Kuliah 1 Pendahuluan Spektrofotometri UV-Vis

DR. Harrizul Rivai, M.S. Lektor Kepala Kimia Analitik

Universitas Andalas

28/03/2013 Harrizul Rivai 1

Dengan menyebut nama Allah yang

Maha Pemurah lagi Maha Penyayang

Buku Rujukan


2 1

Buku Rujukan


3

Metode Analisis Obat PENGGOLONGAN METODE ANALISIS OBAT

Beberapa metode analisis obat yang biasa digunakan, baik yang konvensional maupun yang menggunakan instrumen dapat dikelompokkan sebagai berikut:

1. Metode Analisis Kimia Gravimetri

Titrasi (volumetri): meliputi titrasi asam basa, pengendapan, pembentukan komplek, oksidasi-reduksi, nitrimetri

2. Metode Analisis Fisikokimia Analisis elektrokimia: meliputi polarografi, potensiometri, konduktometri

Spektrofotometri meliputi: spektrofotometri sinar UV-tampak (UV-visibel), sinar infra merah (IR), serapan atom.

Kromatografi: Kromatografi Kertas, Kromatografi Lapis Tipis, Kromatografi Kolom, Kromatografi Gas

3. Metode Analisis Hayati (Bioassay)


SPEKTROFOTOMETRI ULTRAVIOLET DAN VISIBLE

(SPEKTRO UV-VIS)


Pendahuluan Spektrofotometri Ultraviolet-Visibel adalah teknik analisis yang memanfaatkan sumber radiasi (sinar) elektomagnetik ultraviolet dekat ( 190 380 nm) dan sinar tampak ( 380 780 nm). Radiasi ultraviolet jauh (100 190 nm) tidak dipakai dalam analisis sebab di daerah tersebut udara juga ikut mengabsorpsi radiasi. Spektrofotometri Ultraviolet dan Visible dalam analisis obat digunakan untuk :

Analisis kuantitatif (penentuan kadar) Karakterisasi (identifikasi) obat,

pengotornya, metabolitnya dan senyawa-senyawa sejenisnya



Pendahuluan

Absorpsi molekular dalam daerah UV dan Visible timbul karena transisi energi yang melibatkan elektron orbital kulit terluar atau elektron valensi.

Spektrum dalam media cair biasanya lebar karena banyak transisi vibrasional dan rotasional berdekatan jaraknya.

Spektrum yang lebih rumit diperoleh untuk senyawa-senyawa yang mudah menguap bila diukur dalam fase uap, karena struktur halus vibrasi dan rotasinya dapat terlihat dengan mudah.

Lihat spektrum senyawa 1,2,4,5-tetrazine pada gambar di samping.


Pendahuluan

Dalam spektrum UV dan Vis, energi foton yang menyebabkan transisi elektronik terletak dalam rentang 147 630 kJ/mol. Energi ini (E) dapat dinyatakan sebagai parameter-parameter radiasi elektromagnetik, yaitu: frekuensi (Hz), panjang gelombang (nm) dan bilangan gelombang (cm-1).


Pendahuluan

hchc

hE

h = tetapan Planck, c = kecepatan cahaya dalam vakum. Posisi puncak serapan dinyatakan sebagai: 1. Bilangan gelombang, (untuk spektrofotometer IR) 2. Panjang gelombang () (untuk spektrofotometer UV dan Vis) Posisi serapan maksimum suatu puncak disebut max.


Rentang panjang gelombang untuk analisis obat biasanya dibagi dua: 1. Panjang gelombang sinar UV = 200 400 nm 2. Panjang gelombang sinar tampak = 400 800 nm Di luar batas-batas ini tidak digunakan untuk analisis obat, yaitu: 1. Sinar UV jauh atau UV vakum = 100 200 nm 2. Sinar inframerah dekat = 1 3 m

Kromofor dan auksokrom Kromofor adalah gugus-gugus yang menyebabkan absorpsi cahaya oleh suatu molekul obat. Ada dua macam kromofor, yaitu ikatan rangkap terkanjugasi dan ikatan rangkap terdelokalisasi. Auksokrom adalah suatu gugus jenuh yang tidak menyerap, tetapi dapat memodifikasi spektrum serapan bila terikat langsung pada suatu kromofor. Contoh : -OR , -NR2, -SR

Ikatan rangkap terkonjugasi (1,3-pentadiena)

Ikatan rangkap terdelokalisasi (sinamaldehida)

Interaksi elektron , , n dengan radiasi elektromagnetik

Ada tiga macam distribusi elektron dalam suatu senyawa organik, yaitu orbital elektron pi (), sigma () dan elektron tidak berpasangan (n), seperti pada senyawa formaldehid berikut:

H orbital elektron C O orbital elektron H orbital elektron n Bila molekul tersebut menyerap radiasi elektromagnetik

akan terjadi eksitasi elektron ke tingkat energi lebih tinggi yang dikenal sebagai orbital elektron anti bonding (*)


: * *

:

*

.

Eksitasi elektron ( *) terjadi pada daerah ultraviolet jauh oleh ikatan tunggal seperti pada alkana

Eksitasi elektron ( *) diberikan oleh ikatan rangkap dua dan tiga (alkena dan alkuna) juga di daerah ultraviolet jauh

Pada gugus karbonil (dimetilketon dan asetaldehida) akan terjadi eksitasi elektron (n *) di daerah UV jauh.


Hukum Lambert-Beer


Ada dua hukum yang menghubungkan intensitas cahaya yang mengenai sistem pengabsorpsi (Io) dengan intensitas cahaya yang diteruskan (I).

1. Hukum Lambert pada konsentrasi (c) tertentu suatu sistem pengabsorpsi yang homogen, intensitas cahaya yang diteruskan (I) berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya panjang jalan cahaya (b).

2. Hukum Beer pada panjang jalan tertentu (b), intensitas cahaya yang diteruskan (I) berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi (c) sistem pengabsorpsi yang homogen.

b

c


Hukum Lambert-Beer Gabungan kedua hukum tersebut disebut Hukum Lambert-Beer dan dapat dirumuskan sebagai berikut:

bcI

I0log

= absorptivitas molar, yang didefinisikan sebagai absorban larutan 1 molar dalam sel (kuvet) 1 cm lebarnya.

b = lebar kuvet c = konsentrasi (mol/L) Transmitan (T= I/Io) dan persen transmitan (%T = 100(I/Io)) tidak linear hubungannya dengan konsentrasi (c) dan lebar kuvet (b), dan dapat dihubungkan dengan absorban sebagai berikut:

bcTTI

IA )log(%2

1loglog 0


Hukum Lambert-Beer Contoh Soal: Hitunglah persen radiasi masuk yang diserap oleh suatu sampel jika serapannya sebesar (i) 2 dan (ii) 0,1. Penyelesaian: (i) (ii)

10log%

0)log(%

)log(%22

)log(%21

loglog 0

antiT

T

T

TTI

IA

Jadi radiasi yang diserap = 100 1 = 99%

4,799,1log%

9,11,02)log(%

)log(%21,0

)log(%21

loglog 0

antiT

T

T

TTI

IA

Jadi radiasi yang diserap = 100 79,4 = 20,6%


Macam-macam Rumus Hukum Lambert-Beer

bcA adalah absorptivitas molar bila c dinyatakan dalam mol/L

kbcA

abcA

atau a atau k adalah absorptivitas bila c dinyatakan dalam g/L

bcEA

bcAA

cm

cm

%1

1

%1

1

atau

adalah absorptivitas spesifik bila c dinyatakan dalam g/100 mL (% b/v)

%1

1

%1

1 atau cmcm EA

BM

Aa cm

10

%1

1

Contoh, suatu senyawa dengan BM = 100 dan absorptivitas a = 20 pada panjang gelombang dalam pelarut tertentu pada pH tertentu dan pada suhu tertentu, mempunyai absorptivitas spesifik A(1%, 1 cm) = 200 dan absorptivitas molar = 2.000.


Latihan Berapakah konsentrasi larutan obat berikut dalam satuan g/100 mL dan mg/100 mL bila diketahui nilai absortivitas spesifik dan absorbannya? 1. Karbimazol, nilai A(1%, 1 cm) = 557 dan absorbans terukur = 0,557 pada =

291 nm 2. Hidrokortison natrium fosfat, nilai A(1%, 1 cm) = 333 dan absorbans terukur

= 0,666 pada = 248 nm. 3. Isoprenalin, nilai A(1%, 1 cm) = 100 dan absorbans terukur = 0,500 pada =

280 nm

Dalam produk farmasi, konsentrasi dan jumlah biasanya dinyatakan dalam gram atau mg dan bukan dalam mol sehingga untuk keperluan analisis produk farmasi, Hukum Lambert-Beer ditulis dalam bentuk sebagai berikut:

bE

AcbcEA

bA

AcbcAA

cm

cm

cm

cm

.

atau

.

%1

1

%1

1

%1

1

%1

1

Monografi Farmakope dan textbook lainnya sering menyatakan nilai baku A(1%, 1 cm) untuk suatu obat, yang akan digunakan dalam proses perhitungannya.


Validitas Hukum Lambert-Beer

Validitas Hukum Lambert-Beer dipengaruhi oleh beberapa faktor: 1. Radiasi harus monokromatik. Jika radiasi tidak monokromatik, maka

absorbans yang diamati akan lebih rendah daripada nilai batas yang sesungguhnya untuk radiasi monokromatik.

2. Larutan analit harus homogen, tidak mengalami asosiasi, disosiasi, fotodegradasi, solvasi, kompleksasi atau adsorpsi dan tidak berfluoresensi. Jika tidak, maka akan terjadi penyimpangan positif atau negatif dari Hukum Lambert-Beer.

3. Cahaya sesatan tidak boleh ada, karena akan menyebabkan tidak berlakunya Hukum Lambert-Beer. Cahaya sesatan adalah radiasi yang mempunyai panjang gelombang yang berbeda dari panjang gelombang yang diinginkan.

4. Jenis pelarut yang digunakan harus melarutkan analit dengan mudah dan tidak boleh menyerap pada panjang gelombang pengukuran analit.

SYARAT PENGGUNAAN HUKUM BEER

1. KONSENTRASI : Hukum Beer baik untuk larutan sampel yang encer, sebab jika pekat ( 0,01 M), tidak maksimal mengabsorpsi cahaya pada maks yang digunakan. Peristiwa ini menyebabkan penyim-pangan kelineran hubungan antara absorbansi dan konsentrasi.

2. KIMIA : Zat pengabsorpsi tidak boleh berdisosiasi,

bereaksi dengan pelarut menghasilkan produk yang berbeda dengan zat yang dianalisis

3. CAHAYA : Hukum Beer hanya berlaku untuk sinar monokromatik (hanya satu macam ).

4. KEJERNIHAN : Larutan sampel harus jernih, karena

kalau tidak jernih intensitas sinar yang diabsorpsi berkurang dari yang seharusnya.


HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN DALAM ANALISIS SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS

1. Pembentukan Molekul yang dapat Mengabsorpsi Sinar UV-VIS :

Pereaksi yang digunakan harus selektif dan sensitif, reaksinya cepat dan reprodusibel, hasil reaksi stabil dalam jangka waktu lama. Analisis golongan Sulfonamida melalui reaksi diazotasi dan

dikopling dengan naftil etilen diamin (NED) membentuk warna.

20 28/03/2013 Harrizul Rivai

Sulfisoksazol

REAKSI DIAZOTASI

REAKSI PENGKOPLINGAN


SENYAWA BERWARNA

Reaksi diazotasi tersebut akan kelebihan asam nitrit dan dapat dihilangkan dengan penambahan asam sulfamat. Jika tidak dihilangkan, maka senyawa yang sudah berwarna akan dirusak (dioksidasi) oleh asam nitrat sehingga kembali menjadi tidak berwarna. Reaksi penghilangan asam nitrit, sesuai reaksi berikut :

HNO2 + HSO3NH2 N2 + H2SO4 + H2O


2. Waktu Operasional (operating time) : Cara ini biasanya untuk pengukuran hasil reaksi atau pembentukan warna, dengan maksud mengetahui waktu pengukuran yang memberikan lautan sampel yang stabil atau selama pengukuran warna sampel tidak mengalami perubahan.

Abs waktu operasional waktu, t


3. Pemilihan Panjang Gelombang :

Dipilih panjang gelombang yang memberikan absorbansi maksimal, yaitu pada max, karena di daerah tersebut kepekaannya maksimal atau perubahan absorbansi untuk setiap satuan konsentrasi adalah yang paling besar.


1

2 A

A A

Konsentrasi Konsentrasi

Pada 1 Pada 2

Disekitar max, bentuk kurva absorbansi datar dan pada kondisi tersebut hukum Beer akan terpenuhi

Jika dilakukan pengukuran ulang maka kesalahan yang disebabkan oleh penggunaan ulang panjang gelombang, akan sangat kecil ketika digunakan max.


4. Pembuatan Kurva Baku. Mula-mula dibuat seri larutan baku dari zat

yang akan dianalisis dalam berbagai konsentrasi dan masing-masing diukur absorbansinya pada max , kemudian dibuat kurva baku yang merupakan hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi.

Bila hukum Beer terpenuhi maka diperoleh garis

liner, dimana kemiringan atau slope adalah nilai a (absortivitas) atau (absortivitas molar)

Penyimpangan dari garis liner dapat disebabkan oleh : kekuatan ion yang tinggi, perubahan suhu saat pengukuran, dan reaksi ikutan yang terjadi


Plot Hukum Beer untuk Teofillin dalam Pelarut Air

KONSENTRASI TEOFILLIN ( X 10-5 M)

A pada 272 nm pada 272 nm

( X 10-4 )

2,04

4,08

6,12

8,16

0,209

0,414

0,621

0,827

1,025

1,015

1,015

1,013


Absorbansi

1,0 -

0,8 - -

0,6 - -

0,4 - -

0,2 - -

! ! ! ! !

0 2 4 6 8 10

Tabel Hasil Pengukuran Absorbansi Teofillin dalam Pelarut Air pada 272 nm

pada 272 nm = 1,02 X 10-4 M-1Cm-1

Konsentrasi 10-4 M

Grafik Hubungan Transmitansi/Absorbansi dengan Persen Kesalahan Relatif

5. Pembacaan Absorbansi Sampel. Batas terendah dan batas tertinggi nilai absorbansi atau transmitansi yang diperkenankan sehingga kesalahan fotometrik dalam pembacaan A atau T paling kecil sebesar 5% (0,05) adalah antara 0,2 sampai 0,8 atau 15% sampai 70% T.


25 -

20 -

15 -

10 -

5 -

! ! ! !

20 40 60 80 100 % Transmitan

! ! ! ! ! ! ! ! !

1 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1 0,05 0 Absorbansi

Documents

Kuliah 1 Pendahuluan Spektrofotometri UV-Vis