Prof. Dr. Sudibyo Martono, M.S., Apt

Prof. Dr. Sudibyo Martono, M.S., Apt.

Kimia Analisis II

2013, KA-II ke-3+4 1

2013, KA-II ke-3+4

Materi KuliahAnalisis Kuantitatif

Instrumentasi

Aplikasi Spektrofotometri- untuk senyawa tidak berwarna- untuk senyawa berwarna

Manfaat nilai A11 cm untuk analisis

2

Analisis KuantitatifSpektrofotometri

2013, KA-II ke-3+4 3

42013, KA-II ke-3+4

Spektrofotometri

Analisis Kuantitatif

52013, KA-II ke-3+4

Dasar Analisis Analisis KuantitatifKuantitatif

Hukum Lambert-Beer

A = logTPP

log 010

A = b c

2013, KA-II ke-3+4

6

Lambert’s Law of Absorption

xeII

IxI

0

dd

• The intensity I0 if a beam of light decreases exponentially as it passes though a uniform absorbing medium with the linear decay constant α.

Restatement: In a uniform absorbing medium, the intensity of a beam of light decreases by the same proportion for equal path lengths traveled.

• The linear decay constant α is a characteristic of the medium. It has units of reciprocal length. α is the path length over which the intensity is attenuated to 1/e.

Photo: http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/PictDisplay/Lambert.html

αI0

I(x)

x

Lambert described how intensity changes with distance in an absorbing medium.

xeIxI 0)(

leII 0

I

l

xeII

xII

0

dd

Johann Heinrich Lambert1728-1777

The distance traveled through the medium is called the path length.

2013, KA-II ke-3+4 7

A = - log T = b cHukum tersebut diturunkan dengan

asumsi :1. Radiasi sinar datang adalah monokromatis2. Zat pengabsorpsi bereaksi tidak saling tergantung pada proses pada proses absorpsi absorpsi

HK. Lambert-Beer

2013, KA-II ke-3+4 8

3. Absorpsi terjadi dalam volume merata4. Degradasi energi berjalan cepat (tidak ada fluorescensi)5. Indeks bias tidak tergantung pada konsentrasi (namun pada konsen- trasi tinggi, keadaan tersebut tidak benar)

Lanjutan…

92013, KA-II ke-3+4

102013, KA-II ke-3+4

112013, KA-II ke-3+4

122013, KA-II ke-3+4

13UV-VIS 2013

142013, KA-II ke-3+4

Mengapa pembacaan Absorban tidak boleh lebih dari

satu

2013, KA-II ke-3+4 15

The Magnitude of Molar absorptivity is 0 to around 105

= 0.87 x 1020 x P x aP: transition probability (0 to 1) a: cross sectional target area in square centimeters (for organic molecules, this number is around 10-15 cm2).

Forbidden transition, P = 0.01; < 103

Allowed transition, P = 0.1 to 1 Weak absorption, = 103 L/ (mol*cm)Strong absorption, = 104 to 105 L/ (mol*cm)

162013, KA-II ke-3+4

Penyimpangan Hk. Lambert-Beer

Hukum ini dipenuhi apabila konsentrasi zat

Penyimpangan hukum Lambert-Beer dapat diakibatkan oleh :

1. Keterbatasan alat2. Efek keseimbangan kimia

10-2 Molar

172013, KA-II ke-3+4

1. Keterbatasan alat

1. Radiasi nyasar yang mencapai detektor

2. Terjadi perubahan sensitivitas detektor

3. Fluktuasi tenaga sumber radiasi dan sistem amplifikasi detektor

182013, KA-II ke-3+4

2. Kesetimbangan kimia

Zat pengabsorpsi berada dalam kesetimbangan

]HB[]B[]H[Ka

HB = asam lemahLarutan dibufer dan larutan tidak dibufer ?

HB H + + B -

192013, KA-II ke-3+4

Fenobarbital

C

H3C-H2CC

C

NH

NH

C O

O

O

202013, KA-II ke-3+4

Fenobarbital dalam larutan bufer pH 9,2

C

H3C-H2CC

C

NH

N

C O

O

O

_

Kromofor

Auksokrom

212013, KA-II ke-3+4

Spektrum Fenobarbital

C

H3C-H2CC

C

NH

N

C O

O

O

_

Ultraviolet Spectrum

C

H3C-H2CC

C

NH

N

C O

O

O

_

222013, KA-II ke-3+4

Fenobarbital

C

H3C-H2CC

C

NH

NH

C O

O

O

2013, KA-II ke-3+4 23

Rumus Pendekatan

%1cm1E

Nilai E tersebut harus dinyatakan:- pada pelarut tertentu

- pada tertentu

Rumus Pendekatan

A = b c

= x M-1. cm-1

10BM1%

1cmA

UV-VIS 2013 24

2013, KA-II ke-3+4 25

Bagaimana pelarut berpengaruh terhadap intensitas absorpsi

???

Absorbans vs Pelarut

2013, KA-II ke-3+4 26

Fenol dalam NaOH

OH

NaOH

ONa

2013, KA-II ke-3+4 27

Lanjutan…

ONa O- Na+

2013, KA-II ke-3+4 28

Fenileprin

NaOH HCl

2013, KA-II ke-3+4 29

Anilin vs PelarutNH2

10 mg/L dlm etanol

200 mg/L dlm 0,1N HCl

10 mg/L dlm (1+99) NaOH

1

2

3

2013, KA-II ke-3+4 30

Anilin dalam HCl

NH2

HCl

NH3Cl

2013, KA-II ke-3+4 31

UV Excitation of 1,3-butadiene

1,3-butadiene

*

2013, KA-II ke-3+4 32

Benzen kromoforA1%

1 cm

2013, KA-II ke-3+4 33

Pelarut yang digunakan pada penelitian

Spektrofotometri harus :

- dapat melarutkan sampel- mentransmisikan sinar

pada daerah yang diperiksa

Pemilihan Pelarut

2013, KA-II ke-3+4 34

Lower Transparency Limits of Solvents Used in Ultraviolet

Solvent(high purity)

TransparencyLimit, nm

Acetone 330Benzene 285Carbon

tetrachloride265

Carbon disulfide 375Chloroform 245Cyclohexane 215Dichloromethane 235Dioxane 225

2013, KA-II ke-3+4 35

Lower Transparency Limits of Solvents Used in Ultraviolet

Solvent(high purity)

TransparencyLimit, nm

Ethanol 95 % 205Ethyl ether 205iso-Octane 215Isopropanol 215Methanol 215Pyridine 305Water 200Xylene 295

2013, KA-II ke-3+4 36

Bagaimana seharusnya kita membaca :

Pada rentang nilai berapa ?Haruskah pada maks ?

Absorban & Transmitans

2013, KA-II ke-3+4 37

Untuk optimumnya dibaca pada nilai :

Absorban

Transmitan

Absorban & Transmitan

0,2 - 0,8

65 % - 15 %Bagaimana dengan nilai di luar rentang tersebut ?

2013, KA-II ke-3+4 38

Di bawah kondisi terbaik, ketepatan prosedur fotometri

masih dibatasi oleh dua hal :

- Absorbans rendah- Absorbans tinggi

Kesalahan Fotometri

2013, KA-II ke-3+4 39

Absorbans di maks ???

40 2013, KA-II ke-3+4

The best range of this spectrophotometer is A=0.1 to A=1.0, because of lower errors. A=0.4 is best.

2013, KA-II ke-3+4 42

Transmitan 65 – 15 %

432013, KA-II ke-3+4

Absorban vs indeks bias

22 2nncbεA

A = Absorbanε = koefisien ekstingsi molar (M-1.cm-1)

b = tebal larutan (kuvet) (cm)C = konsentrasi larutan (Molar, M)

n = indeks bias larutan

Make a dilution series of a known quantity of analyte and measure the Absorbance. Plot concentrations v. Absorbance.

Koef. korelasi, r ≥ 0,999

What concentration do you think the unknown sample is ?

462013, KA-II ke-3+4

Instrumen

2013, KA-II ke-3+4 47

alat yang digunakan untuk mempelajari

sebagai fungsi panjang gelombang

Spectrophotometer

absorpsi atau emisi radiasi elektromagnetik

2013, KA-II ke-3+4 48

- bahan ~pemanasan listrik ?- proses emisi foton ?

mengemisikan spektrum kontinu, dengan :- intensitas tinggi

- intensitas seragam

Sumber energi radian

Sumber radiasi ideal untuk pengukuran absorpsi :

2013, KA-II ke-3+4 49

Namunintensitas sumber energi yang

sebenarnya bervariasi dengan nilai

Lanjutan….

Light Sources  UV Spectrophotometer

1. Hydrogen Gas Lamp

2. Mercury Lamp

Visible Spectrophotometer

1. Tungsten Lamp

InfraRed (IR) Spectrophotometer

1. Carborundum (SIC)

512013, KA-II ke-3+4

Spektrofotometer

Conventional Spectrophotometer

Schematic of a conventional single-beam spectrophotometer

2013, KA-II ke-3+4 53

Monokromator

542013, KA-II ke-3+4

Prisma

552013, KA-II ke-3+4

2013, KA-II ke-3+4 56

Effective Bandwidth

2013, KA-II ke-3+4 57

Bandwidth vs Intensity

Conventional Spectrophotometer

Schematic of a conventional single-beam spectrophotometer

2013, KA-II ke-3+4 59

mutlak memerlukan pensuplai energi yang stabil

Pensuplai energi tak stabil :

Dapat mengakibatkan intensitas radiasi sinar datang P0 bervariasi

Pengukuran Single beam

2013, KA-II ke-3+4 60

Variasi dapat terjadi :antara waktu standardisasi

instrumen dan waktu pengukuran intensitas sinar yang ditransmisikan

P

berakibat

Kesalahan pengukuran

Lanjutan…..

Conventional Spectrophotometer

Optical system of a double-beam spectrophotometer

2013, KA-II ke-3+4 62

2013, KA-II ke-3+4 63

2013, KA-II ke-3+4 64

2013, KA-II ke-3+4 65

2013, KA-II ke-3+4 66

Broad spectra

• Overlapping vibrational and rotational peaks

• Solvent effects

672013, KA-II ke-3+4

682013, KA-II ke-3+4

692013, KA-II ke-3+4

702013, KA-II ke-3+4

712013, KA-II ke-3+4

722013, KA-II ke-3+4

Terima KasihTerima Kasih

732013, KA-II ke-3+4

Aplikasi Spektrofotometri

Penetapan KadarSenyawa Obat

SecaraSpektrofotometri Ultraviolet

742013, KA-II ke-3+4

PK. Meloksikam

Sifat fisika-kimia ?Adakah kromofor dan auksokrom ?

752013, KA-II ke-3+4

762013, KA-II ke-3+4

Spektrum Meloksikam

363 nm

772013, KA-II ke-3+4

363 nm

205 nm

782013, KA-II ke-3+4

UV Spectrum Meloksikam205 nm

363 nm

792013, KA-II ke-3+4

Hasil kurva baku Meloksikam

Y = [ 0.054 + 0.001 ] X – [ 0.008 + 0.003]r = 0.999

802013, KA-II ke-3+4

812013, KA-II ke-3+4

Hasil penetapan

822013, KA-II ke-3+4

Aplikasi Spektrofotometri

Penetapan KadarSenyawa Obat

Secara

Spektrofotometri Visibel

832013, KA-II ke-3+4

PK. Nitrit Secara

Spektrofotometri Visibel

842013, KA-II ke-3+4

852013, KA-II ke-3+4

862013, KA-II ke-3+4

872013, KA-II ke-3+4

882013, KA-II ke-3+4

892013, KA-II ke-3+4

Terima KasihTerima Kasih

902013, KA-II ke-3+4

Aplikasi Spektrofotometri

Penetapan KadarSenyawa Obat

SecaraSpektrofotometri Ultraviolet

912013, KA-II ke-3+4

Sulfadiazin

N

N

H2N SO

ONH

= 270 nm

922013, KA-II ke-3+4

Rumus Pendekatan

%1cm1E

Pada pelarut dan tertentu

932013, KA-II ke-3+4

Apa Manfaat

Untuk Analisis Kuantitatif

???

1%1cmA

942013, KA-II ke-3+4

Sulfadiazin

1%1cmA

Dalam etanol p.a, Sulfadiazin memiliki

maks 270 nm dengan

Nilai = 8441%1cmA

952013, KA-II ke-3+4

Perkiraan Nilai Absorban

Berdasarkan Perhitungan Teorits Dari Nilai

dalam literatur

1%1cmA

962013, KA-II ke-3+4

Larutan induk Sulfadiazin 100 mg/100 mL (= 1 µg/µL)

Dipipet …. µL larutan induk, masukkan ke labu 25,0 mL. Tambahkan etanol ad 25,0 mL.No. Li (µL) Tambahan etanol

(mL)Kadar

(mg/25mL)Absorban

teoritis1 50 24,950 0,05 0,1692 100 24,900 0,10 0,3383 150 24,850 0,15 0,5064 200 24,800 0,20 0,6755 250 24,750 0,25 0,844

Y = b X + a r = …… ?

972013, KA-II ke-3+4

Nilai Absorban Nyata

Berdasarkan Hasil Pengukuran Pada Spektrofofometer

pada Nilai maks

982013, KA-II ke-3+4

Larutan induk Sulfadiazin 100 mg/100 mL (= 1 µg/µL)

Dipipet …. µL larutan induk, masukkan ke labu 25,0 mL. Tambahkan etanol ad 25,0 mL.No. Li (µL) Tambahan etanol

(mL)Kadar

(mg/25mL)Absorban

nyata1 50 24,95 0,05 0,1702 100 24,90 0,10 0,3373 150 24,85 0,15 0,5124 200 24,80 0,20 0,6795 250 24,75 0,25 0,850

Y = 3,404 X - 0,001 r = 0,9999

992013, KA-II ke-3+4

Aplikasi Spektrofotometri

Penetapan KadarSenyawa Obat

SecaraSpektrofotometri Visibel

1002013, KA-II ke-3+4

Sulfadiazin

N

N

H2N SO

ONH

= 270 nm

1012013, KA-II ke-3+4

N

N

H2N SO

ONHNaNO2 / HCl +

NaNO2 / HCl HNO2 + NaCl

N

N

SO

ONHN

+Cl N

Sisa HNO2 dihilangkan dgn: pe + an NH4SO3H ; pemanasan, atau Urea [ CO(NH2)2 ]

Sulfadiazin

1022013, KA-II ke-3+4

N

N

SO

ONHNCl

NH-CH2-CH2-NH2. 2HCl

+ +N

N NN

N

SO

ONHH2N-CH2-CH2-HN

= 545 nmSpektrofotometri visibel

NED.2HCl

1032013, KA-II ke-3+4

Bagaimana Cara

Mengalisis Campuran

Dua Senyawa

? ? ?

1042013, KA-II ke-3+4

Two-Component Mixture

Example of a two-component mixture with little spectral overlap

A B

A + B

A B A + B

1052013, KA-II ke-3+4

Two-Component Mixture

Example of a two-component mixture with significant spectral overlap

X

Y

X + Y

X Y X + Y

1062013, KA-II ke-3+4

1072013, KA-II ke-3+4

1082013, KA-II ke-3+4

1092013, KA-II ke-3+4

Terima KasihTerima Kasih

E-mail: sudib_kekes@yahoo.co.id

1102013, KA-II ke-3+4