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)
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
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)
- 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.
- Berapa absorbansi dalam larutan ini.
- Berapakah serapan molar dari K2CrO4 pada
372 nm.
- Akan menjadi berpa % transmitansi jika
panjang sel 3 cm.
Penyelesaian:
- %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 %.
