BAB II PENELAAHAN PUSTAKA
G. Spektrofotometri UV-Vis
Teknik spektroskopik adalah salah satu teknik fisiko-kimia yang mengamati tentang interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik. Tiga hal yang mungkin terjadi sebagai akibat interaksi atom molekul dengan radiasi elektromagnetik adalah hamburan (scattering), absorpsi (absorption) dan emisi (emission) (Mulja dan Suharman, 1995).
Spektrofotometri UV-Vis merupakan anggota teknik analisis spektroskopik yang dihasilkan dari absorpsi radiasi elektromagnetik oleh atom atau molekul memakai sumber radiasi elektromagnetik ultra violet dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan menggunakan instrumen spektrofotometer (Mulja dan Suharman, 1995).
Ada empat macam transisi elektron di dalam suatu molekul. (1) Elektron yang tidak berada dalam ikatan. Energi eksitasi elektron ini sangat tinggi dan tidak memiliki kontribusi pada absorbsi di daerah visibel maupun UV. (2) Elektron pada ikatan kovalen tunggal (elektron sigma, σ). Energi eksitasi elektron ini juga terlalu tinggi sehingga tidak memberikan kontribusi pada absorpsi di daerah visibel atau UV (contohnya pada ikatan kovalen hidrokarbon jenuh). (3) Pasangan elektron bebas pada kulit terluar (elektron n), contohnya pada N, O, S, dan halogen. Elektron ini cenderung diikat kurang kuat dibandingkan elekton sigma dan dapat tereksitasi oleh radiasi visibel atau UV. (4) Elektron pada orbital π (pi), contohnya pada ikatan rangkap dua atau tiga. Elektron ini paling mudah tereksitasi dan bertanggung jawab pada sebagian besar spektra pada daerah visibel dan UV (Christian, 2004).
26
Efek absorpsi radiasi pada molekul menghasilkan transisi elektron ke tingkat yang lebih tinggi yang dikenal sebagai orbital antibonding. Transisi yang paling umum adalah transisi dari π atau n menuju π* (Christian, 2004). Eksitasi elektron σ→σ* yang diberikan oleh ikatan tunggal, sebagai contoh pada alkana, membutuhkan energi yang paling besar. Eksitasi elektron π → π* diberikan oleh ikatan rangkap dua dan tiga (alkena dan alkuna). Pada gugus karbonil (dimetil keton dan asetaldehid) terjadi eksitasi elektron n →σ* dan eksitasi elektron n →π* yang terjadi pada λ = 280-290 nm tetapi eksitasinya terlarang karena memberikan nilai
ε
=12-16 cm-1mol-1L(Mulja dan Suharman, 1995).Senyawa organik pada umumnya dan semua gugus atau gugusan atom yang mengabsorpsi radiasi UV-Vis disebut sebagai gugus kromofor (Mulja dan Suharman, 1995). Gugus kromofor terdiri dari gugus tak jenuh yang menjalani transisi π → π* dan n →π*. Contoh beberapa kromofor adalah sebagai berikut :
C C C C
N N NO2 C
O
(Fessenden danFessenden, 1986).
Pada gugus organik dikenal pula gugus auksokrom, yaitu gugus fungsionil yang mempunyai elektron bebas seperti –OH, -NH2, dan OCH3 yang memberikan
transisi (n→σ*). Terikatnya gugus auksokrom oleh gugus kromofor akan mengakibatkan pergeseran pita absorpsi menuju ke panjang gelombang yang lebih panjang (pergeseran merah = batokromik) disertai peningkatan intensitas (efek
C
H CH CH CH
hiperkromik). Pergeseran batokromik juga terjadi pada dua ikatan rangkap yang terkonjugasi butadien ( )(Mulja dan Suharman, 1995).
Kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawa berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi:
∆E = hv = λ
hc
dengan ∆E = energi yang diabsorpsi (erg); h = tetapan Planck (6,6 x 10 -27) erg-det; v = frekuensi (Hz); c = kecepatan cahaya (3 x 1010 cm/det); λ = panjang gelombang (cm) (Fessenden dan Fessenden, 1986).
Analisis dengan spektrofotometer UV-Vis melibatkan pembacaan absorban radiasi elektromagnetik oleh molekul atau radiasi elektromagnetik yang diteruskan. Keduanya dikenal sebagai absorban (A) tanpa satuan dan transmitan dengan satuan persen. Hubungan antara intensitas radiasi elektromagnetik yang diserap oleh sistem (Io) dengan intensitas radiasi yang ditransmisikan (It) dapat dijelaskan dengan hukum
Lambert-Beer yang menyatakan hubungan antara transmitan dan absorbansi terhadap intensitas radiasi atau konsentrasi zat yang dianalisis dan tebal larutan yang mengabsorbsi.
Hubungan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut :
b c ε o t 10 I I T= = − ε.c.b T 1 log = = A
28
dimana T = persen transmitan; Io = intensitas radiasi yang datang; It = intensitas
radiasi yang diteruskan; ε = serapan molar (L.mol-1.cm-1); c = konsentrasi (mol.L-1); b = tebal larutan (cm); A = absorban (Mulja dan Suharman, 1995).
Komponen-komponen pokok spektrofotometer meliputi sumber (1) tenaga radiasi yang stabil, (2) sistem yang terdiri atas lensa-lensa, cermin, dan celah-celah, (3) monokromator untuk mengubah radiasi menjadi komponen-komponen panjang gelombang tunggal, (4) tempat cuplikan yang transparan, dan (5) detektor radiasi yang dihubungkan dengan sistem meter atau pencatat (Sastrohamidjojo, 2001).
Kolorimetri adalah suatu teknik pengukuran cahaya yang diabsorpsi oleh suatu zat yang berwarna, baik warna yang terbentuk dari asalnya (senyawa tersebut memang berwarna) maupun warna yang dibentuk dari hasil reaksi dengan zat lain (Khopkar, 1990). Perubahan warna yang dibentuk dari hasil reaksi dengan zat lain dapat terjadi karena zat tersebut mengalami perpanjangan gugus kromofor oleh penambahan zat lain yang sebelumnya juga tidak berwarna dalam suatu larutan atau karena pembentukan suatu komplek yang berwarna. Pengukuran serapan larutan berwarna tersebut dilakukan pada panjang gelombang daerah sinar tampak (380-780 nm) (Mulja dan Suharman, 1995).
Warna dapat dihasilkan oleh proses absorbsi cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh suatu zat. Senyawa organik dengan konjugasi yang ekstensif menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu, karena adanya transisi π→π* dan n →π*. Apa yang tampak bukanlah warna yang diserap melainkan komplemen-nya, yang dipantulkan (tabel VIII) (Fessenden dan Fessenden, 1986).
Tabel VIII. Spektrum warna pada daerah visibel (Skoog et al., 1994) Rentang
Panjang Gelombang (nm)
Warna yang diabsorbsi
Warna Komplementer (warna yang terlihat)
400– 435 Ungu Kuning-Hijau
435 – 480 Biru Kuning
480 – 490 Biru-Hijau Orange 490 – 500 Hijau-Biru Merah 500 – 560 Hijau Merah lembayung 560 – 580 Kuning-Hijau Ungu
580 – 595 Kuning Biru
595 – 650 Orange Biru-Hijau 650 – 750 Merah Hijau-Biru
Pada kolorimetri yang ditentukan kadarnya adalah serapan cahaya pada larutan berwarna. Oleh karena itu, diperlukan suatu larutan dengan kadar tertentu yang diketahui dengan konsentrasi yang menaik dan membandingkan warnanya dengan senyawa yang hendak dianalisis. Pada warna yang sama, maka konsentrasinya adalah sama (Rooth dan Baschke, 1994).
Konjugasi beberapa gugus kromofor dengan gugus kromofor lain yang sama akan menyebabkan spektrum absorpsi senyawa hasil konjugasi tersebut sangat berbeda dengan spektrum absorpsi masing-masing gugus tunggalnya. Dari hasil konjugasi ini diperoleh kromofor baru. Energi yang dibutuhkan elektron untuk eksitasi menjadi berkurang dan absorpsi cahaya bergeser ke daerah panjang gelombang panjang. Jika jumlah gugus terkonjugasi cukup banyak, maka senyawa akan menjadi berwarna dan mengabsorpsi dalam daerah sinar tampak (Rooth dan Baschke, 1994).
Beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam analisis secara kolorimetri adalah selektif, sensitif, ada kesebandingan antara warna dengan konsentrasi, warna yang dihasilkan stabil, reprodusibel, dan larutan jernih (Vogel, 1994).
30