Instrumen UV-VIS Spektroskopi

Dulu mungkin orang membedakan suatu bahan hanya dengan melihat bentuk, bau, atau warna. Sekarang kebutuhan terhadap analisis suatu kandungan dalam suatu bahan semakin spesifik sampai pada tingkatan molekuler. Dalam hal ini, alat yang dapat digunakan adalah ultraviolet(UV)-visible(VIS) spectroscopy. Dalam kimia analitik, UV-VIS mampu mengidentifikasi ion logam transisi, senyawa organik yang terkonjugasi, dan makromolekul biologis[1]. UV-VIS merupakan alat yang digunakan untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel berdasarkan panjang gelombangnya[2]. Bagaimanapun alat ini berfungsi dengan menggunakan prinsip-prinsip fisika seperti fisika nonlinier.

 

Penting bagi para fisikawan mempelajari bagaimana UV-VIS bekerja. UV-VIS menggunakan prinsip spektometer dan fotometer. Spektometer menunjukkan tentang spectrum cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Secara lebih detail bagaimana energi emisi berhubungan dengan panjang gelombang serta karakteristiknya[3]. Adapun fotometer menunjukkan tentang intensitas cahaya yang diserap oleh absorban. UV-VIS juga banyak menjelaskan tentang bagaima peran optic, absorban, pembanding atau referensi.

Kunjungan laboratorium yang telah dilaksanakan di Laboratorium FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta tanggal 3 Mei 2017 menghasilkan beberapa beberapa alat. Observer memilih UV-VIS sebagai pembahasan yang lebih lanjut karena alat ini yang paling sering digunakan mahasiswa untuk pengujian sampel. Selain itu UV-VIS juga banyak membahas tentang optika nonlinear.

Optika spektroskopi didasarkan pada hubungan antara frekuensi dan energi oleh Bohr-Einstein [1] yang diunjukkan dengan persamaan

Pers. 1

Dengan DE adalah energi muatan sistem yang terkuantifikasi, h adalah konstanta Planck, v adalah frekuensi radiasi elektromagnetik, ṽ adalah bilangan gelombang dalam satuan cm-1 dan l adalah panjang gelombang dalam vakum dalam satuan nm yang ditentukan dengan persamaan.

l = nludara  atau n @ c/cudara                           Pers. 2

UV-VIS merupakan gabungan antara ultraviolet (UV) dan cahaya tampak (VIS). Gambar 1. Menunjukkan spektrum, daerah radiasi UV-VIS secara tradisional ditentukan berdasarkan panjang gelombang, yaitu 200–400 nm atau 50.000–25.000 cm–1 dan VIS antara 400–800 nm atau 25.000–12.500 cm–1. Panjang gelombang sangat bergantung pada pertimbangan aparatus karena, terlepas dari beberapa pengecualian, kebanyakan senyawa tidak menunjukkan penyerapan yang dapat dilacak dalam eksitasi elektronik di Yogyakarta.

 

Optika spektroskopi didasarkan pada hubungan antara frekuensi dan energi oleh Bohr-Einstein [1] yang diunjukkan dengan persamaan

Pers. 1

Dengan DE adalah energi muatan sistem yang terkuantifikasi, h adalah konstanta Planck, v adalah frekuensi radiasi elektromagnetik, ṽ adalah bilangan gelombang dalam satuan cm-1 dan l adalah panjang gelombang dalam vakum dalam satuan nm yang ditentukan dengan persamaan.

l = nludara  atau n @ c/cudara                           Pers. 2

UV-VIS merupakan gabungan antara ultraviolet (UV) dan cahaya tampak (VIS). Gambar 1. Menunjukkan spektrum, daerah radiasi UV-VIS secara tradisional ditentukan berdasarkan panjang gelombang, yaitu 200–400 nm atau 50.000–25.000 cm–1 dan VIS antara 400–800 nm atau 25.000–12.500 cm–1. Panjang gelombang sangat bergantung pada pertimbangan aparatus karena, terlepas dari beberapa pengecualian, kebanyakan senyawa tidak menunjukkan penyerapan yang dapat dilacak dalam eksitasi elektronik di Yogyakarta.

Dengan panjang gelombang 50,000–12,500 cm–1 kita dapat mengetahui sifat dari sampel yang dapat ditentukan dengan:

  1. celah pita dari transisi antara bagian atas pita valensi dan bagian bawah pita konduksi, seperti pasangan elektron-lubang,
  2. transisi elektronik dalam orbital d ion logam transisi,
  3. Proses transfer muatan (CT) antara kation dan anion seperti pemindahan kerapatan elektron dari orbital oksigen yang terisi ke transfer muatan orbital Mn + atau interval yang diduduki sebagian (IVCT), yaitu gerakan ensist elektron, antara ion logam di negara oksidasi yang berbeda[1].

Bouguer-Lambert-Bee telah memberi sumbangan terhadap pengukuran cahaya absorpsi dan transmisi. Masing-masing absorpsi dan transmisi juga diperlihatkan pada persamaan berikut ini.

Pers. 3

Jumlah radiasi yang diserap sebanding dengan ketebalan sel (d), konsentrasi analit (c), dan koefisien absorptivitas molekuler (e) dari suatu spesi (senyawa) pada suatu panjang gelombang.

Pada Pers. 3, fungsi korelasi antara e dan ṽ disebut sebagai sepektrum absorsi dari suatu bahan. Nilai fungsi tersebut dapat dituliskan e =f(ṽ). Berdasarkan Pers. 3 juga dapat diberikan hubungan antara intensitas cahaya I dan I0. Bagaimanapun ketika mengukur menggunakan quartz cuvettes (daerah UV-VIS) atau cuvettes yang terbuat dari gelas optik khusus  (daerah VIS), sebagian dari cahaya hilang melalui pemantulan  quartz cuvettes seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Untuk mengeliminasi sumber error, sebuah referensi pengukuran dibuat dengan  cuvettes bahan yang mempunyai panjang gelombang yang sama, tetapi tidak diisi dengan bahan yang sama seperti sampel. Bahan yang biasa digunakan sebagai referensi adalah pelarut murni seperti aquades.

Gambar 3 menjelaskan Pers. 1 yang mana menunjukkan pada diagram level energi tanpa vibrasi. Setiap tingkat sesuai dengan energi elektron yang berbeda dalam status singlet dan triplet. Dari semua transisi yang ditunjukkan, spektroskopi absorpsi standar hanya melibatkan transisi I. Fluoresensi dan phosphorescence timbul dari transisi V dan VI masing-masing. Transisi XI, XII dan XIII adalah transisi non-radiasi yang dikenal sebagai konversi internal. Transisi XIV dan XVII adalah intersitsitas yang saling berpotongan. Transisi XI, XII dan XIII adalah transisi non-radiasi yang dikenal sebagai konversi internal[1]. Transisi II (T1 ß S0) mewakili penyerapan singlet-triplet dan menjadi transisi interkombinasi adalah spin-forbidden. Dengan demikian, hal itu terjadi dengan intensitas yang sangat rendah dan metode pengukuran khusus diperlukan untuk mengamati transisi ini.

Dengan mengacu pada spektroskopi absorpsi, fluoresensi dan fosforesensi yang ditunjukkan dalam diagram tingkat energi ini, karakteristik spektrum tersebut dapat diilustrasikan:

  1. Kuanta vibrasi keadaan tereksitasi dapat diamati pada spektrum serapan dan, sebaliknya, keadaan ground pada spektrum fluoresensi dan fosfor.
  2. Seringkali, spektrum fluoresensi kira-kira merupakan bayangan cermin dari spektrum serapan
  3. Karena rendahnya energi keadaan triplet, spektrum fosforesensi dipindahkan secara kuat ke arah merah sehingga spektrum fluoresensi dan fosfor biasanya dipisahkan dengan jelas.

Asumsi dari hukum Bouguer-Lambert-Bee adalah

  1. Radiasi sinar datang harus monokromatis.
  2. Spesi penyerap (molekul, atom, ion, dll) independen satu sama lain.
  3. Radiasi sinar datang merupakan berkas paralel yang tegak lurus dengan permukaan media penyerap.
  4. Radiasi sinar melintasi media penyerap dengan panjang yang sama.
  5. Media penyerap homogen dan tidak menyebabkan penghamburan sinar.
  6. Radiasi sinar datang mempunyai intensitas yang tidak terlalu besar yang menyebabkan efek saturasi.[1]

 

[1] Perkampus , Heinz-Helmut. (1992 ).UV-VIS Spectroscopy and Its Applications. Springer Berlin Heidelberg 10.1007/978-3-642-77477-5

[1] H. Förster. 2004. UV/VIS Spectroscopy. Berlin Heidelberg: Springer DOI 10.1007/b94239

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet%E2%80%93visible_spectroscopy

[2] http://polimer.bppt.go.id/id/alat-alat-pengujian-id/uv-vis-spectrophotometer

[3] H. Förster. 2004. UV/VIS Spectroscopy. Berlin Heidelberg: Springer DOI 10.1007/b94239

[1] Perkampus , Heinz-Helmut. (1992 ).UV-VIS Spectroscopy and Its Applications. Springer Berlin Heidelberg 10.1007/978-3-642-77477-5

[1] Perkampus , Heinz-Helmut. (1992 ).UV-VIS Spectroscopy and Its Applications. Springer Berlin Heidelberg 10.1007/978-3-642-77477-5

[1] Kristianingrum, S & Warwati, S. Analis Instrumen UV-VIS. PowerPoint. Yogyakarta:UNY

https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=7&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjkt6KUhYrUAhXKv48KHQg2DG4QFghUMAY&url=http%3A%2F%2Fstaff.uny.ac.id%2Fsites%2Fdefault%2Ffiles%2Fpendidikan%2FSusila%2520Kristianingrum%2C%2520Dra.%2C%2520M.Si.%2FHandout-INSTRUMEN-UV-VIS-Susi.pdf&usg=AFQjCNEGHPglbuQk0lcLnBNcE6XW4cQo0A&sig2=4rIry7ZDkk6KXfcWk3wnMg

 

Translate »