BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Kita sering melihat benda-benda bercahaya seperti matahari atau benda

lainnya atau bola lampu listrik yang dapat memancarkan spektrum luas yang

terdiri dari banyak panjang gelombang. Panjang-panjang gelombang itu yang

berhubungan dengan cahaya tampak adalah mampu untuk mempengaruhi retina

mata manusia dan karenanya menyebabkan kesan-kesan subyektif dari

penglihatan. Tetapi banyak dari radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda panas

terletak di luar daerah di mana mata peka, dan kita mengatakan tentang daerah-

daerah ultranya (ultra ungu) dan spektrum yang terletak di kedua sisi sinar

tampak.

Salah satu alat yang digunakan dalam analisis instrumen pada prakteknya

antara lain spektrofotometer. Sesuai dengan namanya, spektrofotometer terdiri

dari spektrometer dan fotometer. Metode analisis dengan alat ini disebut juga

spektrofotometri karena menggunakan bantuan cahaya dalam pelaksanaannya.

Oleh sebab pentingnya penelaah lebih mendalam tentang spektrofotometri

terutama spektrofotometri Sinar Tampak dan Ultraviolet maka penulis membuat

makalah ini dengan judul “Spektrofotometri Sinar Tampak dan Ultraviolet (UV-

Vis)”

B. TUJUAN

1. Mengetahui Komponen Spektrofotometer UV-Vis.

2. Mengetahui Fungsi dari Bagian-Bagian Spektrofotometer UV-Vis

3. Mengetahui  Cara Kerja Spektrofotometer UV-Vis

1

C. MANFAAT

Diharapkan setelah membaca makalah ini maka para pembaca

mendapatkan informasi tambahan untuk mengembangkan wawasan ilmunya.

Selain itu, makalah ini juga dapat menjadi alat yang relevan untuk penulisan-

penulisan yang berkaitan selanjutnya.

2

BAB II

PEMBAHASAN

A. SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK

Spektrum cahaya dari matahari dapat dilihat secara alamiah yaitu dalam

bentuk pelangi. Dalam tahun 1672 Newton dapat menunjukan bahwa pemecahan

radiasi terlihat dari sinar matahari menjadi komponen-komponen yang berwarna

dapat dilakukan dengan menggunakan prisma gelas disamping atmosfer yang

berair dan ternyata spektrum yang telah ditemukan ini juga dapat diperoleh dari

sumber selain matahari. Misalnya pengaliran arus listrik melalui filament yang

terbuat dari bahan tungsten menghasilkan suatu sumber yang berpijar

memancarkan radiasi terlihat. Radiasi yang dipancarkan dari suatu sumber dapat

dilihat oleh mata manusia bila radiasi terletak dalam daerah terlihat dari spektrum,

tetapi sistem deteksi lain harus dipakai bila radiasi berada atau terletak diluar

daerah ini.

Untuk menggambarkan sifat-sifat radiasi elektromagnetik, digunakan dua

teori yang saling melengkapi yaitu teori gelombang dan teori korpuskuler. Teori

gelombang digunakan untuk menerangkan beberapa parameter radiasi

elektromagnetik yang berupa kecepatan, frekuensi, panjang gelombang, dan

amplitude. Teori gelombang tidak dapat menerangkan fenomena-fenomena yang

berkaitan dengan serapan atau emisi dari tenaga radiasi. Untuk proses ini

diperlukan teori korpuskuler, yang menyatakan bahwa radiasi elektromagnetik

sebagai partikel yang bertenaga yang disebut foton. Tenaga foton berbanding lurus

dengan frekuensi radiasi.

3

Seperti yang ditunjukan pada gambar 2.1 Gelombang Transversal,

dinyatakan bahwa panjang gelombang mengacu ke jarak antara dua gunung (atau

lembah) yang bedampingan dari gelombang itu. Kebalikan panjang gelombang,

yaitu banyaknya gelombang dalam sautu satuan panjang, diasumsikan sebagai

bilangan gelombang. Garis depan gelombang bergerak dengan kecepatan tertentu.

Banyaknya gelobang lengkap yang melewati suatu titik yang diam per satuan

waktu disebut frekuensi. Hubungan sifat-sifat ini dirumuskan seperti berikut :

1λ=v= v

c

denganλ= panjang gelombang, vbilangan gelombang, vfrekuensi, c kecepatan

cahaya (3 ×1010 cm /sekon).

Panjang gelombang (400-700nm) yang dikaitkan dengan cahaya tampak

mampu mempengaruhi selaput pelangi mata manusia dan menimbulkan kesan

subjektif akan tampakan itu (vision). Disamping ini ada banyak radiasi yang

dipancarkan oleh benda panas terletak di luar daerah dimana mata peka yaitu

daerah ultraviolet dan inframerah dari spektrum yang teletak di kiri dan di kanan

daerah tampak.Spektrum elektromagnetik adalah rentang semua radiasi

elektromagnetik yang mungkin. Spektrum elektromagnetik dapat dijelaskan dalam

4

Gambar 2.2 Pengelompokkan dari spektrum elektromagnetik

panjang gelombang, frekuensi, atau tenaga per foton. Spektrum ini secara

langsung berkaitan:

Panjang gelombang dikalikan dengan frekuensi, hasilnya kecepatan

cahaya: 300 Mm/s, yaitu 300 MmHz

Energi dari foton adalah 4.1 feV per Hz, yaitu 4.1μeV/GHz

Panjang gelombang dikalikan dengan energi per foton adalah 1.24 μeVm

Spektrum elektromagnetik dapat dibagi dalam beberapa daerah yang terentang

dari sinar gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada gelombang

mikro dan gelombang radio dengan panjang gelombang sangat panjang.

Dalam tabel berikut ini tercantum nama komplementer, warna dan warna

komplementernya yang merupakan pasangan dari spektrum yang menghasilkan

cahaya putih bila dicampurkan.

5

Panjang Gelombang (nm)

Warna Warna Komplementer

400 – 435 Lembayung (violet) Kuning-hijau435 – 480 Biru Kuning480 – 490 Hijau-biru Jingga490 – 500 Biru-hijau Merah500 – 560 Hijau Ungu (purple)560 – 580 Kuning-hijau Lembayung (violet)580 – 595 Kuning Biru595 – 610 Jingga Hijau-biru610 – 750 Merah Biru-hijau

Tabel 2.1 Spektrum Elektromagnetik dan Warna-warna Komplementer

B. SPEKTRAFOTOMETRI UV-VIS

1. PROSES ABSORBSI CAHAYA PADA SPEKTROFOTOMETRI

Pada daerah sinar ultraviolet dan sinar tampak (UV-Vis) energi diperoleh

dari transisi elektronik. Energi yang diserap oleh molekul digunakan untuk

menaikan energi elektron dari keadaan dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Transisi elektron secara umum terjadi antara orbital ikatan (bonding) atau

lonepair dengan orbital anti ikatan (anti-bonding) tak terisi. Penyerapan dari

panjang gelombang tersebut kemudian menjadi ukuran dari pemisahan tingkat

energi dari orbital-orbital terkait.

Gambar 2.3 Transisi Elektron Molekul dari keadaan dasar ke keadaan yang

lebih tinggi

6

Eksitasi dari elektron diikuti oleh perubahan vibrasi dan rotasi nomor

kuantumsedemikian hingga yang terjadi adalah suatu penyerapan menjadi suatu

puncak yang lebar, yang berisi vibrasi dan rotasi. Dalam kaitan dengan interaksi

dari solut dengan molekul bahan pelarut ini adalah pada umumnya dikaburkan,

dan diamati sebagai kurva halus. Dalam fase uap, dalam bahan pelarut non-polar,

dan dengan puncak tertentu misalnya benzene dengan pita 260nm), vibrasi

struktur halus terkadang teramati Pada daerah sinar inframerah (2.500-1.5000 nm

atau 2,5-15μm) energi diserap oleh vibrasi atau rotasi pada bagian tertentu dari

molekul.

Gambar 2.4 Vibrasi dan Rotasi Molekul

2. SPEKTROFOTOMETER UV-VIS

a) TEORI DASAR ABSORBANSI

Absorpsi radiasi oleh suatu sampel organik di daerah ultraviolet dan

sinartampak, akan bersamaan dengan perubahan keadaan elektronik dalam

molekul yaitu energi disediakan untuk mempromosikan energi dari keadaan dasar

ke orbital energi yang lebih tinggi (keadaan tereksitasi) yang dikenal sebagai

orbital anti-bonding.

7

Ada 3 jenis orbital keadaan dasar yang mungkin terlibat :

1) Orbital molekular ikatan σ

2) Orbital molekular ikatan π

3) Orbital atomik non-bonding n

Dua jenis orbital anti-bonding yang terlibat dalam transisi adalah :

1) orbital σ* (sigma star)

2) orbital π* (pi star)

Transisi yang terjadi dalam absorpsi sinar UV dan sinar tampak adalah :

memerlukan energi yang besar dan oleh

karena itu terjadi pada UV jauh atau lemah pada daerah 180-240 nm.

Sebagai konsekuensi kelompok-kelompok jenuh seperti :

tidak akan terjadi absorbsi yang kuat pada daerah UV – sinar tampak.

8

terjadi dalam molekul tak

jenuh danmemerlukan

energi lebih sedikit daripada transisi ke orbital antibonding σ *.

b) INSTRUMENTASI SPEKTROFOTMETER UV-VIS

Instrument yang digunakan untuk mempelajari serapan atau emisi radiasi

elektromagnetik sebagai fungsi dari panjang gelombang disebut spektrofotometer.

Gambar 2.5 Skema bagian-bagian dalam spektrofotometer

Komponen-komponen pokok dari spektrofotometer meliputi:

1) Sumber tenaga radiasi yang stabil

Sumber-sumber radiasi yang kebanyakan digunakan adalah lampu hidrogen

dan lampu deuterium.Lampu terdiri dari sepasang elektroda yang terselubung

dalam tabung gas dan diisi dengan gas hidrogen atau deuterium pada tekanan

9

yang rendah. Bila elektroda-elektroda diberi tegangan yang tinggi, maka akan

menghasilkan elektron-elektron yang mengeksitasi elektron-elektron lain dalam

molekul gas ke tingkatan tenaga yang tinggi. Bila elektron-elektron kembali ke

tingkat dasar, maka elektron akan melepaskan radiasi yang kontinu dalam daerah

180-350nm. Sumber radiasi ultraviolet yang lain adalah lampu xenon, tetapi

lampu ini tak sestabil lampu hidrogen.

2) Monokromator

Dalam spektrofotometer, radiasi yang polikromatikharus diubah menjadi

radiasi monokromatik. Ada dua jenis alat yang digunakan untuk mengurangi

radiasi polikromatik menjadi monokromatik yaitu penyaringdan monokromator.

Penyaring dibuat dari benda khusu yang hanya meneruskan radiasi pada daerah

panjang gelombang tertentu dan menyerap radiasi dari panjang gelombang yang

lain. Monokromator merupakan serangkaian alat optik yang menuraikan radiasi

polikromatik menjadi jalur-jalur yang efektif atau panjang gelombang tunggalnya

dan memisahkan panjang gelombang-gelombang tersebut menjadi jalur-jalur yang

sangat sempit

Gambar. 2.6 Sistem Dispersi pada Monokromator dengan Prisma

10

Gambar 2.7 Sistem Dispersi pada Monokromator dengan Grating

3) Tempat cuplikan yang transparan

Cuplikan yang akan dipelajari pada daerah uv-vis biasanya berupa gas atau

larutan dan ditempatkan dalam sel yang disebut cuvet. Cuvet yang akan dipakai

ahrus dipastikan dalam keadaan bersih. Jadi, sebelum dipakai harus dibersihkan

dengan air atau bila perlu dapat dicuci dengan larutan detergen atau larutan asam

nitrat panas.

Pelarut. Pelarut-pelarut yang digunakan dalam spektrofotometer harus

melarutkan cuplikan dan meneruskan radiasi dalam daerah panjang gelombang

yang sedang dipelajari. Beberapa pelarut yang biasa digunakan dalam daerah-

daerah uv-vis adalah aseton, benzene, karbon tetraklorida, kloroform, dioksan,

diklorometan, 95% etanol, etil eter, methanol, air,dan sebagainya.

4) Detektor radiasi yang dihubungkan dengan alat untuk mencatat hasil (output)

Setiap detektor menyerap tenaga foton (cahaya) yang terpaparkan dalam

spektrofotometer dan mengubah tenaga tersebut untuk dapat diukur secara

kuantitatif sebagai arus listrik atau perubahan-perubahan panas.Kebanyakan

detektor menghasilkan sinyal listrik yang dapat mengaktifkan alat pencatat.Setiap

alat pencatat harus menghasilkan sinyal yang secara kuantitatif berhubungan

11

dengan tenaga cahaya yang dipaparkan. Syarat-syarat penting untuk detektor

meliputi sensivitas tinggi sehingga dapat mendeteksi tenaga cahaya yang

mempunyai tingkatan rendah sekalipun, memiliki waktu respon yang pendek,

stabilitas yang lama untuk menjamin respon secara kuantitatif, dan sinyal

elektronik yang mudah diperjelas.

Detektor yang digunakan pada spektrofotometer uv-vis disebut detektor

fotolistrik.

c) Prosedur Umum Penggunaan Spektrofotometer UV-Vis

1) Sampel dilarutkan dalam pelarut

2) Sampel dimasukkan dalam kuvet

3) Dalam keadaan tertutup, atur T = 0% (dalam beberapa instrumen, ini disebut 0

% T. Dark current control)

4) Dalam keadaan terbuka, atur T = 100% (A=0). Gunakan cell penuh dengan

pelarut murni

5) Masukkan sampel dan ukur % T (atau A)

12

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Kesimpulan yang menjadi benang merah untuk makalah ini yaitu

spektroftometer UV-Vis bekerja pada panjang gelombang (400-700nm) yang

dikaitkan dengan cahaya tampak mampu mempengaruhi selaput pelangi mata

manusia dan menimbulkan kesan subjektif akan tampakan itu (vision). Ada

banyak hal yang harus diperhatikan dengan seksama bila ingin bekerja dengan

spektrofotometer ini untuk mendapatkan hasil yang maksimal.

B. SARAN

Demi pengembangan keilmuan kita maka diharapkan setelah membaca

makalah ini para pembaca dapat memberi masukan-masukan yang membangun

sesuai dengan isi makalah ini.

13

DAFTAR PUSTAKA

Kenkel John. 2003. E-book : Analytical Chemistry for Technical, Third Edition. Florida : CRC Press, LLC (www.crcpress.com; Diakses 9 Maret 2016)

Santoso Adi. 2011. Makalah Spektrofotometri Sinar Tampak dan Ultraviolet.(http://149-santoz.blogspot.com/2012/02/makalah-spektrofotometri-sinar-tampak.html; Diakses 9 Maret 2016)

Sastrohamidjodjo Hardjono. 2001. Spektroskopi. Yogyakarta : Liberty

Underwood, Day. 1993. Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga

Wiryawan Adam,dkk. 2008. Kimia Analitik. Jakarta : DIRJEN Manejemen Pendidikan Dasar dan Menengah

14