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.
Sinar atau cahaya yang berasal dari sumber tertentu disebut juga sebagai
radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik yang dijumpai dalam kehidupan
sehari-hari adalah cahaya matahari.
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.
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.
Macam-macam detektor :
· 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:
- Adanya serapan oleh
pelarut. Hal ini dapat diatasi dengan penggunaan blangko, yaitu larutan
yang berisi selain komponen yang akan dianalisis termasuk zat pembentuk
warna
- 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).
