BAB II. PENELAHAAN PUSTAKA
G. Spektrofotometri UV-Vis
Spektrofotometri visibel adalah salah satu teknik analisis fisika-kimia yang mengamati tentang interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang 380-780 nm. Spektrofotometri UV-Vis lebih banyak digunakan untuk analisis kuantitatif daripada kualitatif karena melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis (Mulja dan Suharman, 1995).
Bila cahaya jatuh pada suatu senyawa, maka sebagian dari cahaya tersebut akan diserap oleh molekul-molekul sesuai dengan struktur dari molekul. Setiap senyawa memiliki tingkat energi yang spesifik. Bila cahaya yang mengenai senyawa memiliki energi yang sama dengan perbedaan energi antara keadaan tingkat dasar dan energi keadaan tereksitasi, maka elektron-elektron pada keadaan dasar akan dieksitasi ke tingkat energi eksitasi dan sebagian energi cahaya yang sesuai dengan panjang gelombang ini diserap. Frekuensi yang diserap setiap senyawa sangat spesifik karena perbedaan energi antara tingkat dasar dan tingkat eksitasi setiap senyawa juga spesifik (Sastrohamidjojo, 2001).
Interaksi antara senyawa yang mempunyai gugus kromofor dengan radiasi elektromagnetik pada daerah UV-Vis (200-800 nm) akan menghasilkan transisi elektromagnetik dan spectra absorbansi elektromagnetik. Jumlah radiasi
elektromagnetik yang diserap akan sebanding dengan jumlah molekul penyerapnya, sehingga spectra absorbansi dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Panjang gelombang cahaya UV-Vis lebih pendek daripada panjang gelombang radiasi inframerah. Spectrum visibel atau tampak mempunyai absorbansi antara 400-800 nm, sedangkan spectrum UV mempunyai absorbansi antara 100-400 nm. Kuantitas energi yang diserap oleh suatu senyawa berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi (Fessenden dan Fessenden, 1995).
Bila suatu molekul senyawa organik menyerap sinar UV atau tampak, maka di dalam molekul tersebut terjadi perpindahan (transisi elektron) dari berbagai jenis tingkat energi orbital dari molekul tersebut (Sastrohamidjojo, 2001). Absorbsi cahaya oleh suatu molekul merupakan suatu bentuk interaksi antara gelombang cahaya (foton) dan atom/molekul. Proses absorbsi cahaya UV- Vis berkaitan dengan promosi elektron dari satu orbital molekul dengan tingkat energi elektronik tertentu ke orbital lain dengan tingkat energi elektronik yang lebih tinggi.
Secara umum, ada tiga macam distribusi elektron dalam suatu senyawa organik yaitu orbital pi (π), sigma (σ) dan elektron tidak berpasangan (n). Apabila radiasi elektromagnetik mengenai molekul, maka akan terjadi eksitasi elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi yang dikenal sebagai orbital elektron antibonding (Mulja dan Suharman, 1995).
σ* ( a n t i- bon din g) π* ( a n t i- bon din g) n ( n on - bon din g) σ ( bon din g) π ( bon din g) e n e r gi
Gambar 8. Tingkat energi elektronik
Macam-macam transisi elektron yang terjadi adalah sebagai berikut.
a. Transisi σ → σ*. Transisi jenis ini terjadi pada orbital ikatan sigma. Energi yang dibutuhkan untuk transisi ini sangat besar, sesuai dengan sinar yang mempunyai frekuensi pada daerah ultraviolet vakum (<180 nm).
b. Transisi n → σ*. Jenis transisi ini terjadi pada senyawa organik jenuh yang mengandung atom-atom yang memiliki elektron bukan ikatan (ikatan n). energi yang diperlukan untuk transisi ini lebih kecil dari transisi σ→σ*, sehingga sinar yang diserap memiliki panjang gelombang lebih besar dari 200 nm. Pengaruh pelarut pada transisi jenis ini adalah pergesaran puncak absorbansi pada panjang gelombang yang lebih pendek dalam pelarut yang lebih polar. Pergesaran ini disebut pergesaran biru atau hipsochromic shift.
c. Transisi n → π* dan π → π*. Untuk memungkinkan terjadinya jenis transisi ini, maka molekul organik harus mempunyai gugus fungsional yang tidak jenuh sehingga ikatan rangkap dalam gugus tersebut memberikan orbital ikatan π yang diperlukan. Jenis transisi ini merupakan jenis yang paling sesuai untuk
analisis karena memiliki absorbansi pada 200-700 nm dan panjang gelombang ini secara teknis dapat diaplikasikan pada spektofotometer(Sastrohamidjojo, 2001).
Secara sederhana, komponen-komponen spektrofotometer berkas ganda dapat dijelaskan sebagai berikut.
a. Sumber radiasi
Sumber radiasi yang ideal untuk pengukuran serapan harus menghasilkan spektrum kontinyu dengan intensitas yang seragam pada keseluruhan kisaran panjang gelombang. Sumber radiasi cahaya tampak biasanya menggunakan lampu filament tungsten yang menghasilkan suatu sumber yang berpijar yang memancarkan radiasi terlihat pada daerah cahaya tampak pada panjang gelombang 400-700 nm. Sumber radiasi ultraviolet banyak menggunakan lampu hidrogen dan lampu deuterium, kedua lampu ini menghasilkan radiasi kontinu pada daerah panjang gelombang 180-350 nm (Sastrohamidjojo, 2001).
b. Monokromator
Ada dua alat untuk mengubah radiasi yang polikromatik menjadi monokromatik yaitu penyaring dan monokromator. Penyaring dibuat dari benda khusus yang hanya meneruskan radiasi pada daerah panjang gelombang tertentu dan menyerap radiasi dari panjang gelombang yang lain. Monokromator merupakan serangkaian alat optik yang menguraikan radiasi polikromatik menjadi panjang gelombang tunggalnya dan memisahkan panjang gelombang tersebut menjadi jalur yang sangat sempit (Sastrohamidjojo, 2001).
c. Tempat cuplikan
Tempat cuplikan biasa disebut sel atau kuvet. Untuk daerah ultraviolet biasanya menggunakan Quartz atau kuvet dari silica yang dilebur (Sastrohamidjojo, 2001), sedangkan untuk daerah cahaya tampak biasanya menggunkan Quartz atau gelas silikat (Skoog, Holler, and Nieman, 1998).
d. Detektor
Fungsi detektor adalah untuk mengubah sinyal radiasi yang diterima menjadi sinyal elektronik. Persyaratan-persyaratan penting untuk detektor adalah sensitivitas tinggi, waktu respon pendek, stabilitas panjang dan sinyal elektronik yang mudah diperjelas. Detektor yang digunakan dalam ultraviolet disebut detektor fotolistrik (Sastrohamidjojo, 2001).
Analisis 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 (I0) dengan intensitas radiasi yang ditransmisikan (It) dapat dijelaskan dengan hukum Lambert-Beer, sebagai berikut :
Dengan T = persen transmitan; I0 = intensitas radiasi yang datang; It = intensitas radiasi yang diteruskan; ε = daya serap molar (L.mol-1.cm-1); c = konsentrasi (mol/L); b = panjang sel (cm); A = serapan.
c b
Io
It
T
=
=10
−ε. . c b T A=log1 =ε. .Jika konsentrasi (c) dalam mol/L dan panjang sel dalam cm, persamaannya menjadi
A = ε.b.c
Jika konsentrasi (c) dalam g/L, persamaannya menjdi A = a.b.c
Jika a adalah daya serap, hubungan dengan daya serap molar ditunjukkan dengan persamaan
ε = a.M
Dimana M adalah bobot molekul.
(Silverstein, 1991) Daya serap (L/g/cm) adalah absorbansi dari 1 g/L larutan dalam sel dengan panjang 1 cm. Serapan jenis (A 1%, 1 cm) adalah serapan dari larutan 1 % zat terlarut dalam sel dengan ketebalan 1 cm. Harga serapan jenis pada panjang gelombang tertentu dalam suatu pelarut merupakan sifat dari zat terlarut (Anonim, 1995). Hubungannya dengan daya serap ditunjukkan dengan persamaan
wt mol cm A a= = ε 10 ) 1 %, 1 ( (Clarke, 1986)
Kromofor merupakan group kovalen yang tidak jenuh (unsaturated) yang bertanggung jawab atas serapan elektron, contoh: C=C, C=O, NO2. auksokrom adalah saturated group yang mempunyai elektron bebas, ketika tertarik oleh kromofor, panjang gelombang dan intensitas serapan dapat berubah, contoh: -OH, -Cl, NH2. Pergeseran batokromik adalah pergeseran serapan ke panjang
gelombang yang lebih panjang karena penggantian (substitusi) atau efek pelarut (pergeseran merah). Pergeseran hipokromik adalah pergeseran serapan ke apnjang gelombang yang lebih pendek karena penggantian (substitusi) atau efek pelarut (pergeseran biru). Efek hipokromik adalah peningkatan intensitas serapan. Efek hipokromik adalah penurunan intensitas serapan (Silverstein, 1991).