari suatu gelombang seperti terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Gelombang Elektromagnetik.

Biasanya satuan panjang gelombang dinyatakan dalam nm atau Angstrom, (l

nm = 10 Angstrom), kecuali radiasi infra merah dalam m, gelombang mikro dalam cm,

dan gelombang radio dalam m (meter). Panjang gelombang radiasi sinar tampak

berkisar dari 380 sampai 780 nm dan radiasi infra merah berkisar dari 780 sampai 1000

um.

Frekuensi dengan simbol menunjukkan jumlah gelombang yang terjadi per-

detik. Frekuensi sering dinyatakan dengan satuan detik-1

atau putaran per detik (Hz,

Hertz).

Radiasi elektromagnetik dipancarkan dan diserap sebagai paket energi yang

disebut foton. Energi foton tergantung pada frekuensi radiasi dengan persamaan:

dengan h menyatakan tetapan Planck yang besarnya 6,63 x 10-27

erg detik atau 6,63 x

10-34

J detik. Besaran energi foton sinar X ( ~ 108 cm) adalah sekitar 1000 kali energi

foton yang dipancarkan kawat Wolfram (Tungsten) pijar ( ~ 10-4 cm).

Dikenal dua kelompok utama spektroskopi, yaitu spektroskopi atom dan

spektroskopi molekul. Dasar dari spektroskopi atom adalah tingkat energi elektron

terluar suatu atom atau unsur sedangkan dasar dari spektroskopi molekul adalah tingkat

energi molekul yang melibatkan energi elektronik, energi vibrasi, dan energi rotasi.

Berdasarkan sinyal radiasi elektromagnetik, maka penggolongan spektroskopi

dibagi menjadi empat golongan yaitu :

1. Serapan (Absorpsi),

2. Emisi (Emission),

3. Penghamburan (Scattering), dan

4. Flouresensi.

Spektroskopi absorpsi meliputi spektroskopi absorpsi sinar-X, spektroskopi

absorpsi UV-Vakum, spektroskopi absorpsi UV-Vis, spektroskopi absorpsi infra merah

(IR), spektroskopi absorpsi gelombang mikro, spektroskopi resonansi magnet inti

(NMR), spektroskopi resonansi spin elektron (ESR), dan spektroskopi photoacoustic.

Spektroskopi emisi terdiri atas emisi sinar gamma, spektroskopi emisi sinar-X,

dan spektroskopi emisi UV-Vis. Spektroskopi scattering adalah spektroskopi Raman,

sedangkan Spektroskopi fluoresensi terdiri dari spektroskopi fluoresensi sinar-X dan

spektroskopi fluoresensi UV-Vis.

Ketika proses serapan terjadi, maka energi foton akan ditransfer ke molekul

yang memiliki kemampuan untuk menyerapnya. Sehingga menghasilkan suatu molekul

atau partikel yang kelebihan energi, dan akan mengalami eksitasi. Pada saat kembali

kekeadaan dasar, maka akan melepaskan sejumlah paket energi, yang dikenal dengan

emisi. Sedangkan penghamburan terjadi ketika arah dari foton mengalami pergeseran

kebeberapa sudut yang akan mengganggu keadaan suatu partikel.

Gelombang dapat dikarakterisasi menggunakan dua kuantitas, yaitu:

1. Panjang gelombang (), dan

2. Amplitudo maksimum (A)

I. Fourier Transform-Infra Red Spectroscopy (FT-IR) atau Spektroskopi

Infra Merah

Fourier Transform-Infra Red Spectroskopy atau yang dikenal dengan FT-IR

merupakan suatu teknik yang digunakan untuk menganalisa komposisi kimia dari

senyawa-senyawa organik, polimer, coating atau pelapisan, material semikonduktor,

sampel biologi, senyawa-senyawa anorganik, dan mineral. FT-IR mampu menganalisa

suatu material baik secara keseluruhan, lapisan tipis, cairan, padatan, pasta, serbuk,

serat, dan bentuk yang lainnya dari suatu material. Spektroskopi FT-IR tidak hanya

mempunyai kemampuan untuk analisa kualitatif, namun juga bisa untuk analisa

kuantitatif.

Dasar lahirnya spektroskopi FT-IR adalah dengan mengasumsikan semua

molekul menyerap sinar infra merah, kecuali molekul-molekul monoatom ( He, Ne, Ar,

dll) dan molekul-molekul homopolar diatomik ( H2, N2, O2, dll). Molekul akan

menyerap sinar infra merah pada frekuensi tertentu yang mempengaruhi momen dipolar

atau ikatan dari suatu molekul.

Supaya terjadi penyerapan radiasi inframerah, maka ada beberapa hal yang perlu

dipenuhi, yaitu :

1. Absorpsi terhadap radiasi inframerah dapat menyebabkan eksitasi molekul

ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi dan besarnya absorbsi adalah

terkuantitasi.

2. Vibrasi yang normal mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi radiasi

elektromagnetik yang diserap

3. Proses absorpsi (spektra IR) hanya dapat terjadi apabila terdapat perubahan

baik nilai maupun arah dari momen dua kutub ikatan

Spektroskopi infra merah dilakukan pada daerah infra merah yaitu dari panjang

gelombang 0.78 sampai 1000 urn atau pada kisaran frekuensi 12800 - 10 cm . Teknik

spektroskopi infra merah terutama untuk mengetahui gugus fungsional suatu senyawa,

juga untuk mengidentifikasi senyawa, menentukan struktur molekul, mengetahui

kemurnian, dan mempelajari reaksi yang sedang berjalan.

Daerah Spektrum Inframerah

Spektrum inframerah terletak pada daerah dengan panjang gelombang 0,78

sampai 1000 m atau bilangan gelombang dari 12800 sampai 10 cm-1

. Spektrum

inframerah dapat dibagi menjadi inframerah dekat, inframerah pertengahan, dan

inframerah jauh, seperti diperlihatkan pada Tabel III.

Tabel iII. Daerah spektrum Infra merah.

Aplikasi spektroskopi infra merah sangat luas baik untuk analisis kualitatif

maupun kuantitatif. Penggunaan yang paling banyak adalah pada daerah pertengahan

dengan kisaran bilangan gelombang 4000 sampai 670 cm-1

atau dengan panjang

gelombang 2.5 sampai 15 m. Kegunaan yang paling penting adalah untuk identifikasi

senyawa berikatan kovalen karena spektrumnya sangat kompleks terdiri dari banyak

puncak-puncak. Spektrum infra merah dari senyawa kovalen juga mempunyai sifat fisik

yang karakteristik, artinya kemungkinan dua senyawa mempunyai spektrum sama

adalah kecil sekali.

Spektrum Inframerah dan Vibrasi Molekul

Radiasi infra merah dengan frekuensi kurang dari 100 cm-1

atau dengan panjang

gelombang lebih dari 100 m diserap oleh molekul dan dikonversi ke dalam energi

rotasi molekul. Bila radiasi infra merah dengan frekuensi dalam kisaran 10000 sampai

100 cm-1 atau dengan panjang gelombang 1 sampai 100 um, maka radiasi akan diserap

oleh molekul dan dikonversi ke dalam energi vibrasi molekul.

Gambar 2. Perubahan momen dwikutub molekul heterointi.

Vibrasi molekul hanya akan terjadi bila suatu molekul terdiri dari dua atom atau

lebih. Untuk dapat menyerap radiasi infra merah (aktif inframerah), vibrasi suatu

molekul harus menghasilkan perubahan momen dwikutub. Gambar 2, memperlihatkan

vibrasi molekul yang menghasilkan perubahan momen dwikutub. Sebagai contoh

molekul HCl, dimana molekul hidrogen klorida mempunyai kerapatan elektron yang

tidak sama antar atom pembentuknya. Kerapatan elektron Cl lebih besar dari H. Jadi

HCI mempunyai momen dwikutub (disebut juga polar).

Molekul yang tidak mempunyai momen dwi kutub ( = 0) atau selama

bervibrasi ikatannya tidak menghasilkan perubahan momen dwikutub seperti O2, N2

atau Cl2, maka rotasi ataupun vibrasi molekulnya tidak menyerap radiasi infra merah

(tidak aktif inframerah).

Terdapat dua jenis vibrasi molekul yaitu stretching (ulur) dan bending (tekuk).

Vibrasi stretching adalah pergerakan atom yang teratur sepanjang sumbu ikatan antara

dua atom sehingga jarak antara atom dapat bertambah atau berkurang. Vibrasi

stretching meliputi stretching simetris dan stretching asimetris. Gambar 3.

memperlihatkan hal ini.

Gambar 3. Vibrasi stretching simetris dan asimetris.

Vibrasi bending adalah pergerakan atom yang menyebabkan perubahan sudut

ikatan antara dua ikatan atau pergerakan dari sekelompok atom terhadap atom lainnya.

Vibrasi bending meliputi scissoring (deformation), wagging, twisting dan rocking.

Gambar 4. menunjukkan gerakan dari keempat vibrasi bending.

Gambar 4. Tipe vibrasi tekuk (bending).

Instrumentasi

Komponen spektrofotometer infra merah (IR) terdiri dari lima bagian pokok

yaitu :

1. Sumber sinar,

2. Tempat sampel,

3. Monokromator,

4. Detektor, dan

5. Rekoder.

Gambar 5. Skema alat spektrofotometer infra merah.

Terdapat dua macam spektrofotometer infra merah yaitu dengan berkas tunggal

(single-beam) dan berkas ganda (double-beam).

1. Sumber Sinar

Radiasi infra merah dihasilkan dari pemanasan suatu sumber radiasi dengan

listrik sampai suhu antara 1500 dan 2000 K. Sumber radiasi yang biasa digunakan

berupa lampu Nernst Glower, Globar dan Kawat Nikrom.

Nernst Glower merupakan campuran oksida dari zirkon (Zr) dan yitrium (Y)

yaitu ZrO2 dan Y2O3, atau campuran oksida thorium (Th) dan serium (Ce). Nernst

Glower ini berupa silinder dengan diameter 1 sampai 2 mm dan panjang 20 mm. Pada

ujung silinder dilapisi platina untuk melewatkan arus listrik. Nernst Glower mempunyai

radiasi maksimum pada panjang gelombang 1.4 m atau bilangan gelombang 7100 cm-

1.

Globar merupakan sebatang silikon karbida (SiC) biasanya dengan diameter 5

mm dan panjang 50 mm. Radiasi maksimum Globar terjadi pada panjang gelombang

1,8-2,0 m atau bilangan gelombang 7100 cm-1

.

Kawat Nikhrom merupakan campuran nikel (Ni) dan Krom (Cr). Kawat ini

berbentuk spiral dan mempunyai intensitas radiasi lebih rendah dari Nernst Glower dan

Globar tetapi umurnya lebih panjang.

2. Tempat Sampel

Wadah sampel atau sel tergantung dari jenis sampel. Untuk sampel berbentuk

gas digunakan sel gas dengan lebar sel atau panjang berkas radiasi 40 m. Hal ini

dimungkinkan untuk menaikkan sensitivitas karena adanya cermin yang dapat

memantulkan berkas radiasi berulang kali melalui sampel.

Wadah sampel untuk sampel berbentuk cairan umumnya mempunyai panjang

berkas radiasi kurang dari 1 mm biasanya dibuat lapisan tipis (film) diantara dua keping

senyawa yang transparan terhadap radiasi infra merah. Senyawa yang biasa digunakan

adalah natrium klorida (NaCI), kalsium fluorida (CaF2), dan kalsium iodida (CaI).

Dapat pula dibuat larutan yang kemudian dimasukkan ke dalam sel larutan.

Wadah sampel untuk padatan mempunyai panjang berkas radiasi kurang dari 1

mm (seperti wadah sampel untuk cairan). Sampel berbentuk padatan ini dapat dibuat

pelet, pasta, atau lapisan tipis. Pelet KBr dibuat dengan menggerus sampel dan kristal

KBr (0.1 - 2.0 % berdasar berat ) sehingga merata kemudian ditekan (ada kalanya

sampai 8 ton) sampai diperoleh pelet atau pil tipis. Pasta (mull) dibuat dengan

mencampur sampel dan setetes bahan pasta sehingga merata kemudian dilapiskan

diantara dua keping NaCl yang transparan terhadap radiasi infra merah. Bahan pasta

yang biasa digunakan adalah parafin cair. Lapis tipis dibuat dengan meneteskan larutan

dalam pelarut yang mudah menguap pada permukaan kepingan NaCI dan dibiarkan

sampai menguap.

Persiapan Sampel

Persiapan sampel dapat dilakukan dengan beberapa cara, tergantung dari jenis

sampel itu sendiri (padat, cair dan gas).

Persiapan sampel padat.

1. Metode Mull

Sampel Disuspensikan ke dalam minyak mineral Nujol (hidrokarbon

jenuh berantai panjang).

2. Metode Pelet KBr

1-10 gram sampel dihaluskan secara hati-hati dengan 100 mg

KBr dan mencetaknya menjadi cakram tipis atau pelet.

3. Metode Lapis Tipis

Sampel disuspensikan dengan cara sonifikasi. Suspensi kemudian

dipipet ke dalam sel jendela Irtran-II (kristal ZnS) atau kristal NaCl,

sehingga 1-5 mg/cm2 dapat dipindahkan ke dalam sel tersebut.

Sampel akan mengering setelah didiamkan pada suhu kamar.

Persiapan sampel cair.

Tahapannya antara lain :

1. Teteskan sedikit cairan sampel (bebas air) yang akan diukur pada

satu bagian window KBr, kemudian pasangkan satu bagian window

KBr lagi sehingga cairan merata pada permukaan window.

2. Siapkan window KBr pada holder, kemudian lakukan

pengukuran dengan alat.

Persiapan sampel gas.

Sampel gas dimasukkan kedalam tempat sampel khusus.

4. Monokromator

Pada pemilihan panjang gelombang infra merah dapat digunakan filter, prisma

atau grating. Sehingga memungkinkan sebagian sinar melewati sampel dan sebagian

melewati blanko (reference). Setelah dua berkas tersebut bergabung kembali kemudian

dilewatkan ke dalam monokromator.

Untuk tujuan analisis kuantitatif, biasa digunakan filter seperti: filter dengan

panjang gelombang 9,0 m untuk penentuan asetaldehida, filter dengan panjang

gelombang 13,4 m untuk o-diklorobenzena, dan filter dengan panjang gelombang 4,5

m untuk dinitrogen oksida. Ada juga filter yang mempunyai kisaran 2,5 sampai 4,5

m, 4,5 sampai 8 m, dan 8 sampai 14,5 m.

5. Detektor

Setelah radiasi infra merah melewati monokromator kemudian berkas

radiasi ini dipantulkan oleh cermin-cermin dan akhirnya ditangkap oleh detektor.

Detektor pada spektrofotometer infra merah merupakan alat yang bisa mengukur atau

mendeteksi energi radiasi akibat pengaruh panas. Berbeda dengan detektor lainnya (

seperti: phototube) dimana pengukuran radiasi infra merah lebih sulit karena

intensitas radiasi rendah dan energi foton infra merah juga rendah. Akibatnya sinyal

dari detektor infra merah kecil sehingga dalam pengukurannya harus diperbesar.

Terdapat dua macam detektor, yaitu:

1. Termokopel (thermocouple), dan

2. Bolometer

Yang paling banyak digunakan dalam spektrofotometri infra merah adalah

termokopel.

6. Rekorder

Sinyal yang dihasilkan dari detektor kemudian direkam sebagai spektrum infra

merah yang berbentuk puncak-puncak absorpsi. Spektrum infra merah ini menunjukkan

hubungan antara absorpsi dan frekuensi atau bilanqan gelombang atau panjang

gelombang. Sebagai absis adalah frekuensi (Hertz, detik-1

) atau panjang gelombang

(m) atau bilangan gelombang (cm-1

) dan sebagai ordinat adalah transmitan (%)

atau absorban. Contoh spektrum absorpsi infra merah dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Spektrum absorban dan transmitan.

Spektrum infra merah merupakan spektrum yang menunjukkan banyak

puncak absorpsi pada frekuensi yang karakteristik. Spektroskopi infra merah disebut

juga spektroskopi vibrasi. Untuk setiap ikatan kimia yang berbeda seperti C - C, C= C,

C=- 0, C = 0, 0 = H dan sebagainya mempunyai frekuensi vibrasi yang berbeda

sehingga kemungkinan dua senyawa berbeda yang mempunyai spektrum absorpsi

yang sama adalah kecil sekali.

Untuk mengidentifikasi senyawa yang belum diketahui perlu dibandingkan

dengan spektrum standar yang dibuat pada kondisi sama. Daerah absorpsi pada kisaran

frekuensi 1500 sampai 700 cm-1

atau panjang gelombang 6,7-14 m disebut daerah

sidik jari (jati diri). Senyawaan yang mempunyai spektrum infra merah sama adalah

identik. Untuk mempermudah memahami, maka ditampilkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Intrepetasi spectrum spesifik dari masing-masing gugus fungsi senyawa.

Keuntungan FT-IR

Beberapa keuntungan dari FT-IR untuk analisa suatu material, antara lain:

a. Tidak merusak sampel, non-destructive

b. Metoda pengukuran dengan tingkat ketelitian yang tinggi tanpa harus

dilakukan kalibrasi ulang

c. Proses analisa berlangsung lebih cepat

d. Sensitif

Analisa Kualitatif dan Kuantitatif

a. Analisa Kualitatif (gugus fungsi),

Serapan khas untuk setiap ikatan dalam gugus. Secara sederhana, identifikasi

suatu zat dilakukan dengan menbandingkan spektrumnya dengan spektrum dari

zat standar. Bila zat yang diperiksa sama dengan standar, maka posisi dan

intensitas relatif dari puncak-puncak resapan harus sama.

b. Analisa Kuantitatif.

Jarang dilakukan karena spektra IR rumit. Namun prinsipnya adalah Hukum

Lambeer-Beer:

Yaitu penentuan konsentrasi sebanding dengan serapan.

Teknik yang umum dilakukan untuk pembuatan spektra pada analisis

kuantitatif yaitu solution spektra atau KBr disc.

II. Spektroskopi UV-Vis (Spektroskopi Sinar Ultraviolet-Tampak)

Spektrofotometri UV-Vis adalah anggota teknik analisis spektroskopik 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 kualitatif.

Teknik spektroskopi pada daerah ultra violet dan sinar tampak biasa disebut

spektroskopi UV-Vis. Dari spektrum absorpsi dapat diketahui panjang gelombang

dengan absorbans- maksimum dari suatu unsur atau senyawa. Konsentrasi suatu unsur

atau senyawa juga dengan mudah dapat dihitung dari kurva standar yang diukur pada

panjang gelombang dengan absorbans maksimum.

Absorbsi cahaya UV-Vis mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi

elektron-elektron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan

tereksitasi berenergi lebih tinggi. Energi yang terserap kemudian terbuang sebagai

cahaya atau tersalurkan dalam reaksi kimia. Absorbsi cahaya tampak dan radiasi

ultraviolet meningkatkan energi elektronik sebuah molekul, artinya energi yang

disumbangkan oleh foton-foton memungkinkan electron-electron itu mengatasi

kekangan inti dan pindah keluar ke orbital baru yag lebih tinggi energinya. Semua

molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-tampak karena mereka mengandung

electron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang

lebih tinggi.

Absorbsi untuk transisi elektron seharusnya tampak pada panjang gelombang

diskrit sebagai suatu spektrum garis atau peak tajam namun ternyata berbeda. Spektrum

UV maupun tampak terdiri dari pita absorbsi, lebar pada daerah panjang gelombang

yang lebar. Ini disebabkan terbaginya keadaan dasar dan keadaan eksitasi sebuah

molekul dalam subtingkat-subtingkat rotasi dan vibrasi. Transisi elektronik dapat terjadi

dari subtingkat apa saja dari keadaan dasar ke subtingkat apa saja dari keadaan eksitasi.

Karena berbagai transisi ini berbeda energi sedikit sekali, maka panjang

gelombang absorpsinya juga berbeda sedikit dan menimbulkan pita lebar yang tampak

dalam spektrum itu.

Di samping pita-pita spektrum visible disebabkan terjadinya tumpang tindih

energi elektronik dengan energi lainnya (translasi, rotasi, vibrasi) juga disebabkan ada

faktor lain sebagai faktor lingkungan kimia yang diberikan oleh pelarut yang dipakai.

Pelarut akan sangat berpengaruh mengurangi kebebasan transisi elektronik pada

molekul yang dikenakan radiasi elektromagnetik.

Panjang gelombang dimana terjadi eksitasi elektronik yang memberikan

absorban maksimum disebut sebagai panjang gelombang maksimum ( maks ) .

Penentuan panjang gelombang maksimum yang pasti (tetap) dapat dipakai untuk

identifikasi molekul yang bersifat karakteristik-karakteristik sebagai data sekunder.

Dengan demikian spektrum visibel dapat dipakai untuk tujuan analisis kualitatif (data

sekunder) dan kuatitatif.

Molekul-molekul yang memerlukan lebih banyak energi untuk promosi elektron

akan menyerap cahaya pada panjang gelombang yang lebih pendek. Molekul yang

menyerap energi lebih sedikit akan menyerap cahaya pada panjang gelombang yang

lebih panjang. Senyawa yang menyerap cahaya dalam daerah tampak memiliki elektron

yang lebih mudah dipromosikan daripada senyawa yang menyerap cahaya pada panjang

gelombang UV yang lebih pendek.

Analisis kualitatif dengan metode spektrofotometri UV-Vis hanya dipakai untuk

data sekunder atau data pendukung. Pada analisis kualitatif dengan metode

spektrofotometri UV-Vis yang dapat ditentukan ada 2 yaitu :

Pemeriksaan kemurnian spektrum UV-Vis.

Penentuan panjang gelombang maximum.

Pada penentuan panjang gelombang maksimum didasarkan atas perhitungan

pergeseran panjang gelombang maximum karena adanya penambahan gugus pada

sistem kromofor induk.

Prinsip Dasar

Hukum Lambert-Beer menyatakan hubungan antara serapan dan panjang jalan

melewati medium yang menyerap , dan hubungan antara konsentrasi spesies penyerap

dan tingkat absorbsi. Hokum ini menyatakan absorban zat terlarut adalah proporsional

dengan konsentrasi sebagai:

A = . b. C

A = absorban

= koefisien ansorbansi molar

C = konsentrasi solute ( mol/L-1)

b = tebal curvet

Orbital-orbital Yang Terlibat Dalam Transisi Elektronik

Gambar 8. Transisi-transisi yang melibatkan berbagai macam orbital.

1. Transisi ionisasi

Transisi ini terjadi dalam ultraviolet jauh yaitu 180 nm dan untuk

mempelajarinya membutuhkan alat khusus. Daerah ini dikenal daerah

Schuman atau ultraviolet vakum.

2. Transisi *

Kelompok ini paling berguna dan merupakan serapan-serapan karakteristik

dari senyawa-senyawa organik dan biasanya dihubungkan dengan tingkat

tereksitasi polar. Dalam sistem-sistem yang sederhana transisi ini terjadi dalam

ultraviolet jauh, misalnya etilena, maks kira-kira 160 nm, meskipun demikian

substitusi oleh gugus alkil akan menggeser ke batokromik (merah).

3. Transisi n *

Transisi dari jenis meliputi transisi elektron-elektron hetero atom tak

berikatan ke orbital anti ikatan * . Serapan ini terjadi pada panjang

gelombang yang panjang dan intensitasnya rendah.

4. Transisi n *

Senyawa-senyawa jenuh yang mengandung hetero atom seperti nitrogen,

oksigen, belerang, atau halogen memiliki electron-elektron tak berikatan

(electron-elektron n atau -p) di samping elektron-elektron . Senyawa-

senyawa hetero atom menunjukkan jalur serapan yang kemungkinan

disebabkan oleh transisi elektron-elektron dari orbital tak berikatan atom-

atom hetero ke orbital anti ikatan *.

Instrumentasi

Komponen dari spektroskopi UV-Vis terdiri dari:

1. Sumber sinar,

2. Monokromator,

3. Tempat sampel, dan

4. Detektor.

Gambar 8. Skema alat spektroskopi UV-Vis sinar tunggal dan sinar ganda.

1. Sumber Sinar

Sumber sinar terdiri dari benda yang tereksitasi hingga ke tingkat tenaga yang

tinggi oleh sumber listrik bertegangan tinggi atau oleh pemanasan listrik. Benda atau

materi yang kembali ke tingkat tenaga yang lebih rendah atau ke tingkat dasarnya,

melepaskan foton dengan tenaga-tenaga yang karakteristik yang sesuai dengan E,

yaitu perbedaan tenaga antara tingkat tereksitasi dan tingkat dasar rendah.

Sumber sinar yang ideal untuk pengukuran serapan harus menghasilkan

spektrum kotinu dengan intensitas yang seragam pada keseluruhan kisaran panjang

gelombang yang sedang dipelajari.

a. Sumber Radiasi Ultraviolet

Sumber-sumber radiasi ultraviolet yang kebanyakan digunakan adalah lampu

hidrogen dan lampu deuterium. Mereka terdiri dari sepasang elektroda yang

terselubung dalam tabung gelas dan diisi dengan gas hidrogen atau deuterium

pada tekanan yang rendah. Bila tegangan yang tinggi dikenakan pada

elektroda-elektroda, maka akan dihasilkan elektron-elektron yang

mengeksitasikan elektron-elektron lain dalam molekul gas ke tingkatan

tenaga yang tinggi. Bila elektron-elektron kembali ke tingkat dasar mereka

melepaskan radiasi dalam daerah sekitar 180 dan 350 nm. Sumber radiasi UV

yang lain adalah lampu xenon, tetapi dia tidak sestabil lampu hidrogen.

b. Sumber Radiasi Terlihat

Sumber radiasi terlihat dan radiasi infra merah dekat yang biasa digunakan

adalah lampu filament tungsten. Filament dipanaskan oleh sumber arus

searah (DC), atau oleh baterai. Filament tungsten menghasilkan radiasi

kontinu dalam daerah antara 350 dan 2500 nm.

2. Monokromator

Seperti kita ketahui bahwa sumber radiasi yang umum digunakan menghasilkan

radiasi kontinu dalam kisaran panjang gelombang yang lebar. Dalam spektrofotometer,

radiasi yang polikromatik ini harus diubah menjadi radiasi monokromatik. Ada 2 jenis

alat yang digunakan untuk mengurai radiasi polikromatik menjadi radiasi

monokromatik yaitu:

a. Penyaring, dan

b. monokromator.

3. Tempat Sampel

Cuplikan yang akan dipelajari pada daerah ultraviolet atau terlihat yang biasanya

berupa gas atau larutan ditempatkan dalam sel atau kuvet. Untuk daerah ultraviolet

biasanya digunakan Quartz atau sel dari silika yang dilebur, sedangkan untuk daerah

sinar tampak digunakan gelas biasa atau Quartz.

Sel yang digunakan untuk cuplikan yang berupa gas mempunyai panjang dari

0,1 hingga 100 nm, sedang sel untuk larutan mempunyai panjang lintasan tertentu dari 1

hingga 10 cm, sebelum sel dipakai harus dibersihkan dengan air, atau jika dikehendaki

dapat dicuci dengan larutan deterjen atau asam nitrat panas.

4. Detektor

Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada

berbagai panjang gelombang. Pada spektrofotometer, tabung pengganda electron yang

digunakan prinsip kerjanya telah diuraikan.

Setiap detektor menyerap tenaga foton yang mengennainya dan mengubah

tenaga tersebut untuk dapat diukur secara kuantitatif seperti sebagai arus listrik atau

perubahan-perubahan panas. Kebanyakan detektor menghasilkan sinyal listrik yang

dapat mengaktifkan meter atau pencatat. Setiap pencatat harus menghasilkan sinyal

yang secara kuantitatif berkaitan dengan tenaga cahaya yang mengenainya.

Syarat-syarat Detektor

1. Sensitivitas tinggi hingga dapat mendeteksi tenaga cahaya yang mempunyai

tingkatan rendah sekalipun

2. Waktu respon pendek

3. Stabilitas yang panjang/ lama untuk menjamin respon secara kuantitatif

4. Sinyal elektronik yang mudah diperjelas.

Analisa Kualitatif dan Kuantitatif

a. Analisa Kualitatif

Dengan membandingkan intesitas puncak serapan.

b. Analisa Kuantitatif

Menggunakan rumus Lamber-Beer

DAFTAR PUSTAKA

Macomber, Roger. S., 1998, A Complete Introduction to Modern NMR Spectroscopy,

John Willey & Sons, United State of America.

Perez, J. E., R. T. Meyer, FTIR Spectroscopy, CIC Photonic, In

Sherman Hsu, C. P., Handbook of Instrumental Techniques for Analytical Chemistry

Stuart, B., 2004, Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications, John Willey

& Sons, Ltd