SPEKTROFOTOMETER
SPEKTROFOTOMETER
Spektrofotometer merupakan
alat yang digunakan untuk mengukur absorbansi dengan cara melewatkan cahaya
dengan panjang gelombang tertentu pada suatu obyek kaca atau kuarsa yang
disebut kuvet. Sebagian dari cahaya tersebut akan diserap dan sisanya akan
dilewatkan. Nilai absorbansi dari cahaya yang dilewatkan akan sebanding dengan
konsentrasi larutan di dalam kuvet.
Jenis-jenis
Spektrofotometer dibagi
menjadi dua jenis yaitu spektrofotometer single-beam dan spektrofotometer
double-beam Perbedaan kedua jenis spektrofotometer tersebut hanya pada
pemberian cahaya, dimana pada single-beam, cahaya hanya melewati satu arah
sehingga nilai yang diperoleh hanya nilai absorbansi dari larutan yang
dimasukan. Berbeda dengan single-beam, pada spektrofotometer double-beam, nilai
blanko dapat langsung diukur bersamaan dengan larutan yang diinginkan dalam
satu kali proses yang sama. Prinsipnya adalah dengan adanya chopper yang akan
membagi sinar menjadi dua, dimana salah satu melewati blanko (disebut juga
reference beam) dan yang lainnya melewati larutan (disebut juga sample beam).
Dari kedua jenis spektrofotometer tersebut, spektrofotometer double-beam
memiliki keunggulan lebih dibanding single-beam, karena nilai absorbansi
larutannya telah mengalami pengurangan terhadap nilai absorbansi blanko. Selain
itu, pada single-beam, ditemukan juga beberapa kelemahan seperti perubahan
intensitas cahaya akibatfluktuasi voltase.
Spektrofotometri merupakan
salah satu metode dalam kimia analisis yang digunakan untuk menentukan
komposisi suatu sampel baik secara kuantitatif dan kualitatif yang didasarkan
pada interaksi antara materi dengan cahaya. Peralatan yang digunakan dalam
spektrofotometri disebut spektrofotometer. Cahaya yang dimaksud dapat berupa
cahaya visibel, UV dan inframerah, sedangkan materi dapat berupa atom dan
molekul namun yang lebih berperan adalah elektron valensi.
Dalam interaksi materi dengan cahaya
atau radiasi elektromagnetik, radiasi elektromagnetik kemungkinanan
dihamburkan, diabsorbsi atau dihamburkan sehingga dikenal adanya spektroskopi
hamburan, spektroskopi absorbsi ataupun spektroskopi emisi.
Pengertian spektroskopi dan
spektrofotometri pada dasarnya sama yaitu di dasarkan pada interaksi antara
materi dengan radiasi elektromagnetik. Namun pengertian spektrofotometri lebih
spesifik atau pengertiannya lebih sempit karena ditunjukan pada interaksi
antara materi dengan cahaya (baik yang dilihat maupun tidak terlihat).
Sedangkan pengertian spektroskopi lebih luas misalnya cahaya maupun medan
magnet termasuk gelombang elektromagnetik.
Radiasi elektromagnetik memiliki
sifat ganda yang disebut sebagai sifat dualistik cahaya yaitu:
1) Sebagai gelombang
2) Sebagai partikel-partikel
energi yang disebut foton.
Karena sifat tersebut maka beberapa
parameter perlu diketahui misalnya panjang gelombang, frekuensi dan energi tiap
foton. Panjang gelombang (l) didefinisikan sebagai jarak antara dua puncak.
Dari 4 jenis spektrofotometri
ini (UV, Vis, UV-Vis dan Ir) memiliki prinsip kerja yang sama yaitu “adanya interaksi
antara materi dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu”.
Perbedaannya terletak pada panjang gelombang yang digunakan.
Secara sederhana Instrumen
spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari :
sumber cahaya – monokromator
– sel sampel – detektor – read out (pembaca).
Fungsi masing-masing bagian:
1. Sumber sinar polikromatis
berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang
panjang gelombang. Untuk sepktrofotometer
· UV menggunakan lampu deuterium atau
disebut juga heavi hidrogen
· VIS menggunakan lampu tungsten yang
sering disebut lampu wolfram
· UV-VIS menggunan photodiode yang telah
dilengkapi monokromator.
· Infra merah, lampu pada panjang
gelombang IR.
2. Monokromator berfungsi
sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari
sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monaokromatis. Jenis monokromator yang
saat ini banyak digunakan adalan gratting atau lensa prisma dan filter optik.
Jika digunakan grating maka
cahaya akan dirubah menjadi spektrum cahaya. Sedangkan filter optik berupa
lensa berwarna sehingga cahaya yang diteruskan sesuai dengan warnya lensa yang
dikenai cahaya. Ada banyak lensa warna dalam satu alat yang digunakan sesuai
dengan jenis pemeriksaan.
Pada gambar di atas disebut
sebagai pendispersi atau penyebar cahaya. dengan adanya pendispersi hanya satu
jenis cahaya atau cahaya dengan panjang gelombang tunggal yang mengenai sel
sampel. Pada gambar di atas hanya cahaya hijau yang melewati pintu keluar.
Proses dispersi atau penyebaran cahaya seperti yang tertera pada gambar.
3. Sel sampel berfungsi
sebagai tempat meletakan sampel
- UV, VIS dan UV-VIS
menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa
atau gelas, namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas
yang lebih baik. Hal ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik dapat
menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak
(VIS). Cuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm.
- IR, untuk sampel cair dan
padat (dalam bentuk pasta) biasanya dioleskan pada dua lempeng natrium klorida.
Untuk sampel dalam bentuk larutan dimasukan ke dalam sel natrium klorida. Sel
ini akan dipecahkan untuk mengambil kembali larutan yang dianalisis, jika
sampel yang dimiliki sangat sedikit dan harganya mahal.
4. Detektor berfungsi
menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus
listrik. Syarat-syarat sebuah detektor :
· Kepekaan yang tinggi
· Perbandingan isyarat atau signal
dengan bising tinggi
· Respon konstan pada berbagai panjang
gelombang.
· Waktu respon cepat dan signal minimum
tanpa radiasi.
· Signal listrik yang dihasilkan harus
sebanding dengan tenaga radiasi.
· Detektor foto (Photo detector)
· Photocell, misalnya CdS.
· Phototube
· Hantaran foto
· Dioda foto
· Detektor panas
5. Read out merupakan suatu
sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor.
Proses Absorbsi Cahaya pada
Spektrofotometri
Ketika cahaya dengan panjang
berbagai panjang gelombang (cahaya polikromatis) mengenai suatu zat, maka
cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. Di dalam suatu
molekul yang memegang peranan penting adalah elektron valensi dari setiap atom
yang ada hingga terbentuk suatu materi. Elektron-elektron yang dimiliki oleh
suatu molekul dapat berpindah (eksitasi), berputar (rotasi) dan bergetar
(vibrasi) jika dikenai suatu energi.
Jika zat menyerap cahaya tampak dan
UV maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan
tereksitasi. Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. Apabila
cahaya yang diserap adalah cahaya inframerah maka elektron yang ada dalam atom
atau elektron ikatan pada suatu molekul dapat hanya akan bergetar (vibrasi).
Sedangkan gerakan berputar elektron terjadi pada energi yang lebih rendah lagi
misalnya pada gelombang radio.
Atas dasar inilah spektrofotometri
dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu suatu yang ada dalam suatu sampel.
Dimana zat yang ada dalam sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki
panjang gelombang tertentu. Ketika cahaya mengenai sampel sebagian akan
diserap, sebagian akan dihamburkan dan sebagian lagi akan diteruskan.
Faktor-faktor yang sering
menyebabkan kesalahan dalam menggunakan spektrofotometer dalam mengukur
konsentrasi suatu analit:
a. Adanya serapan oleh pelarut. Hal ini dapat diatasi dengan
penggunaan blangko, yaitu larutan yang berisi selain komponen yang akan
dianalisis termasuk zat pembentuk warna
b. Serapan oleh kuvet. Kuvet yang ada biasanya dari bahan gelas atau
kuarsa, namun kuvet dari kuarsa memiliki kualitas yang lebih baik.
Kesalahan fotometrik normal
pada pengukuran dengan absorbansi sangat rendah atau sangat tinggi, hal ini
dapat diatur dengan pengaturan konsentrasi, sesuai dengan kisaran sensitivitas
dari alat yang digunakan (melalui pengenceran atau pemekatan).
Mohamad Sofie, ST, MT.
Dosen Akademi Teknik Elektromedik Semarang
Organisasi:
DPD Ikatemi Jawa Tengah
Gakeslab Jawa Tengah
Alfakes Pusat
