Spektrofotometri UV-Vis serta Aspek Kualitatif dan Kuantitatifnya

Spektrofotometri UV-Vis serta Aspek Kualitatif dan Kuantitatifnya – 

Saya akan membahas tentang beberapa hal mengenai spektrofotometri. Spektrofotometri merupakan salah satu materi yang terdapat pada kimia analisis. Artikel ini Saya buat untuk memudahkan Saya dalam belajar dan memperdalam mengenai kimia analisis, berhubung ini adalah ketiga kalinya Saya mengambil mata kuliah ini. Beberapa hari yang lalu, dosen Saya masuk ke kelas dan mengumumkan bahwa materi yang akan masuk dalam ujian final adalah seputar spektrofotometri serta analisis kualitatif dan kuantitatifnya. Adapun yang menjadi acuan pustaka Saya adalah sedikit catatan kuliah dan buku Kimia Analisis Farmasi karangan Prof. Dr. Ibnu Gholib Gandjar, DEA.,Apt. dan Abdul Rohman, M.Si.,Apt.

Pada spektrofotometri digunakan alat yang disebut dengan spketrofotometer. Adapun prinsipnya menggunakan radiasi elektromagnetik (REM) yakni sinar yang digunakan pada sinar Ultraviolet dan sinar visible dapat dianggap sebagai energi yang merambat dalam bentuk gelombang. Adapun yang diukur pada spektrofotometri adalah nilai absorban (A) yakni adanya absorbsi pada panjang gelombang maksimum yang kemudian dihitung konsentarsinya. Metode ini disebut metode basah karena sampel yang digunakan adalah larutan dimana harus diketahui batas konsentrasi terkecil sampel yang diukur.

Perlu diketahui terlebih dahulu, bahwa panjang gelombang adalah jarak linier dari suatu titik pada satu gelombang ke titik yang bersebelahan pada panjang gelombang berdekatan. Dimensi panjang gelombang adalah panjang (L) yang dapat dinyatakan dalam centimeter (cm), angstrom (Å), atau nanometer (nm).

Frekuensi merupakan banyaknya gelombang yang melewati suatu titik tertentu dalam satuan waktu. Dimensi frekuensi adalah T^-1 dan satuan yang biasa digunakan adalah detik^-1.

Sinar UV memiliki panjang gelombang = 200-400 nm sedangkan sinar visibel memiliki panjang gelombang = 400-750 nm. Berikut ini adalah tabel kisaran panjang gelombang, frekuensi, dan spektrum elektromanetik.

Penyerapan Radiasi oleh Molekul

Semua molekul mempunyai komponen energi yang terdiri dari :

1.     Translasi ; molekul secara keseluruhan dapat bergerak. Energi yang ada hubungannya dengan tranlasi disebut energi tranlasional (E_trans).

2.     Vibrasi ; gerakan bagian molekul (atom atau sekelompok atom) yang dapat bergerak karena berhubungan satu sama lain. Energi yang berhubungan dengan vibrasi disebut dengan energy vibrasional (E_vibr)

3.     Rotasional ; molekul dapat berotasi pada sumbunya. Energinya disebut energy rotasional (E_rot)

4.     Elektronik ; suatu molekul yang memiliki konfigurasi elektronik yang tergantung pada elektronik molekul dan energinya disebut energi elektronik (E_elek).

Bila dirumuskan maka energi suatu molekul adalah gabungan dari beberapa komponen di atas.

E = Etrans + Evibr +  Erot + Eelek

Aspek Kualitatif dan Kuantitatif Spektrofotometri UV-Vis

Spekra UV-Vis dapat digunakan untuk informasi kualitatif dan sekaligus dapat digunakan untuk analisis kuantitatif.

1. Aspek Kualitatif ;

Data spektra UV-Vis bila digunakan secara tersendiri, tidak dapat digunakan unutk identifikasi kualitatif obat atau metabolitnya. Akan tetapi, bila digabung dengan cara lain seperti spektroskopi infra merah, resonansi magnet inti, dan spektroskoppi massa, maka dapat digunakan untuk maksud analisis kualitatif suatu senyawa tersebut.

Data yang diperoleh dari spektroskopi UV dan Vis adalah panjang gelombang maksimal, intensitas, efek, pH, dan pelarut yang kesemuanya dapat dibandingkan dengan data yang sudah dipublikasikan.

Dari spektra yang diperoleh dapat dilihat, misalnya :

a. Serapan (absorbansi) berubah atau tidak karena perubahan pH.  Jika berubah bagaimana perubahannya apakah batokromik ke hipsokromik dan sebaliknya atau dari hipokromik ke hiperkromik, dsb.

b. Obat-obat yang netral misalnya kafein, kloramfenikol atau obat-obat yang berisi ausokrom yang tidak terkonjugasi seperti amfetamin, siklizin, dan pensiklidin.

2. Aspek Kuantitatif ;

Suatu berkas radiasi dikenakan pada larutan sampel (cuplikan) dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur  besarnya. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya sebanding dengan jumlah foton yang melalui satu satuan luas penampang per detik.

Serapan dapat terjadi jika foton/radiasi yang mengenai cuplikan memiliki energi yang sama dengan energi yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga. Jika sinar monokromatik dilewatkan melalui suatu lapisan larutan dengan ketebalan db, maka penurunan intesitas sinar (dl) karena melewati lapisan larutan tersebut berbanding langsung dengan intensitas radiasi (I), konsentrasi spesies yang menyerap (c), dan dengan ketebalan lapisan larutan (db).  Secara matematis, pernyataan ini dapat dituliskan :

-dI =  kIcdb

bila diintergralkan maka diperoleh persamaan ini :    I = I₀ e^-kbc

dan bila persamaan di atas diubah menjadi logaritma basis 10, maka akan diperoleh persamaan :

I = I₀ 10^-kbc

dimana : k/2,303 = a , maka persamaan di atas dapa diubah menjadi persamaan :

Log I0/I = abc      atau        A = abc    (Hukum Lambert-Beer)

dimana : A= Absorban

a= absorptivitas

b = tebal kuvet (cm)

c = konsentrasi

Bila Absorbansi (A) dihubungkan dengan Transmittan (T) = I/I0 maka dapat diperoleh A=log 1/T .

Absorptivitas (a) merupakan suatu konstanta yang tidak tergantung pada konsentrasi, tebal kuvet, dan intensitas radiasi yang mengenai larutan sampel. Tetapi tergantung pada suhu, pelarut, struktur molekul, dan panjang gelombang radiasi.

Pada Hukum Lambert-Beer, terdapat beberapa batasan, antara lain :

1. Sinar yang digunakan dianggap monokromatis

2. Penyerapan terjadi dalam suatu volume yang mempunyai penampang luas yang sama

3. Senyawa yang menyerap dalam larutan tersebut tidak tergantung terhadap yang lain dalam larutan

4. Tidak terjadi peristiwa flouresensi atau fosforisensi

5. Indeks bias tidak tergantung pada konsentrasi larutan.

Salah satu hal yang penting juga diingat adalah untuk menganalisis secara spektrofotometri UV-Vis diperlukan panjang gelombang maksimal. Adapun beberapa alasan mengapa harus menggunakan panjang gelombang maksimal, yaitu :

1. Pada panjang gelombang maksimal, kepekaannya juga maksimal karena pada panjang gelombang maksimal tersebut, perubahan absorbansi untuk setiap konsentrasi adalah yang paling besar

2. Di sekitar panjang gelombang maksimal, bentuk kurva absorbansi datar dan pada kondisi tersebut hukum Lambert-Berr akan terpenuhi

3. Jika dilakukan pengukuran ulang, maka kesalahan yang disebabkan oleh pemasangan ulang panjang gelombang akan kecil sekali, ketika digunakan panjang gelombang maksimal.

Demikian sekilas tentang Spektrofotometri UV-Vis serta aspek kualitatif dan kuantitatifnya. Semoga Anda paham terhadap apa yang Saya jelaskan di atas dan semoga ilmunya bermanfaat. Terakhir, sesuai dengan tujuan Saya menuliskan artikel ini, Saya mohon doa Kamu agar Saya berhasil memahami materi tentang spektrofotometri dan bisa lulus dalam mata kuliah Kimia Analisis ini.