UV-Visible Spectroscopy (Spektroskopi UV Vis) Bagian 1: Prinsip dan Metode Dasar Alat
Dalam analisis bahan-bahan
kimia yang memiliki warna akan sangat mudah diketahui kadar atau konsentrasinya
secara kuantitatif melalui alat pengukur terstandar. Alat ukur ini dapat berupa
spektroskopi UV-Vis. Secara umum alat ini memanfaatkan sifat absorbsi cahaya
pada panjang gelombang tertentu oleh sampel atau senyawa yang diukur kadar
konsentrasinya. Data yang direkam dalam suatu perekam atau rekorder akan
menunjukkan besarnya sinar yang diabsorbsi oleh senyawa atau dalam pemaparan
lain, sinar yang ditransmisikan (sinar yang tidak diabsorbsi) akan diolah
sedimikian rupa sehingga didapatkan data berupa peak-peak senyawa dengan
karakteristik tertentu.
Sepktrofotometer merupakan alat
yang terdiri atas sepktrometer dan fotometer. Spektrometer bersungsi
menghasilkan sinar pada panjang gelombang tertentu. Sedangkan fotometer berguna
untuk mengukur itensitas tertentu [1]. Secara umum, komponen alat sepktroskopi
UV Vis terdiri atas 5 bagian penting meliputi: (1) sumber tenaga radiasi yang
stabil; (2) sistem yang terdiri atas lensa-lensa, cermin, celah-celah dan
lain-lain; (3) monokromator untuk megubah radiasi menjadi komponen-komponen
panjang gelombang tunggal; (4) tempat cuplikan (cuvet); dan terakhir (5) detektor radiasi yang dihubungkan dengan
sistem meter atau pencatat [2].
Prinsip dasar spektroskopi UV Vis
adalah terjadinya transisi elektronik yang disebabkan penyerapan sinar UV-Vis
yang mampu mengeksitasi elektron ke orbital kosong atau ke tingkat energi
orbital yang lebih tinggi. Umumnya, transisi yang paling memungkinkan adalah
transisi pada tingkat tertinggi (HOMO atau Highest
Occupied Molecule Orbital) ke orbital
molekul yang kosong pada tingkat terendah (LUMO atau Lowest Unoccupied Molecule Orbital).
Pada sebagian besar molekul, orbital molekul terisi pada tingkat terendah
adalah orbital σ yang
berhubungan dengan ikatan σ (binding),
sedangkan orbital π berada pada tingkat yang lebih tinggi. Orbital yang tidak
berikatan atau non bonding (n) yang
mengandung elektron-elektron yang belum berpasangan berada pada tingkat yang
lebih tinggi lagi, sedang orbital-orbital anti ikatan yang kosong yaitu σ*
dan π* menempati tingkat yang tertinggi [3]. Pergesaran pada rentang
panjang gelombang Uv Vis terbagi ada 2 yang umumnya biasa digunakan dalam
menentukan energi celah pita suatu material seperti semikonduktor (berkaitan
dengan sepktroskopi UV Vis DRS baca disini). Pertama, pergesaran merah (red shift) yang terjadi menuju ke panjang
gelombang yang lebih besar atau tingkat energi yang lebih rendah. Kedua,
pergeseran biru (blue shift) yang
terjadi menuju ke panjang gelombang yang lebih rendah atau tingkat energi yang
lebih tinggi.
Spektroskopi UV Vis dalam
penggunaannya sangat berakitan erat dengan hukum Lambert-Beer. Hukum tersebut menyatakan bahwa [4]:
“Jumlah radiasi cahaya tampak (visible light), ultraviolet (UV light) dan cahaya-cahaya lainnya yang
diserap atau ditransmisikan oleh suatu fungsi eksponen dari kosentrasi zat dan
tebal larutan.
Jika suatu berkas sinar melewati
suatu medium homogen sebagian dari cahay datang (P0) diabsorpsi
sebanyak (Pa), sebagian dapat dipantulkan (Pr), sedangkan
sisanya ditransmisikan (Pt) dengan efek intesitas murni sebesar:
Dimana P0 intesintas
radiasi yang masuk; Pa intesnitas cahaya yang diabsorbsi; Pr
intensitas bagian cahaya yang dipantulkan; dan Pt intensitas cahaya
yang ditransmisikan. Meskipun dalam prakteknya, nilai Pr adalah
sangat kecil sekali (4%); sehingga untuk tujuan praktis formula dapat disingkat
menjadi:
Lambert (1760) dan Beer (1852)
dan juga Bouger menunjukkan hubungan berikut:
b = jarak tempuh optik, c =
konsentrasi
a = tetapan absorptivitas, T =
transmitansi
A = absorbansi
A = abc
a = absorptivitas (yakni tetap) [1]
Hukum di atas dapat ditinjau
sebagai berikut:
Pertama, jika suatu berkas
radiasi monokromatis yang sejajar jatuh pada medium pengabsorpsi pada sudut
tegak lurus setiap lapisan yang sangat kecilnya akan menerunkan intensitas
berkas.
Kedua, jika sutau berkas radiasi
monokromatis mengenai suatu medium yang transparan, laju pengurangan intensitas
dengan ketebalan medium sebanding dengan intensitas cahaya.
Ketiga Intensitas berkas sinar
monokromatis berkurang secara eksponensial bila konsentrasi zat pengabsorpsi
bertambah.
Hal di atas adalah persamaan
mendasar untuk spektroskopi absorpsi, dinekala sebagai Hukum Beer’s Lambert
atau Hukum Beer Bougar karena :
A= abc;
A ~ c
bila ab konstan
A ~ b
bila bc konstan
A ~ bc
bila a konstan
Hukum ini secara matematika
adalah sah jika C dinyatakan dalam
mol/L dan b dinyatakan dalam cm, a
absorptivitas molar yakni persamaan ini menyatakan absorbansi bila b=1 dan c=1.
Hal ini berarti bahwa absorptivitas molar adalah absorbansi larutan yang diukur
dengan ketebalan c=1 cm dan dengan konsentrasi 1 mol/L. Absorptivitas molar
juga dikenal sebagai koefisien ekstingsi molekuler (É›) [1].
Daftar pustaka
1.
S. M. Khopkar, 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI Press.
2.
Sastrohamidjojo, 2007, Spektroskopi, Liberty.
3.
Hendayana, 1994, Kimia Analitik Instrumen, IKIP Semarang.
4.
Triyati, 1985, Oseana, X(1): 39-47.
Leave a Comment