BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
C. Spektrofotometri ultraviolet
Spektrofotometri adalah salah satu teknik analisis fisiko-kimia yang mengamati tentang interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik (REM) (Mulja dan Suharman, 1995).
Interaksi antara senyawa yang mepunyai gugus kromofor dengan radiasi elektromagnetik pada daerah UV-Vis (100-800 nm) akan menghasilkan transisi elektromagnetik dan spektra absorbansi elektromagnetik. Jumlah radiasi elektromagnetik yang diserap akan sebanding dengan jumlah molekul penyerapnya, sehingga spektra absorbansi dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Spektrum visible mempunyai rentang absorbansi antara 400-800 nm, sedangkan spektrum UV mempunyai rentang aborbansi antara 100-400 nm. Kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawa berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi (Fessenden, 1995).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2. Interaksi elektron dengan radiasi elektromagnetik (REM)
Ada tiga macam distribusi elektron di dalam suatu senyawa organik secara umum yang selanjutnya dikenal sebagai orbital elektron pi (π), sigma (σ), dan elektron tidak berpasangan (n). Apabila pada suatu molekul dikenakan radiasi elektromagnetik maka akan terjadi eksitasi elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi yang dikenal sebagai elektron anti-bonding (Mulja dan Suharman, 1995). σ* Anti bonding π* Anti bonding E n Non bonding π Bonding σ Bonding
Gambar 3. Diagram tingkat energi elektronik (Mulja dan Suharman, 1995) Jika suatu elektron dalam molekul memiliki tenaga yang tidak sama, maka tenaga yang diserap dalam proses eksitasi dapat mengakibatkan terjadinya satu atau lebih transisi tergantung pada jenis elektron yang terlihat. Transisi-transisi tersebut dapat diklasifikasikan seperti berikut (Sastrohamidjodjo, 2001):
Transisi σ → σ*. Eksitasi elektron σ → σ* memberikan energi yang terbesar dan terjadi pada daerah ultraviolet jauh yang diberikan oleh ikatan tunggal kovalen dan menduduki orbital σ, sebagai contoh pada alkana. Tingkat energi yang dibutuhkan untuk eksitasi sangat besar. Transisi ini terjadi pada
9
daerah ultraviolet jauh (100 – 190 nm) (Mulja dan Suharman, 1995; Christian, 2004).
Transisi π → π*. Transisi ini menunjukkan pergeseran merah dengan adanya substitusi gugus – gugus yang memberi atau menarik elektron dan dengan kenaikan dalam tetapan dielektrik dari pelarut. Dalam kedua keadaan ini akan menstabilkan “tingkatan tereksitasi polar” (Sastrohamidjodjo, 2001). Transisi ini diberikan oleh ikatan rangkap dua dan tiga (alkena dan alkuna) (Mulja dan Suharman, 1995). transisi ini juga yang paling mudah terbaca dan bertanggung jawab terhadap spektra elektronik dalam daerah UV dan Visible (Christian, 2004).
Transisi n → π*. Transisi dari jenis ini meliputi transisi elektron – elektron heteroatom tak berikatan ke orbital anti ikatan π*. Serapan ini terjadi pada panjang gelombang yang panjang dan intensitas rendah. Transisi n → π* menunjukkan pergeseran batoromik dalam pelarut-pelarut yang lebih polar dan dengan substituen yang bersifat pemberi elektron (Sastrohamidjodjo, 2001).
Transisi n → σ*. Senyawa – senyawa jenuh yang mengandung heteroatom seperti oksigen, nitrogen, belerang, atau halogen, memiliki elektron – elektron yang tidak berikatan disamping elektron – elektron σ. Senyawa – senyawa heteroatom menunjukkan jalur serapan yang kemungkinan disebabkan oleh transisi elektron – elektron dari orbital tak berikatan atom – atom hetero ke orbital anti ikatan σ*. Transisi n → σ* membutuhkan tenaga yang lebih sedikit daripada transisi σ→σ* (Silverstein, 1991).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3. Pemilihan pelarut
Spektrofotometri UV-Vis dapat melakukan penentuan terhadap sampel yang berupa larutan, gas atau uap. Menurut Mulja dan Suharman, untuk sampel yang berupa larutan perlu diperhatikan beberapa persyaratan pelarut yang dipakai, antara lain:
a. Pelarut yang dipakai tidak mengandung sistem ikatan rangkap terkonjugasi pada struktur molekulnya dan tidak berwarna
b. Tidak terjadi interaksi dengan molekul senyawa yang dianalisis c. Kemurniaannya harus tinggi atau derajat untuk analisis
Pada umumnya pelarut yang sering digunakan dalam analisis spektrofotometri UV-Vis adalah air, etanol, sikloheksan, dan isopropanol. Namun demikian perlu diperhatikan absorpsi pelarut yang dipakai pada daerah UV-Vis (penggal UV = UV cut off) (Mulja dan Suharman, 1995).
Tabel I. Pelarut untuk daerah ultraviolet dan daerah tampak (Day and Underwood, 1996)
4. Analisis kuantitatif dengan spektrofotometri UV
Bila cahaya (monokromatik maupun campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan dipantulkan, sebagian diserap dalam medium itu, dan sisanya akan diteruskan. Jika intensitas sinar masuk dinyatakan
Jenis pelarut UV cut off (nm) Jenis pelarut UV cut off (nm) Air Metanol Sikloheksana Heksana Dietil eter p-Dioksan Etanol 190 210 210 210 220 220 220 Kloroform Karbon tetraklorida Benzena Toluena Piridina Aseton Karbon disulfida 250 265 280 285 305 330 380
11
oleh Io, Ia intensitas sinar terserap, It intensitas sinar diteruskan, Ir intensitas sinar terpantulkan, maka:
Io = Ia + It +Ir
Untuk antar muka udara-kaca sebagai akibat penggunaan sel kaca, dapatlah dinyatakan bahwa sekitar 4% cahaya masuk dipantulkan. Ir biasanya terhapus dengan penggunaan suatu kontrol, seperti misalnya sel pembanding, sehingga persamaannya menjadi:
Io = Ia + It
Hukum Lambert. Hukum ini menyatakan bahwa bila cahaya monokromatik melewati medium tembus cahaya, laju berkurangnya intensitas oleh bertambahnya ketebalan, berbanding lurus dengan intensitas cahaya. Ini setara dengan menyatakan bahwa intensitas cahaya yang dipancarkan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya medium yang menyerap.
Hukum Beer. Beer mengkaji efek konsentrasi penyusun yang berwarna dalam larutan, terhadap transmisi maupun absorbsi cahaya. Beer menemukan hubungan yang sama antara transmisi dan konsentrasi seperti yang dikemukakan oleh Lambert antara transmisi dan ketebalan lapisan, yakni intensitas berkas cahaya monokromatik berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi zat penyerap secara linier.
Menurut Mulja dan Suharman (1995), dari kedua hukum tersebut dapat diperoleh suatu persamaan matematik yang menggambarkan hubungan antara transmitan atau absorban terhadap konsentrasi zat yang dianalisis dan tebal larutan yang mengabsorbsi sebagai:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
T= It Io=10−a.b.c A=log1 T =a.b.c dimana: T = persen transmitan
Io = intensitas radiasi yang datang It = intensitas radiasi yang diteruskan
a = absorptivitas b = tebal kuvet
c = konsentrasi (gram/liter) Absorptivitas (a) merupakan suatu konstanta yang tidak tergantung pada konsentrasi, tebal kuvet, dan intensitas radiasi yang mengenai sampel. Absorptivitas tergantung pada suhu, pelarut, struktur molekul, dan panjang gelombang radiasi. Satuan a ditentukan oleh satuan – satuan dari b dan c. Jika satuan c dalam molar (M) maka absorptivitas disebut dengan absortivias molar dan dilambangkan dengan ε dan diberi satuan M-1cm-1 atau liter.mol-1.cm-1 didefinisikan sebagai daya serap molar atau absorptivitas molar (Rohman, 2007), sehingga rumus lambert – beer dapat ditulis menjadi
A =ε.b.c
Serapan jenis didefinisikan sebagai serapan dari larutan 1% zat terlarut dalam sel dengan ketebalan 1 cm dan diberi lambang A (1 cm,1%) atau (Anonim,1995). Menurut Rohman (2007), hubungan antara ε denganE11%cm yaitu:
ε=E11%cmxBM
10