spektrofotometer uv vis

Spektrofotometri Ultraviolet
2.2.1 Teori Spektrofotometri Ultraviolet
Spektrofotometri serapan merupakan pengukuran suatu interaksi antara
radiasi elektromagnetik dan molekul atau atom dari suatu zat kimia. Teknik yang
sering digunakan dalam analisis farmasi meliputi spektrofotometri ultraviolet,
cahaya tampak, infra merah dan serapan atom. Jangkauan panjang gelombang
untuk daerah ultraviolet adalah 190-380 nm, daerah cahaya tampak 380-780 nm,
daerah infra merah dekat 780-3000 nm, dan daerah infra merah 2,5-40 μm atau
4000-250 cm-1 ( Ditjen POM, 1995).
Radiasi ultraviolet dan sinar tampak diabsorpsi oleh molekul organik
aromatik, molekul yang mengandung elektron-π terkonyugasi dan atau atom yang
mengandung elektron-n, menyebabkan transisi elektron di orbital terluarnya dari
tingkat energi elektron dasar ke tingkat energi elektron tereksitasi lebih tinggi.
Besarnya serapan radiasi tersebut sebanding dengan banyaknya molekul analit
yang mengabsorpsi sehingga dapat digunakan untuk analisis kuantitatif
(Satiadarma, 2004).
Gugus fungsi yang menyerap radiasi di daerah ultraviolet dekat dan daerah
tampak disebut khromofor dan hampir semua khromofor mempunyai ikatan tak
jenuh. Pada khromofor jenis ini transisi terjadi dari π → π *, yang menyerap pada
λmax kecil dari 200 nm (tidak terkonyugasi), misalnya pada >C=C< dan -C≡C-.
Khromofor ini merupakan tipe transisi dari sistem yang mengandung elektron π
pada orbital molekulnya. Untuk senyawa yang mempunyai sistem konyugasi,
xx
perbedaan energi antara keadaan dasar dan keadaan tereksitasi menjadi lebih kecil
sehingga penyerapan terjadi pada panjang gelombang yang lebih besar.
Gugus fungsi seperti –OH, -NH2 dan –Cl yang mempunyai elektron-elektron
valensi bukan ikatan disebut auksokhrom yang tidak menyerap radiasi pada
panjang gelombang lebih besar dari 200 nm, tetapi menyerap kuat pada daerah
ultraviolet jauh. Bila suatu auksokhrom terikat pada suatu khromofor, maka pita
serapan khromofor bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang (efek
batokhrom) dengan intensitas yang lebih kuat. Efek hipsokhrom adalah suatu
pergeseran pita serapan ke panjang gelombang lebih pendek, yang sering kali
terjadi bila muatan positif dimasukkan ke dalam molekul dan bila pelarut berubah
dari non polar ke pelarut polar (Dachriyanus, 2004).
Secara eksperimental, sangat mudah untuk mengukur banyaknya radiasi yang
diserap oleh suatu molekul sebagai fungsi frekuensi radiasi. Suatu grafik yang
menghubungkan antara banyaknya sinar yang diserap dengan frekuensi (atau
panjang gelombang) sinar merupakan spectrum absorpsi. Transisi yang
dibolehkan (allowed transition) untuk suatu molekul dengan struktur kimia yang
berbeda adalah tidak sama ssehingga spectra absorpsinya juga berbeda. Dengan
demikian, spectra dapat digunkan sebagai bahan informasi yang bermanfaat untuk
analisis kualitatif. Banyaknya sinar yang diabsorpsi pada panjang gelombang
tertentu sebanding dengan banyaknya molekul yang menyerap radiasi, sehingga
spectra absorpsi juga dapat digunakan untuk analisis kuantitatif (Gandjar dan
Rohman,2007).
Hal–hal yang harus diperhatikan dalam analisis spektofotometri ultraviolet
a.
xxi
Pemilihan panjang gelombang maksimum
Panjang gelombang yang digunakan untuk analisis kuantitatif adalah
panjang gelombang dimana terjadi serapan maksimum. Untuk memperoleh
panjang gelombang serapan maksimum, dilakukan dengan membuat kurva
hubungan antara absorbansi dengan panjang gelombang dari suatu larutan baku
pada konsentrasi tertentu.
b.
Pembuatan Kurva Kalibrasi
Dibuat seri larutan baku dari zat yang akan dianalisis dengan berbagai
konsentrasi. Masing – masing absorbansi larutan dengan berbagai konsentrasi
diukur, kemudian dibuat kurva yang merupakan hubungan antara absorbansi
dengan konsentrasi. Bila hukum Lambert-Beer terpenuhi maka kurva kalibrasi
berupa garis lurus.
c.
Pembacaan absorbansi sampel atau cuplikan
Absorbansi yang terbaca pada spektrofotometer hendaknya antara 0,2
sampai 0,6. Anjuran ini berdasarkan anggapan bahwa pada kisaran nilai
absorbansi tersebut kesalahan fotometrik yang terjadi adalah paling minimal
(Gandjar dan Rohman, 2007).
2.2.2 Hukum Lambert Beer
Menurut Hukum Lambert, serapan berbanding lurus terhadap ketebalan sel
yang disinari. Menurut Hukum Beer, yang hanya berlaku untuk cahaya
monokromatik dan larutan yang sangat encer, serapan berbanding lurus dengan
konsentrasi (banyak molekul zat). Kedua pernyataan ini dapat dijadikan satu
dalam Hukum Lambert-Beer, sehingga diperoleh bahwa serapan berbanding lurus
terhadap konsentrasi dan ketebalan sel, yang dapat ditulis dalam persamaan:
A = a.b.c g/liter atau A = ε . b. C mol/liter
xxii
Dimana: A = serapan (tanpa dimensi)
a = absorptivitas ( g-1 cm-1)
b = ketebalan sel (cm)
C = konsentrasi(g. l-1)
ε = absorptivitas molar ( M-1cm-1)
Jadi dengan Hukum Lambert-Beer konsentrasi dapat dihitung dari
ketebalan sel dan serapan. Absorptivitas merupakan suatu tetapan dan spesifik
untuk setiap molekul pada panjang gelombang dan pelarut tertentu.
Menurut Roth dan Blaschke (1981), absorptivitas spesifik juga sering
digunakan sebagai ganti absorptivitas. Harga ini memberikan serapan larutan 1%
(b/v) dengan ketebalan sel 1 cm, sehingga dapat diperoleh persamaan:
1
A = A1 . b . C
1
Dimana: A1 = absorptivitas spesifik (ml g-1 cm-1)
b = ketebalan sel (cm)
C = konsentrasi senyawa terlarut (g/100 ml larutan)
2.2.3 Penggunaan Spektrofotometri Ultraviolet
Pada umumnya spektrofotometri ultraviolet dalam analisis senyawa organik
digunakan untuk:
1. Menentukan jenis khromofor, ikatan rangkap yang terkonyugasi dan
auksokhrom dari suatu senyawa organik
xxiii
2. Menjelaskan informasi dari struktur berdasarkan panjang gelombang
serapan maksimum suatu senyawa
3. Mampu menganalisis senyawa organik secara kuantitatif dengan
menggunakan hukum Lambert-Beer (Dachriyanus, 2004).
Analisis kualitatif
Kegunaan spektrofotometri ultraviolet dalam analisis kualitatif sangat
terbatas, karena rentang daerah radiasi yang relatif sempit hanya dapat
mengakomodasi sedikit sekali puncak absorpsi maksimum dan minimum, karena
itu identifikasi senyawa yang tidak diketahui, tidak memungkinkan.
Penggunaannya terbatas pada konfirmasi identitas dengan menggunakan
parameter panjang gelombang puncak absorpsi maksimum, λ max, nilai
absorptivitas, a, nilai absorptivitas molar, ε, atau nilai ekstingsi, A1%, 1
cm,
yang
spesifik untuk suatu senyawa yang dilarutkan dalam suatu pelarut dan pH tertentu
(Satiadarma, 2002).
Analisis Kuantitatif
Penggunaan utama spektrofotometri ultraviolet adalah dalam analisis
kuantitatif. Apabila dalam alur spektrofotometer terdapat senyawa yang
mengabsorpsi radiasi, akan terjadi pengurangan kekuatan radiasi yang mencapai
detektor. Parameter kekuatan energi radiasi khas yang diabsorpsi oleh molekul
adalah absorban (A) yang dalam batas konsentrasi rendah nilainya sebanding
dengan banyaknya molekul yang mengabsorpsi radiasi dan merupakan dasar
analisis kuantitatif. Penentuan kadar senyawa organik yang mempunyai gugus
khromofor dan mengabsorpsi radiasi ultraviolet-sinar tampak, penggunaannya
xxiv
cukup luas. Konsentrasi kerja larutan analit umumnya 10 sampai 20 μg/ml, tetapi
untuk senyawa yang nilai absorptivitasnya besar dapat diukur pada konsentrasi
yang lebih rendah. Senyawa yang tidak mengabsorpsi radiasi ultraviolet-sinar
tampak dapat juga ditentukan dengan spektrofotometri ultraviolet-sinar tampak,
apabila ada reaksi kimia yang dapat mengubahnya menjadi khromofor atau dapat
disambungkan dengan suatu pereaksi khromofor (Satiadarma, 2004).
Analisis kuantitatif secara spektrofotometri dapat dilakukan dengan
metode regresi dan pendekatan.
1. Metode Regresi
Analisis kuantitatif dengan metode regresi yaitu dengan menggunakan
persamaan garis regresi yang didasarkan pada harga serapan dan konsentrasi
standar yang dibuat dalam beberapa konsentrasi, paling sedikit menggunakan 5
rentang konsentrasi yang meningkat yang dapat memberikan serapan yang linier,
kemudian diplot menghasilkan suatu kurva yang disebut dengan kurva kalibrasi.
Konsentrasi suatu sampel dapat dihitung berdasarkan kurva tersebut.
2. Metode Pendekatan
Analisis kuantitatif dengan cara ini dilakukan dengan membandingkan serapan
standar yang konsentrasinya diketahui dengan serapan sampel. Konsentrasi
sampel dapat dihitung melalui rumus perbandingan C= As.Cb/Ab dimana As=
serapan sampel, Ab= serapan standar, Cb= konsentrasi standar, dan
konsentrasi sampel (Holme dan Peck, 1983).
xxv
C=
2.2.4 Peralatan Untuk Spektrofotometri
Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitans atau serapan
suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Alat ini terdiri dari spektrometer
yang menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan
fotometer sebagai alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang
diabsorpsi (Khopkar, 1990; Day and Underwood, 1981).
Unsur-unsur terpenting suatu spektrofotometer ditunjukkan secara
skematik dalam gambar berikut:
Sumber
Monokromator
1
2
Kuvet
Detektor
3
4
Bagian optik
Bagian listrik
Penguat
5
Pembacaan,
pengamatan
6
Berikut ini adalah uraian bagian-bagian spektrofotometer:
1. Sumber-sumber lampu; lampu deutrium digunakan untuk daerah UV pada
panjang gelombang dari 190-350 nm, sementara lampu halogen kuarsa atau
lampu tungsten digunakan untuk daerah visibel (pada panjang gelombang
antara 350-900 nm).
xxvi
2. Monokromator:
digunakan
untuk
memperoleh
sumber
sinar
yang
monokromatis. Alatnya dapat berupa prisma ataupun grating. Untuk
mengarahkan sinar monokromatis yang diinginkan dari hasil penguraian.
3. Kuvet: Pada pengukuran didaerah tampak, kuvet kaca atau kuvet kaca corex
dapat digunakan, tetapi untuk pengukuran pada daerah UV kita harus
menggunakan sel kuarsa karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini.
Umumnya tebal kuvet adalah 10 mm, tetapi yang lebih kecil ataupun yang
lebih besar dapat digunakan. Sel yang biasa digunakan berbentuk persegi,
tetapi bentuk silinder dapat juga digunakan. Kuvet yang bertutup digunakan
untuk pelarut organik. Sel yang baik adalah kuarsa atau gelas hasil leburan
yang homogen.
4. Detektor: Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap
cahaya pada berbagai panjang gelombang.
5. Suatu amplifier (penguat) dan rangkaian yang berkaitan yang membuat isyarat
listrik dapat untuk diamati.
6. Sistem pembacaan yang memperlihatkan besarnya isyarat listrik (Khopkar,
1990; Rohman, 2007; Day and Underwood, 1981).