SPEKTROFOTOMETER ULTRA VIOLET/VISIBEL

2.1 Prinsip Dasar
Sebelum mempelajari Spektrofotometer UV/Vis, kita harus mengetahui terlebih dahulu hukum Lambert beer berbunyi “bila seberkas sinar melalui media transparan maka sinar itu sebagian akan dipantulkan, diabsorpsi dan dipancarkan”.
Id Ia It
Ie
I : sinar e : emisi
d : datang t : transmisi

didapat persamaan :
Id = Ia + Ie + It
Ie ( diabaikan) → Id = Ia + It

Dari ketiga sinar tersebut hanya Lt yang dapat dideteksi, adapun hukum yang mendasari Spektrofotometer UV/Vis yaitu :
“ bila suatu sinar monokromatis dilewatkan padai suatu media yang transparan, maka bertambah atau turunnya intensitas sinar yang di teruskan/dipancarkan/ditransmisikan sebanding dengan bertambah tebal dan kepekatan dari media tersebut”.
Adapun persamaanya :
A = ε . t . c atau A = Log Id/It

A : Absorbansi
ε : epsilon yang besarnya tergantung λ dan jenis senyawa
t: tebal media
c: kepekatan media

Dalam spektrofotometer skala galvanometer bisa dalam transmisi atau absorbansi . persamaanya :
A = Log 100
%T
2.2 Pengertian Spektrofotometer UV/Vis
Spektrofotometri adalah alat yang terdiri dari dua komponen yaitu spektrofotometer berfungsi menghasilkan spektra dengan panjang gelombang tetrtentu, dan fotometer yang berfungsi mengukur intensitas cahaya yang ditransmisi, direfleksi, dan ditransmisi. Spektrofotometer UV/Vis adalah alat instrumen analisis yang bekerja berdasarkan prinsip kolorimetri yaitu metode yang menyatakan bahwa tua-mudanya warna yang timbul pada larutan contoh tergantung pada kepekatan konsentrasi suatu unsur. Metode analisis ini didasarkan pada pengukuran energi cahaya tampak ( visibel ) atau cahaya ultraviolet ( UV ) oleh suatu senyawa sebagai fungsi dari panjang gelombang.
2.3 Komponen Spektrofotometer UV/Vis
Suatu peralatan UV/Vis terdiri dari komponen-komponen yaitu sumber sinar, monkromator, kuvet, detektor, amplifier, dan indikator. Spesifikasinya dijelaskan sebagai berikut :
2.3.1 Sumber Sinar
Sumber sinar dalam alat ini mempunyai dua fungsi yaitu untuk memberikan energi pada daerah panjang gelombang sesuai keinginan pengukuran dan mempertahankan intensitas sinar yang konstan selama pengukuran.
Dalam alat ini digunakan 2 kombinasi sinar yaitu sinar tampak dan sinar ultara violet, sinar tampak digunakan lampu biasa (misalnya lampu wolfram (320-2500nm)) dan sinar ultra violet digunakan lampu hidrogen atau deuterium (160-375nm).
2.3.2 Monokromator
Sinar yang dikeluarkan oleh sumber sinar adalah sinar polikromatris, sinar ini mengandung berbagai panjang gelombang. Sesuai hukum lambert beer sinar yang diperlukan untuk pengukuran adalah sinar monokromatis karena agar bisa dapat diperoleh hasil nilai serapan yang linier dengan nilai konsentrasi.
Monokromator adalah komponen yang digunakan untuk mengubah sinar polikromatis menjadi monokromatis. Monokromator terdiri atas :
a. celah masuk (slit)
berfungsi untuk menerima sinar yang telah dipersempit pada daerah panjang gelombang tertentu untuk diteruskan ke zat (kuvet).
b. lensa kolimator
berfungsi untuk mengubah sinar menjadi berkas yang sejajar.
c. media pendispersi
media ini terdapat 2 jenis :
a. prisma
Prisma bekerja berdasarkan prinsip pembiasan cahaya, hasil pembiasan adalah terpecahnya radiasi menjadi beberapa radiasi dengan panjang gelombang tertentu, panjang gelombang yang berbeda-beda dapat diatur untuk dilewatkan melalui celah-celah keluar dan mencapai sampel dengan cara memutar prisma.
Prisma bisa terbuat dari gelas, kuarsa, atau silica. Pada daerah UV harus digunakan prisma dari kuarsa ataupun silika leburan. Prisma juga dapat digunakan untuk daerah infra merah, tetapi radiasi infra merah ditransmisikan oleh gelas dan silica leburan, oleh karena itu daerah prisma dan alat optik harus terbuat dari kristal halida alkali atau alkali tanah yang bisa ditembus oleh sinar infra merah.
Prisma bekerja baik pada daerah radiasi UV dan sinar tampak, meskipun dapat juga digunakan untuk infra merah, akan tetapi prisma lebih efektif pada daerah panjang gelombang yang lebih pendek maka jarang sekali prisma digunakan untuk radiasi infra merah.
b. kisi difraksi
Kisi difraksi bekerja berdasarkan prinsip pemantulan cahaya. Kisi difraksi mengandung banyak galur pada permukaannya (seperti aluminium, jumlah galur perinci ini sebanyak 15000-30000 untuk daerah ultra violet dan sinar tampak yang berfungsi sebagai pusat pemencar dan menghasilkan dispersi yang sama untuk semua panjang gelombang. Kisi difraksi sukar untuk disiapkan dan kisi yang asli harganya sangat mahal.
d. celah keluar
berfungsi untuk mengisolasi sinar yang diinginkan.
2.3.3 Kuvet
Kuvet (sel ) Adalah tempat disimpannya larutan sampel yang akan diukur serapannya, kuvet ini diletakkan pada jalan cahaya dari monokromator. Adapun syarat khusus yang harus dipenuhi , yaitu :
o Tidak berwarna (agar dapat mentransmisikan semua cahaya)
o Permukaannya sejajar
o Inert (tidak bereaksi terhadap bahan kimia)
o Tidak rapuh
o Tidak menyerap cahaya
o Terbuat dari gelas silikat biasa (kaca korex untuk daerah UV)
o Ukuran diameter 1 cm dengan volume 5ml
o Bentuk sederhana ( persegi panjang atau silinder )
2.3.4 Detektor
Detektor pada umumnya berfungsi untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik, energi cahaya yang dirubah ialah energi cahaya yang ditransmisikan yang jatuh mengenainya menjadi suatu besaran yang terukur.
Idealnya detektor harus memiliki kepekaan yang tinggi, perbandingan sinyal-noise yang tingi dan responnya stabil pada daerah panjang gelombang. Sebagai detektor dapat dipakai phototube atau barrier layer cell. Spesifikasinya sebagai berikut
a. Photo tube (photo emmisive cell, yang lebih peka photomultipilier tube)
Bentuk sederhananya terdiri atas suatu bola gelas (didalam bola terdapat katoda dan anoda yang dihubungkan dengan suatu baterai) yang hampa udara atau berisi gas mulia bertekanan rendah. Katoda didalam bola berbentuk lempeng setengah lingkaran dan dibagian dalamnya dilapisi zat yang sangat peka terhadap cahaya , sedangkan anodanya terbuat dari cincin logam yang diletakkan sedikit dekat dengan pusat lingkaran.
Mekanisme kerjanya yaitu cahaya yang jatuh pada katoda akan membebaskan elektron dan akan meloncat ke anoda sehingga akan terdapat aliran dalam sirkuit.
b. Barrier layer cells ( photo vlatalic cell )
Terdiri atas sebuah plat logam yang dilapisi suatu lapisan semi konduktor dan suatu lapisan transparan yang tipis dari perak yang dilettakan diatas lapisan semi konduktor ( berlaku sebagai elktron kolektor).
Mekanisme kerjanya yaitu Energi cahaya yang jatuh diatas permukaan sampai ke lapisan semi konduktor akan mengeksitasi elektron-elektron antar permukaan menuju ke elektron kolektor.
2.3.5 Amplifier
Berfungsi untuk memperbesar/memperkuat arus yang dihasilkan oleh detektor agar dapat dibaca oleh recorder.
2.3.6 Recorder dan komputer
Berfungsi untuk membaca sinyal listrik yang dihasilkan pada detektor yang telah diperkuat arusnya oleh amplifier agar dikonversikan ke dalam besaran absorbans atau % tansmitan.
2.4 Mekanisme Kerja
Sinar dari sumber sinar adalah sinar polikromatis maka dilewatkan terlebih dahulu melalui monokromator, kemudian sinar monokromatis dilewatkan melalui kuvet yang berisi contoh maka akan menghasilkan sinar yang ditransmisikan dan diterima oleh detektor untuk diubah menjadi energi listrik ang kekuatannya dapat diamati oleh alat pembaca (satuan yang dihasilkan adalah absorban atau transmitan).
2.5 Jenis spektrofotometri UV/Vis
a. Single beam (berkas tunggal)
Pada spektrofotometer ini hanya satu berkas sinar yang dilewatkan melalui kuvet.
b. Doubel beam (berkas tungggal)
Pada alat ini sumber sinar dibagi menjadi dua berkas oleh cermin yang berputar, yaitu :
i. Berkas pertama melalui kuvet berisi blanko
ii. Berkas kedua melalui kuvet berisi standar/contoh
Jenis ini dirancang agar memudahkan dalam pengukuran larutan blanko dan contoh/standar dapat dilakukan dalam waktu bersamaan, sinar monokromatis dari monokromator akan melewai kuvet blanko dan kuvet contoh/standar secara bergantian dan pada akhirnya sinar yang masuk ke detektor adalah sinar dari larutan contoh/standar yang telah dikoreksi.
2.6 Penyimpangan Lambert Beer
Adakalanya perubahan nilai serapan tidak linier dengan perubahan konsentrasi, misalnya apabila kenaikan konsentrasi menjadi 2x atau 3x konsentrasi pada suatu pengukuran dan hasil yang diperoleh tidak mengubah nilai serapan menjadi 2x atau 3x dari serapan awal, maka ketidak linieran itu diakibatkan oleh beberapa penyebab yang disebut penyimpangan hukum lambert beer. Penyimpangan itu diantaranya sebab kimia, sebab instrumental, dan sebab nyata.
Sebab kimia
Sebab kimia disebabkan dengan yang berkaitan dengan perubahan kimia yaitu ionisasi dan hidrolisis pada zat yang diukur. Ionisasi akan mengubah konsentrasi zat yang diukur, penyimpangan ini disebabkan oleh ionisasi dapat diatasi dengan menggeser kesetimbangan ke arah bentuk yang diukur. Sedangkan hidrolisis disebabkan reaksi suatu partikel dengan air yang bisa menyebabkan penyimpangan karena dapat mengurangi konsentrasi larutan yang diukur.
Sebab nyata
Sebab nyata berkaitan dengan konsentrasi larutan. Penyimpangan dapat terjadi di daerah konsentrasi terlalu rendah atau pekat, sebab ini dapat dicegah dengan mengatur konsentrasi sampai tidak terlalu encer atau tidak terlalu pekat.
Sebab instrumental
Sebab ini berkaitan dengan keadaan alat. Dua hal yang merupakan bagian dari sebab jenis ini yaitu kecapaian alat (berkaitan penggunaan yang terus menerus dalam periode waktu cukup lama sehinga alat menjadi terlalu panas) dan ketidakmonokromatisan sinar (menyebabkan penyimpangan karena hal tersebut mempengaruhi nilai absorpsitivitas yang akhirnya empengaruhi serapan sinar).