Spektroskopi UV-Vis

  • View
    752

  • Download
    6

Embed Size (px)

Transcript

Sisilia t.r.dewi

Spektrometer absorbsi adalah sebuah instrumen untuk mengukur absorbsi/penyerapan cahaya dng energi (panjang gelombang) tertentu oleh suatu atom/molekul. Spektrofotometer dikembangkan beberapa puluh tahun lalu untuk keperluan para fisikawan dan kimiawan dalam mempelajari struktur molekul dan mengembangkan dengan teori molekul. Kini, spektrofotometer juga banyak digunakan untuk berbagai seperti studi bahan, lingkungan ataupun untuk mengontrol suatu proses kimiawi dalam industri.

Absorbsi cahaya oleh suatu molekul merupakan suatu bentuk interaksi antara gelombang cahaya (foton) dan atom/molekul. Energi cahaya diserap oleh atom/molekul dan digunakan oleh elektron di dalam atom/molekul tersebut untuk bertransisi ke

tingkat energi elektronik yang lebih tinggi.

Untuk molekul organik, dalam banyak hal, absorbsi cahaya UV/Vis (ultraviolet/visible) terjadi pada group fungsional (kromofor) yang mengandung elektron-elektron valensi. Proses absorbsi cahaya UV/Vis berkaitan dengan promosi elektron dari satu orbital molekul dengan tingkat energi elektronik tertentu ke orbital molekul lain dengan tingkat energi elektronik yang lebih tinggi.

UV-Vis Informasi adanya gugus berikatan rangkap atau terkonyugasi yang terdapat dalam molekul senyawa yang mengabsorpsi radiasi elektromagnetik di daerah UV-Vis. Prinsip Kerja : Jika seberkas cahaya dilewatkan suatu sampel, maka sebagian cahaya akan diteruskan dan sebagian akan dipantulkan. Spektrofotometri

Senyawa

yang terdeteksi spektrofotometer UV : 1. Ikatan rangkap terkonyugasi -C=C-C=C-C=C2. Gugus kromofor

pada

Kromofor

adalah suatu gugus fungsi yang dapat menyerap sinar, hubungan antara gugus fungsi dengan jenis transisi elektronik

Spektrofotometri

melibatkan pengukuran senyawa kimia dengan menggunakan energi cahaya. Cahaya adalah bentuk radiasi yang disebut radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik meliputi daerah yang sangat besar yang melibatkan gelombang energi sangat rendah ( 1,2 x 10 8 kJ / mol).

Energi

ini terkait dengan persamaan :

E = hvh : konstanta Planck (= 6,62 x 10 -24 J/s), v : frekuensi, yang berkaitan dengan kecepatan merambatnya gelombang radiasi; : panjang gelombang radiasi, yang merupakan jarak antara salah satu dari dua puncak atau dua lembah gelombang.

Tabel 2 menunjukkan hubungan antara karakteristik warna dan perkiraan panjang gelombang Daerah panjang gelombang untuk kepentingan analisis farmasi adalah antara 200 dan 800 nm (UV dan daerah visibel).

Sebagian dari cahaya dapat diserap dan sisanya diteruskan , tidak terpengaruh tapi dialihkan. Fenomena pengalihan ini dikenal sebagai hamburan. Energi yang terserap dapat dipancarkan dengan energi panjang gelombang yang lebih rendah. Proses ini dikenal sebagai emisi. Pada spektrofotometri UV-vis, perbedaannya ialah antara kejadian dan sinar yang muncul dari pengukuran cahaya. Sifat ini dikenal sebagai penyerapan, digunakan dalam karakterisasi senyawa farmasi secara kuantitatif dan kualitatif.

Instrumen

ini digunakan untuk mengukur intensitas spektra UV vis. Hal ini terkait dengan absorbansi sebagai berikut:

A= -log (I / I0) = -log( T )A = absorbansi I = intensitas spektra UV-Vis I0 = cahaya yang muncul T = transmitan

1. Penyiapan cuplikan untuk pengukuran spektrum ultraviolet (UV). Cuplikan untuk pengukuran spektrum absorbsi ultraviolet dapat berupa : Gas Cairan murni Padatan transparan larutan

Untuk

keperluan elusidasi struktur pengukuran spektrum absorpsi ultraviolet dilakukan dalam bentuk larutan dengan cara melarutkan cuplikan dalam pelarut yang sesuai dengan konsentrasi 50 mg dalam 100 ml larutan. Spektrum ultraviolet dapat dibuat dengan cara mengukur absorban pada daerah panjang gelombang dari 200 nm 350 nm. Spektrum yang terjadi ditentukan panjang gelombang maksimumnya dan absopsivitas molar maksimum dengan menggunakan hukum Lambert Beer, yaituAA

= eb x C

= -log %T ------- %t = It/I0 x 100 %

dimana A = absorban, e = absobtivitas molar, b = tebal sel dan C = konsentrasi dalam molar, T = persen transmitan, It = intensitas sinar yang diteruskan dan I0 = intensitas sinar mula-mula. Jika massa molekul senyawa belum diketahui maka persamaan Lamber Beer menjadi A = a x b x C, dimana a = koefisien absoptivitas

2. Pengaruh pelarut pada spektrum absorpsi ultraviolet (UV) Untuk keperluan elusidasi struktur pembuatan spektrum absorbsi ultraviolet harus dilakukan dalam bentuk larutan, sehingga pelarut akan mempengaruhi panjang gelombang absorpsi maksimum dari suatu cuplikan.

Pada

tahun 1941 Woodward telah berhasil mengisolasi dan menentukan spektrum absorsip ultraviolet untuk berbagai senyawa organik yang mempunyai sistem ikatan rangkap terkonyugasi Woodward berdasarkan pada hasil eksperimennya telah menurunkan suatu aturan yang menyatakan bahwa suatu sistem diena terkonyugasi dengan konfigurasi trans atau sistem heteroanular mempunyai panjang gelombang dasar 214 nm,

sedangkan

diena terkonyugasi dengan struktur sis mempunyai panjang gelombang dasar (ldasar) 256 nm. Adanya gugus kromofor yang terikat pada sistem terkonyugasi akan menyebabkan bertambahnya nilai panjang gelombang dari sisitem diena terkonyugasi.

Spektroskopi UV-VisTRANSMITANSI DAN ABSORBANSI

Analisis Instrumen I

Transmitansi T= P P0 dan %T = T 100

P = kekuatan (intensitas) sinar diteruskan P0 = kekuatan (intensitas) sinar datang

Pada kenyataannya, P0 sulit untuk diukur. Yg diukur adalah Psolvent (intensitas sinar yg melewati sel berisi pelarut), sehingga:

PSolution T = PSolvent

AbsorbansiPSolution PSolvent 1 A = log T = log = log = log PSolvent PSolution T

Spektroskopi UV-VisHUKUM LAMBERT-BEER Jumlah radiasi yang diserap proporsional dengan ketebalan sel (b), konsentrasi analit (c), dan koefisien absorptivitas molekuler (a) dari suatu spesi (senyawa) pada suatu panjang gelombang.

Analisis Instrumen I

A = abcJika konsentrasi (c) diekspresikan sebagai molaritas (mol/L) dan ketebalan sel (b) dinyatakan dalam centimeter (cm), koefisien absorptivitas molekuler (a) disebut koefisien ekstinsi molar () dan memiliki satuan [L/(mol.cm)]

A = bcUntuk campuran, Hk. Lambert-Beer bersifat aditif.ATotal = A1 + A2 + A3 ...... + An or = 1b1c1 + 2b2c2 + 3b3c3...... + nbn cn ATotal

Spektroskopi UV-VisHUKUM LAMBERT-BEER

Analisis Instrumen I

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.

Spektroskopi UV-VisLIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER

Analisis Instrumen I

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

Spektroskopi UV-VisLIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER

Analisis Instrumen I

2. Chemical DeviationA berbanding lurus dengan konsentrasi (c), kecuali: untuk konsentrasi yang terlalu tinggi atau jika terjadi reaksi kimia a. 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 ).

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.

H + + In HIn Color 1

Color 2

Spektroskopi UV-VisLIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER 3. Instrumental Deviation

Analisis Instrumen I

a. Efek Radiasi PolikromatikIdealnya, 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.

B

A

Spektroskopi UV-VisLIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER 3. Instrumental Deviation

Analisis Instrumen I

a. Hamburan cahaya

Insiden sinar radiasi monokromatik (Cahaya monokromatik adalah cahaya dari panjang gelombang tunggal atau lebih, cahaya dari panjang gelombang dalam kisaran waktu yang sempit, yang mungkin berhubungan dengan eksperimen). Insiden lintasan radiasi melalui jalur paralel yang sama jauhnya melewati sampel. Tidak terjadi reaksi kimia yang diikuti oleh penyerapan energi radiasi. Larutan sampel homogen dan tidak kehilangan energi radiasi melalui hamburan atau proses refleksi lainnya. Setiap molekul terserap sendiri dan tidak dipengaruhi oleh molekul lain dalam larutan. (Catatan: Ini mungkin tidak berlaku untuk konsentrasi zat terlarut tinggi).

Panjang

gelombang yang diabsorbsi sama dikenal sebagai titik/angka isosbestik. Pada panjang gelombang ini, absorptivitas molar dua jenis adalah sama dan, dengan demikian, pengukuran pada panjang gelombang yang dilakukan tidak menyimpang dari hukum Beer. Pada konsentrasi milimolar di mana pengukuran absorbansi yang dilakukan, indeks bias sampel dengan referensi tidak berbeda jauh. Namun jika konsentrasi meningkat, seperti dalam spektrofotometri derivatif, indeks bias dapat diubah dan h