KIMIA ANALISA SPEKTROSKOPI

- Minggu, 19 Januari 2014

Prinsip : Adanya interaksi dari enersi radiasi elektromagnetik dengan zat kimia (materi). Hasil interaksi tersebut bisa menimbulkan satu atau lebih peristiwa, seperti:
-  Pemantulan
-   Pembiasan
-   Interferensi
-   Difraksi
-   Absorbsi
Absorbsi merupakan dasar dari cara spektroskopi karena peristiwa absorbsi bersifat spesifik untuk setiap zat kimia atau segolongan zat kimia. Instrument yang digunakan disebut spektrometer atau spektrofotometer.
Untuk dapat memahami spektroskopi diperlukan pengetahuan tentang:
-          Sifat sifat radiasi elektromagnetik.
-          Interaksinya dengan zat
-          Prinsip kerja maupun penggunaannya.
ASPEK KUANTITATIF DARI SPEKTROSKOPI ABSORBSI
Dalam mempelajari sifat kuantitatif dari absorbsi radiasi, berkas radiasi dikenakan pada sample kemudian intensitas radiasi yang diteruskan/ ditransmisikan diukur. Sampel dapat berupa gas, lapisan tipis cairan, larutan dalam berbagai pelarut bahkan padat. Dimana zat yang dianalisa (zat penyerap radiasi) dilarutkan langsung dalam pelarutnya atau sebelumnya mengalami perlakuan kimia sehingga mampu mengabsorbsi radiasi.
Radiasi yang diabsorbsi oleh sampel ditentukan dengan membandingkan intensitas dari berkas radiasi yang diteruskan dengan zat penyerap. Jika radiasi yang mengenai sampel memiliki enersi yang sama dengan yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya enersi, maka terjadilah absorbsi
 HUKUM  KUANTITATIF
Hubungan antara absorbsi radiasi dan panjang jalan medium penyerap (tebal  larutan penyerap dalam tabung kuvet). Pertama kali dirumuskan oleh Bouguer (1729), meskipun kadang kadang dianggap berasal dari Lambert (1768).
HUKUM LAMBERT ( 1768)
Bila suatu medium penyerap dibagi menjadi lapisan lapisan imajiner yang sama tebalnya dan suatu berkas radiasi monokromatik diarahkan melewati medium maka tiap lapisan akan menyerap bagian yang sama dari radiasi.
Pernyataan ini bila dijabarkan secara matematis sebagai berikut
                        dI
                    -  ___      = k1 I
                       db
 Dimana:    dI = berkurangnya intensitas
                   db= ketebalan medium penyerap
                    I  = intensitas
                   k1= tetapan
      dI
   - ___ = k1 db
        I
   di integralkan dengan  harga I dari I = 0 sampai I = I, maka
 - (ln I – ln Io) = k1 b
 ln Io – ln I = k1 b
           Io
      ln ___ = k1 b
            I
          Io
   log ___ = 2,303 k1 b
           I
          Io
   log ___ = k2 b
           I
Dimana: Io = intensitas radiasi yang masuk
               I   = intensitas radiasi yang diteruskan
              k2 = tetapan
                b = tebal medium penyerap.
HUKUM BEER (1819)
Sama dengan HK Lambert dalam menjabarkan pengurangan  eksponensil dari Intensitas radiasi yang diteruskan karena peningkatan aritmatik dari kadar zat penyerap ,sehingga              
 Io log  ____  = k3
 I
Dimana:  k3 = tetapan
                C  = kadar zat penyerap.
Sehingga:
                     Io
            log  ____  = k2 b = k3 C
                      I
Jadi         k2 b = k3 C atau             k2           k3
                                                      ____  =  _____ = a
                                                         C            b
  a = suatu tetapan
 Maka diperoleh; k2 = a C  dan  k3 = a b
HK LAMBERT:       Io
                        log ___ = k2 b = a b C
                                I
HK BEER:           Io
                   log  ____ = k3 C = a b C
                             I
HUKUM LAMBERT BEER.
                                                        Io
                                           log     ____ = a b C
                                                         I
Dimana:       Io
             log ____ = optical density (OD) atau Absorbansi (A)
                      I
                      I
                    ___ = Transmitasi (T)
                      Io  = Proporsi radiasi yang diteruskan.
Hubungan absorbansi dengan transmitansi adalah:
                 Io
          log ___ = A = - log T = log 1/T
                  I
Sehingga:        A = a b C
                   log T = - a b C
                                  -a b C
                         T = 10
Dimana:  b = tebal medium penyerap cm
                c = kadar zat penyerap, %;  mgr/ 100ml;  Molar (M);  gr/ lt
                a = tetapan.
Harga a tergantung pada satuan kadar yang digunakan, bila satuan kadar = gr/ lt tetapan disebut ABSORBTIVITAS dengan simbul “ a “; bila satuan kadar = M tetapannya disebut ABSORBTIVITAS MOLAR dengan simbul “ E “ atau “ ε “
SYARAT PENGGUNAAN HUKUM BEER ATAU DALAM MENURUNKAN HK BEER PERLU ANGGAPAN:
1.      Radiasi yang masuk adalah monokromatik
2.      Zat penyerap bersifat tidak tergantung satu terhadap lainnya dalam proses absorbsi.
3.      Absorbsi terjadi dalam volume dan luas penampang yang sama
4.      Degradasi enersi radiasi adalah cepat (tidak terjadi fluorsensi)
  1. Indek bias tidak tergantung pada kadar zat.
Pada analisa kuantitatif ada 3 macam metode yang sesuai dan secara umum sering digunakan pada penentuan unsur di dalam suatu bahan, yaitu:
1.Metode Relatif.
Yaitu mengukur absorbansi atau transmitan dari larutan blanko, larutan standart dan larutan cuplikan (sampel).
                                                   As – Ao
                                   Cs = Cb ________
                                                  Ab – Ao
Dimana: Ab = Absorbansi larutan baku       Ao = Absorbansi larutan blanko
               As = Absorbansi larutan sampel    Cb = konsentrasi larutan baku
               Cs = konsentrasi larutan cuplikan/ sampel.
2. Metode Kurva Standard/ Kalibrasi
    Yaitu dengan membuat kurva antara konsentrasi larutan standard terhadap absorbansi; kurva tersebut berupa garis lurus. Kemudian dengan cara menginterpolasikan absorbansi dari larutan cuplikan kedalam kurva standard tersebut diatas akan didapat konsentrasi larutan cuplikan/ sampel.
3. Metode Penambahan standard
Pada metode kurva penambahan standard ini dibuat sederetan larutan cuplikan dengan konsentrasi yang sama. Masing masing larutan ditambah dengan larutan standard dari unsur yang dilakukan analisis dengan konsentrasi mulai dari nol sampai konsentrasi tertentu.
Absorbansi masing masing larutan diukur dan dibuat kurva absorbansi terhadap konsentrasi unsur standard yang ditambahkan. Dari ekstrapolasi kurva kesumbu konsentrasi akan diperoleh intersep pada sumbu konsentrasi yang merupakan konsentrasi unsur di dalam larutan cuplikan/ sampel yang diukur.
Contoh soal.
K2CrO4 dalam larutan basa menunjukkan serapan maksimum pada 372 nm. Larutan basa mengandung 0,00003 M K2CrO4, mentransmisikan 71,6% radiasi yang masuk pada panjang gelombang 372 nm bila larutan tersebut ditempatkan dalam sel dengan panjang 1 cm.
  1. Berapa absorbansi dalam larutan ini.
  2. Berapakah serapan molar dari K2CrO4 pada 372 nm.
  3. Akan menjadi berpa % transmitansi jika panjang sel 3 cm.
Penyelesaian:
  1. %T = 71,6
             T = 0,716
          log 1/T = A
                                    1
                   A = log ______ = log 1,396 = 0,145
                              0,716
b. A = ε b c
   0,145 = ε (1cm)( 0,00003 mol/lt)
                   0,145
          ε = __________________ = 4830 lt/mol cm
                (1cm)(0,00003 mol/lt)
c. Log 1/ T = ε b c
                  = (4830 lt/ mol cm)(3 cm)(0,00003 mol/ lt)
                  = 0,435
              T  = 0,367
           % T = 36,7
               T = 36,7 %.


0 komentar:



Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)