Abstrak
Luminisensi adalah suatu peristiwa ketika suatu bahan dapat menyerap cahaya dan dapat mengemisikan kembali cahaya tersebut. Terdapat dua macam jenis luminisensi diantaranya fluroesensi dan juga Phosporesensi. Fluorosensi merupakan proses dimana akan terjadi emisi langsung setelah proses absorbansi dari bahan, sedangan untuk phosporesensi cahaya yang do absorbsi akan disimpan terlebih dahulu. Baru beberpa waktu setelah itu di emisikan. Bahan uang dapat dujian berupa bahan organik, anorganik. Dan juga bahan hybrid. Bahan organic bahan yang penyusunnya terdapat monomer karbon (C), hydrogen (H) dan oksigen (O), sedangan bahan nonorganic merupakan bahan yang penyusunnya tidak terdapat unsur karbon, hirogen ataupun oksigen. Contoh bahan organic disini adalah nilre red. Pada percobaan spektroskopi fluoresensi kita dapat melihat apakah bahan tersebut fluoresens atau tidak, suatu bahan dikatakan fluoresens apabila dia dapat mengemisikan kembali cahaya yang diserapnya. Oleh karena itu akan dapat terjadi emisi panjang gelombang cahaya pengeksitasinya harus lebih kecil dari panjang gelombang absorbansi bahan, agar didapat energy pengeksitasi sesuai dengan energy gap. Contoh bahan fluoresens adalah nile red dan comarin 1, sedangkan yang bukan contohnya adalah bahan pewarna makanan hijau.
Abstract
Luminisense happens when a material can absorb light and can re-emit the light. There are two types of luminisensi, Fluorescence and also Phosporesensi. Fluorescence is the process by which emissions will occur immediately after the absorbance of the material, whereas phosporesensi light absorption will be saved first, and will be emitted later. Materials tested can be organic, inorganic. And also the hybrid material. Organic material contained monomer constituent materials of carbon (C), hydrogen (H) and oxygen (O), whereas nonorganic materials are materials that are not constituent elements of carbon, oxygen or hydrogen. Examples of organic material here is Nile red. In fluorescence spectroscopy experiments we can see if the material is fluorescent or not, the material is fluorescence when the sample able to emit the absorbed light. Therefore emission occur when emission wavelength of light source smaller than the wavelength of the absorbance of the material, in order to obtain excitation energy corresponding to the energy gap. An example materials are Nile red fluorescence and Comarin 1, while the example is not a matter of green food coloring.
BAB 1 PENDAHULUAN
I.I LATAR BELAKANG
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau pratikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang dimana “cahaya tampak” digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang seiring teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya tamoak, tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik seperti gelombang mikro, gelombang radio, elektron, fonon, gelombang suara, sinar x, dan lain sebagainya.
Spektroskopi umunya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk mengidentifikasikan suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat untuk merekam spektrum disebut spectrometer. Spektroskopi juga digunakan secara intensif dalam astronomi dan penginderaan jarak jauh. Kebanyakan teleskop-teleskop besar mempunyai spektrograf yang digunakan untuk mengukur komposisi kimia dan atribut fisik lainnya dari suatu objek astronomi atau untuk mengukur komposisi kimia dan atribut fisik lainnya dari suatu objek astronomi atau untuk mengukur kecepatan objek astronomi atau untuk mengukur kcepatan objek astronomi berdasarkan pergeran Doppler garis-garis spectral. Salah satu jenis spektroskopi adalah spektroskopi fluoresensi.
Spektroskopi fluoresensi merupakan suatu metode yang didasarkan pada penyerapan energi oleh suatu materi sama seperti spektroskopi lainnya. Bedanya terletak pada energi yang dibebaskannya setelah terjadi peristiwa eksitasi. Dengan spektroskopi fluoresensi, energi yang dipancarkan lebih kecil dari energi untuk eksitasi, karena sebagian energi
yang digunakan misalnya untuk getaran (vibrasi). Akibat panjang gelombang untuk eksitasi berbeda dengan panjang gelombang untuk pancaran (emisi) dan perubahan panjang gelombang.
I.2 TUJUAN MAKALAH
Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengetahui pengertian dari spektroskopi fluresensi, alat yang digunakan, prinsip penggunaannya, dan manfaat (penerapan) dalam mengidentifikasi berbagai jenis sampel.
I.3 RUMUSAN MASALAH
a. Pengertian dari spektroskopi fluoresensi b. Alat yang digunakan spektroskopi fluoresensi c. Prinsip spektroskopi fluoresensi
d. Manfaat (penerapan) dalam mengidentifikasi berbagai jenis sampel dari spektroskopi fluoresensi
BAB II
II.1 Spektroskopi Luminesensi
Penyerapan energi oleh molekul memungkinkan terjadinya Eksitasi, Fluoresensi, dan Fosforesensi. Banyak senyawa kimia memiliki sifat luminensi (dapat dieksitasikan oleh cahaya dan memancarkan kembali sinar dengan panjang gelombang sama atau berbeda dengan semula). Ada dua peristiwa luminensi yaitu Fluorosensi dan Fosforesensi
II.2 Spektroskopi Fosforesensi
Spektroskopi fosforesensi merupakan salah satu metode dari fenomena luminesensi, dimana cahaya dipancarkan setelah terjadinya penyerapan energi dari radiasi gelombang pendek, pemancaran cahaya masih diteruskan beberapa saat walaupun radiasi gelombang pendek sudah berhenti menyinarinya. Istilah ini disebut juga dengan after glow.
II.3 Spektroskopi Flouresensi
Spektroskopi fluoresensi merupakan suatu prosedur yang menggunakan pengukuran intensitas cahaya fluoresensi yang dipancarkan oleh zat uji dibandingkan dengan yang dipancarkan oleh suatu baku tertentu. Pada umumnya cahaya yang diemisikan oleh larutan berfluoresensi mempunyai intensitas maksimum pada panjang gelombang yang biasanya 20 nm hingga 30 nm lebih panjang dari panjang gelombang radiasi eksitasi (gelombang pita penyerapan sinar yang membangkitkannya). Emisi cahaya terjadi karena proses absorbsi cahaya oleh atom yang mengakibatkan keadaan atom tereksitasi. Keadaan atom yang tereksitasi akan kembali keadaan semula dengan melepaskan energi yang berupa cahaya (deeksitasi). Fluoresensi spektroskopi menggunakan foton energi yang lebih tinggi untuk merangsang sampel, yang kemudian akan memancarkan foton energi yang lebih rendah.
Gambar 1. Spektroskopi Flouresensi
1. Sumber energi eksitasi
Lampu merkuri relatif stabil dan memancarkan energi terutama pada panjang gelombang diskret. Lampu tungsten memberikan energi kontinyu di daerah tampak. Lampu pancar xenon bertekanan tinggi seringkali digunakan pada spektrofluorometer karena alat tersebut merupakan sebuah sumber dengan intensitas tinggi yang menghasilkan energi kontinyu dengan intensitas tinggi dari ultraviolet sampai inframerah.
2. Kuvet untuk sample
Sel spesimen yang digunakan dalam pengukuran fluoresensi dapat berupa tabung bulat atau sel empat persegi panjang (kuvet), sama seperti yang digunakan pada spektrofotometri resapan, terkecuali keempat sisi vertikalnya dipoles. Bila panjang gelombang untuk eksitasi di atas 320nm dapat digunakan kuvet dari gelas, akan tetapi untuk eksitasi pada panjang gelombang yang lebih pendek digunakan kuvet dari silika. Kuvet tidak boleh berfluoresensi dan tidak boleh tergores karena dapat menghamburkan.
3. Detektor
Pada umumnya, detektor ditempatkan di atas sebuah poros yang membuat sudut 90o dengan berkas eksitasi. Geometri sudut siku ini memungkinkan
radiasi eksitasi menembus spesimen uji tanpa mengkontaminasi sinyal luaran yang diterima oleh detektor fluoresensi. Akan tetapi tidak dapat dihindarkan detektor menerima sejumlah radiasi eksitasi sebagai akibat sifat menghamburkan yang ada pada larutan itu sendiri atau jika adanya debu atau padatan lainnya. Untuk menghindari hamburan ini maka digunakan instrument yang bernama filter.
Fluorimetri adalah metode analisa yang erat hubungannya dengan spektrofotometri. Energi yang diserap oleh molekul untuk transisi elektronik ke level energi yang lebih tinggi (first excited singlet) harus dilepaskan kembali pada waktu kembali ke level energi terendah (ground singlet). Energi yang dilepaskan ini dapat berupa panas dan untuk beberapa molekul tertentu sebagian dari energi yang diserap dipancarkan kembali berupa cahaya (fluoresensi). Apabila terjadi transisi dari ”first excited singlet” ke ”lowest triplet state” (intersystem crossing), maka elektronik state disebut fosforesensi. Umur dari fosforesensi (triplet state) lebih lama (10-4detik sampai beberapa hari). Jika dibandingkan dengan fluoresensi
(singlet excited state) yaitu sekitar 10-8 detik. Transisi energi yang terjadi pada
waktu eksitasi (absorbsi), fluoresensi dan fosforesensi dapat dilihat pada diagram berikut :
Gambar 2. Diagram transisi energi dari eksitasi, fluoresensi dan fosforesensi
Dimana : G = Ground Singlet LAS = Lintas Antar Sistem
S1 = First Excited Singlet (Intersystem Crossing)
S2 = Second Excited Singlet
T2 = Excited Triplet
C. Spektrum Eksitasi (Peresapan) dan Fluoresensi (Emisi)
Maksimum dari spektrum fluoresensi setelah pada panjang gelombang yang lebih panjang jika dibandingkan dengan maksimum dari spektrum eksitasi. Ini disebabkan karena perbedaan energi dari excited state dan ground state pada waktu absorbsi lebih besar dari proses emisi. Teoritis, secara keseluruhan kedua spektrum tersebut merupakan bayangan cermin seperti terlihat pada diagram berikut:
Gambar 3. Hubungan spektrum eksitasi dengan spektrum emisi II.4 Bahan Organik
Senyawa Organik didefinisikan sebagai senyawa yang dibangun oleh unsur karbon sebagai kerangka utamanya yang mengikat unsur non logam yang lain (hidrogen, oksigen, nitrogen). Senyawa-senyawa ini umumnya berasal dari makhluk hidup atau yang terbentuk oleh makhluk hidup (organisme). Definisi lain Senyawa organik adalah senyawa yang mengandung karbon dan hidrogen beserta dengan elemen lainnya (misalnya nitrogen dan oksigen). CO, CO2, O2 bukan
senyawa organik karena tidak mengandung atom hidrogen. Kromofor organik memiliki ikatan konjugasi (perulangan ikatan rangkap-tunggal) sehingga dapat menyerap cahaya tampak. Serapan ahaya tampak tersebut berkaitan dengan transisi elektronik yang terjadi pada bahan kromofor. Selain itu, molekul kromofor organik umunya memiliki atom hidrogen yang bermuatan parsial positif dan gugus atom bermuatan parsial negatif. Dengan demikian dimungknkan terjadi interaksi antara dua molekul kromofor atau interaksi antara molekul kromofr dan
molekul pelarut. Perubahan medium dapat memiliki efek terhadap konformasi molekul.
II.5 Bahan Anorganik
Senyawa Anorganik adalah senyawa-senyawa yang tidak disusun dari atom karbon, umumnya senyawa ini ditemukan di alam. Banyak senyawa anorganik merupakan senyawa ionik, yang terdiri dari anion dan kation yang bergabung dengan adanya ikatan ion . beberapa contoh senyawa ini seperti garam dapur (Natrium klorida) dengan lambang NaCl, alumunium hidroksida yang dijumpai pada obat maag, memiliki lambang Al(OH)3. Senyawa anorganik dapat
diklasifikasikan sebagai senyawa bentuk oksida asam basa dan bentuk garam, Senyawa oksida merupakan senyawa yang dibentuh oleh atom oksigen dengan atom lainnya. Keberadaan atom oksigen sebagai penciri senyawa oksida.
II.6 Polimer Hibrid (organik + anorganik)
Polimer hibrid merupakan gabungan antara polimer organik dan anorganik. Penggabungan tersebut mengkombinasikan sifat unggul dari komponen organik dan anorganik sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.Contohnya bahan lampu hemat energi yang dapat disintetik dan diperbaharui.
BAB III PEMBAHASAN III.1 Bahan Organik
Gambar 4. Sampel Organik Nile Red
Nile red merupakan sebuah senyawa yang sangat fluorescent, dan bisa dilarutkan dalam beberapa pelarut, dan menghasilkan larutan dengan berbagai macam warna. Nile red bersifat berbeda bergantung pada lingkungan ataupun pelarut, sifatnya ini ditunjukkan melalui emisi cahaya di bagian diskrit dari spectrum cahaya.
Gambar 5. Gugus Fungsi Nile Red
Gambar 6. Nile Red dalam DCM
Bahan organik yang digunakan disini adalah bahan Nile red yang terdiri dari beberapa jenis, bergantung panjang gelombang absorbansinya. Nile red yang digunakan disini berwarna merah muda dimana ahan ini dapat melakukan emisi pada saat panjang gelombang 600 nm – 700nm. Hal ini dapat pula dilihat dari grafik pada Gambar.6 bahwa terdapat puncak emisi disekitar panjang gelombang
±645nm . Emisi dapat terjadi ketika energi pengeksitasi dari sumber cahaya
lebih besar dibandingkan dengan energi gap dari bahan tersebut. Disini perbandingan dapat dilihat pada panjang gelombang, emisi akan terjadi ketika panjabg gelombang cahaya pengeksitasi lebih kecil dibandingkan panjang gelombang bahan dapat mengalami absorbansi ini didasarkan pada rumus :
E=h . c
λ
Cahaya yang digunakan pada saat percobaan untuk gambar 6 adalah cahaya biru yang memiliki panjang gelombang sekitar 450 nm. Jadi dari hasil percobaan dapat dikatakan bahwa Nile red dapat melakukan melakukan emis ketika diberikan cahaya pengeksitasi biru, dan nile red merupakan bahan fluoresens.
III.2 Bahan Anorganik
Senyawa Anorganik adalah senyawa-senyawa yang tidak disusun dari atom karbon, umumnya senyawa ini ditemukan di alam. Banyak senyawa anorganik merupakan senyawa ionik, yang terdiri dari anion dan kation yang bergabung dengan adanya ikatan ion . beberapa contoh senyawa ini seperti garam dapur (Natrium klorida) dengan lambang NaCl, alumunium hidroksida yang dijumpai pada obat maag, memiliki lambang Al(OH)3.
Senyawa anorganik dapat diklasifikasikan sebagai senyawa bentuk oksida asam basa dan bentuk garam,
Senyawa oksida merupakan senyawa yang dibentuh oleh atom oksigen dengan atom lainnya. Keberadaan atom oksigen sebagai penciri senyawa oksida.
Senyawa anorganik yang bersifat fluoresensi, seperti CaWO4 (kalsium tungstat),
CaCO3 (kalsium karbonat), SiO2 (Silikon Dioksida), dan ZnSiO4 (zircon).
Jika panjang gelombang terjadinya absorbansi dari senyawa tersebut lebih tinggi daripada panjang gelombang pengeksitasinya, maka akan terjadi emisi yang artinya bahwa senyawa tersebut bersifat fluoresensi.
III.3 Polimer Hibrid ( polimer organic + anorganic )
Polimer hibrid merupakan gabungan antara polimer organik dan anorganik. Penggabungan tersebut mengkombinasikan sifat unggul dari komponen organik dan anorganik sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi.
Polimer hibrid dengan dopan coumarin 1 mengeluarkan emisi biru, Coumarin 6 mengeluarkan emisi hijau, dan nile red mengeluarkan emisi merah. Jika ketiga kromofor tersebut dicampurkan emisi mencangkup seluruh daerah cahaya tampak. Pada komposisi tertentu dapat dihasilkan emisi putih.
KESIMPULAN
Keuntungan dari analisis fluoresensi adalah kepekaan yang baik karena : 1. Intensitas dapat diperbesar dengan menggunakan sumber eksitasi yang
tepat
2. Detektor yang digunakan seperti tabung pergandaan foto sangat peka 3. Pengukuran energi emisi lebih tepat daripada energi terabsorbsi
Terdapat dua jenis luminensi yaitu phosporensi dan juga fluoresensi, fluoresensi adalah ketika cahaya diemisikan seketika ketika cahaya diserap, sedangkan phosporesensi ketika caha yang diserap disimpan terlebih dahulu baru diemisikan. Suatu bahan dikatakan fluoresens ketika dapat mengemisikan cahaya yang diserap.
DAFTAR PUSTAKA
• Made, Joni . 2007. Diktat Mata Kuliah Pengantar Biospektroskopi. Jatinangor; Unpad
• Tim Penyusun. 2007 . Modul Kuliah Spektroskopi . Yogyakarta; Universitas Sanata Dharma
• P. Pitriana, R. Hidayati, D. Purba, N. Syakir, F. Fitrilawati, Herman, R. Hidayat, Preparation and Characterization of Hybrid Inorganic-Organic Polymer, International Seminar on Chemistry 2008 , Bandung 30-31 October 2008303.
• F. Fitrilawati, Indra Masruri, N. Syakir, P. Pitriana, R. Hidayat,”Pembuatan Bahan Luminesen Berbasiskan Polimer Hibrid dengan Dopan RGB Organik Untuk Aplikasi Lampu Flouresen Padat”, Prosiding Seminar Nasional Energi 2010, Jatinangor 3 November 2010 (2010) (ISSN 2087-7471).
• Norman Syakir, Fitrilawati, Indra Masruri dan Rahmat Hidayat, "Prototipe Lampu Flouresen Padat Berbasis Polimer Hibrid dan Karakterisasinya", Prosiding Seminar Nasional Energi 2010, Jatinangor 3 November 2010 (2010) (ISSN 2087-7471).
• Allen, Brett. 2005. Enccapsulation and Enzyme Medicated Release of Molecular Cargo inPolysulfide nanoparticles;United states
• Jamil, Nur Annisa. 2013. Ekstraksi Dan Hasil Ekstraksi Dan Penentuan Kadarion Aluminium Hasil Ekstraksidari Abu Terbang (Fly Ash) Batubara. Jember: Universitas Jember
• Anonim. 2013. http://www.ilmukimia.org/2013/04/kimia-anorganik.html. Diakses pada hari Rabu, 22 Oktober 2014 pukul 10:06 WIB.
• Listyono, Giegie Marchlina. 2012.
https://www.scribd.com/doc/87010479/3-BAB-II . Diakses pada hari Rabu, 22 Oktober 2014 pukul 11:12 WIB.
MAKALAH SPEKTROSKOPI LUMINISENSI
Makalah ini Disusun untuk Memenuhi
Ujian Tengah Semester Mata Kuliah Spektroskopi Molekul
Disusun Oleh : KELOMPOK 2 Miranda Savitri 140310120020 Anggia Erdienzy 140310120026 Winna Prasita P 140310120044 DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN
