II.1 Spektrofotometri UV/VIS

Spektrofotometri ini merupakan gabungan antara spektrofotometri UV dan

Visible. Menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV

dan sumber cahaya visible. Meskipun untuk alat yang lebih canggih sudah

menggunakan hanya satu sumber sinar sebagai sumber UV dan Vis, yaitu

photodiode yang dilengkapi dengan monokromator.

Untuk sistem spektrofotometri, UV-Vis paling banyak tersedia dan paling

populer digunakan. Kemudahan metode ini adalah dapat digunakan baik

untuk sample berwarna juga untuk sampel tak berwarna. Spektroskopi ini

melibatkan spektroskopi dari foton dalam daerah UV-terlihat. 

Ini berarti menggunakan cahaya dalam terlihat dan berdekatan

(dekat ultraviolet (UV) dan dekat dengan inframerah (NIR))

kisaran.Penyerapan dalam rentang yang terlihat secara langsung

mempengaruhiwarna bahan kimia yang terlibat. Di wilayah ini dari spektrum

elektromagnetik, molekul mengalami transisi elektronik. Teknik ini

melengkapi fluoresensi spektroskopi, di fluoresensi berkaitan dengan transisi

dari ground state ke eksited state.  Penyerapan sinar uv dan sinar

tampak oleh molekul, melalui 3 proses yaitu : 

a. Penyerapan oleh transisi electron ikatan dan electron anti ikatan.

b. Penyerapan oleh transisi electron d dan f dari molekul kompleks

c. Penyerapan oleh  perpindahan muatan.

Interaksi antara energy cahaya dan molekul dapat digambarkan sbb : 

E = hv

Dimana , E = energy (joule/second)

h = tetapan plank

v = frekuensi foton

               Penyerapan sinar uv-vis dibatasi pada sejumlah gugus fungsional/gugus

kromofor (gugus  dengan ikatan tidak jenuh) yang mengandung electron

valensi dengan tingkat eksitasi yang rendah. Dengan melibatkan 3 jenis

electron yaitu : sigma, phi dan non bonding electron. Kromofor-kromofor

organik seperti karbonil, alken, azo, nitrat dan karboksil mampu menyerap

sinar ultraviolet dan sinar tampak. Panjang gelombang maksimalnya dapat

berubah sesuai dengan pelarut yang digunakan. Auksokrom adalah gugus

fungsional yang mempunyai elekron bebas, seperti hidroksil, metoksi dan

amina. Terikatnya gugus auksokrom pada gugus kromofor

akan  mengakibatkan pergeseran pita absorpsi menuju ke panjang gelombang

yang lebih besar (bathokromik) yang disertai dengan peningkatan intensitas

(hyperkromik).

Prinsip Kerja Spektrofotometri UV/VIS

Pada prinsipnya spektroskopi UV-Vis menggunakan cahaya

sebagai tenaga yang mempengaruhi substansi senyawa kimia sehingga

menimbulkan cahaya.Cahaya yang digunakan merupakan foton yang

bergetar dan menjalar secara lurus dan merupakan tenaga listrik dan

magnet yang keduanya saling tagak lurus. Tenaga foton bila

mmepengaruhi senyawa kimia, maka akan menimbulkan tanggapan

(respon), sedangkan respon yang timbul untuk senyawa organik ini hanya

respon fisika atau Physical event. Tetapi bila sampai menguraikan

senyawa kimia maka dapat terjadi peruraian senyawa tersebut menjadi

molekul yang lebih kecil atau hanya menjadi radikal yang dinamakan

peristiwa kimia atau Chemical event.

Spektroskopi UV-Vis digunakan untuk cairan berwarna. Sehingga

sampel yang akan diidentifikasi harus diubah dalam senyawa kompleks.

Analisis unsur berasal dari jaringan tanaman, hewan, manusia harus

diubah dalam bentuk larutan, misalnya destruksi campuran asam (H2SO4+

HNO3 + HClO4) pada suhu tinggi. Larutan sample diperoleh dilakukan

preparasi tahap berikutnya dengan pereaksi tertentu untuk memisahkan

unsur satu dengan lainya, misal analisis Pb dengan ekstraksi dithizon pada

pH tertentu. Sampel Pb direaksikan dengan amonium sitrat dan natriun

fosfit, pH disesuaikan dengan penambahan amonium hidroksida kemudian

ditambah KCN dan NH2OH.HCl dan ekstraksi dengan dithizon.

Cara Kerja alat Spektrofotometri UV/VIS

Cara kerja alat spektrofotometer UV-Vis yaitu sinar dari sumber radiasi

diteruskan menuju monokromator, Cahaya dari monokromator diarahkan

terpisah melalui sampel dengan sebuah cermin berotasi, Detektor

menerima cahaya dari sampel secara bergantian secara berulang – ulang,

Sinyal listrik dari detektor diproses, diubah ke digital dan dilihat

hasilnya, perhitungan dilakukan dengan komputer yang sudah terprogram.

II.2 Spektrofotometer jenis Fourier Infra Red (FTIR)

Spektrofotometer jenis ini mempunyai konfigurasi serta komponen-

komponen yang sangat berbeda dengan spektrofotometer infra merah

dispersive, yang tampak pada gambar berikut ini. FTIR menggunakan

interferometer sebagai komponen pemisah panjang gelombang (dalam alat

inframerah dispersive lazim yang digunakan grating monokromator).

Sedangkan detector yang digunakan terbuat dari bahan tertentu yang mampu

menerima sinyal yang sangat cepat, seperti detector pyroelectric litium

tantalat (LiTaO3) atau mercury cadmium telluric (MCT). Tidak dapat

digunakan detector seperti pada spektrofotometer dispersive yang mempunyai

tanggapan lambat.

FTIR mengenal dua macam konfigurasi optik, FTIR sinar tunggal (single

beam) dan FTIR sinar ganda (double beam).

Prinip Kerja dari FTIR

Energi yang dikeluarkan dari sumbernya (special coated heating

element) akan melewati bagian interferometer (Michelson type) sebelum

melewati bagian contoh dan dilanjutkan ke detector, computer serta bagian

pembacaan.

Sumber radiasi di dalam inferometer akan dibagi dua oleh beam

splitter menuju ke arah cermin diam dan cermin bergerak. Kedua cahaya

tersebut kemudian digabungkan kembali oleh beam splitter. Gelombang

dari cahaya-cahaya tersebut akan saling mempengaruhi satu dengan

lainnya sehingga memperlihatkan variasi-variasi intensitas sesuai dengan

pergerakan cermin.

Pada prinsipnya, bila radiasi infra merah dilewatkan melalui suatu

cuplikan, maka molekul-molekulnya dapat menyerap (mengabsorpsi) energi

sehingga terjadi transisi antara tingkat vibrasi dasar (ground state) dan tingkat vibrasi

tereksitasi (exited state). Pengabsorpsian energi pada berbagai frekuensi

dapat dideteksi oleh Spektrofotometer Infra Merah, yang memplot jumlah

radiasi infra merah yang diteruskan melalui suatu cuplikan sebagai fungsi

frekuensi atau panjang gelombang radiasi. Plot tersebut disebut spektrum infra

merah, yang akanmemberikan informasi penting tentang gugus fungsional

suatu molekul.Vibrasi molekul hanya akan terjadi bila suatu molekul terdiri dari dua

atom atau lebih. Untuk dapat menyerap radiasi infra merah (aktif inframerah),vibrasi

molekul harus menghasilkan perubahan momen dwikutub

II.3 GC/MS (Gas Chromatography/ Mass Spectrofotometer)

GC (Gas Chromatography)

Kromatografi gas digunakan untuk memisahkan campuran yang

komponen-komponennya dapat menguap pada suhu percobaan (sampai

4000C) dengan menggunakan gas sebagai fase gerak. Sebagai fase diam

dapat berupa zat padat atau zat cair. Bila fase diam berupa zat padat

maka teknik ini disebut ‘Gas Solid Chromatography’ (GSC).

Teknik ini jauh lebih unggul dalam hal kecepatan, sensitive,

spesifik, (misalnya penggunaan Mass Spectrometer pada teknik GC-MS

sebagai detector), dapat digunakan untuk analisis kualitatif maupun

kuantitatif terhadap micrisampel berupa gas, zat padat, atau zat cair dan

dalam hal tertentu resolusi atau pemisahan yang dihasilkan lebih

sempurna.

MS (Mass Spectrofotometer)

Prinsip Spektroskopi Massa merupakan suatu instrumen yang

menghasilkan berkas ion dari suatu zat uji, memilah ion tersebut menjadi

spektum yang sesuai dengan perbandingan massa terhadap muatan dan

merekam kelimpahan relatif tiap jenis ion yang ada. Umumnya hanya ion

positif yang dipelajari karena ion negatif yang dihasilkan dari sumber

tumbukan umumnya sedikit.

Cara kerja spektrometer massa adalah sebagai berikut. Sampel

dalam bentuk gas mula-mula ditembaki dengan berkas elektron berenergi

tinggi. Pelakuan ini menyebabkan atom atau molekul sampel mengalami

ionisasi (melepas elektron sehingga menjadi ion positif). Ion-ion positif

ini kemudian dipercepat oleh suatu beda potensial dan diarahkan ke

dalam suatu medan magnet melalui suatu celah sempit. Dalam medan

magnet, ion-ion tersebut akan mengalami pembelokan yang

bergantung pada:

1. Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion. Makin besar

potensial listrik yang digunakan, makin besar kecepatan ion dan

makin kecil pembelokan.

2. Kuat medan magnet. Makin kuat magnet, makin besar pembelokan.

3. Massa partikel (ion). Makin besar massa partikel, makin kecil

pembelokan.

4. Muatan partikel. Makin besar muatan, makin besar pembelokan.

II.4 Spektroskopi NMR (Nuclear Magnetic Resonance)

Prinsip Kerja dari metode spektroskopi jenis ini didasarkan pada

penyerapan energi oleh partikel yang sedang berputar di dalam medan magnet

yang kuat. Energi yang dipakai dalam pengukuran dengan metode ini berada

pada daerah gelombang radio 75-0,5 m atau pada frekuensi 4-600 MHz, yang

bergantung pada jenis inti yang diukur.

Inti yang dapat diukur dengan NMR yaitu :

a. Bentuk bulat

b. Berputar

c. Bilangan kuantum spin = ½

d. Jumlah proton dan netron ganjil, contoh : 1H, 19F, 31P, 11B, 13C

Di dalam medan magnet, inti aktif NMR (misalnya 1H atau 13C)

menyerap pada frekuensi karakteristik suatu isotop. Frekuensi resonansi,

energi absorpsi dan intensitas sinyal berbanding lurus dengan kekuatan

medan magnet. Sebagai contoh, pada medan magnet 21 tesla, proton

beresonansi pada 900 MHz. nilai magnet 21 T dianggap setara dengan

magnet 900 MHZ, meskipun inti yang berbeda beresonansi pada frekuensi

yang berbeda. Di Medan magnet bumi, inti yang sama beresonansi pada

frekuensi audio. Fenomena ini dimanfaatkan oleh spektrometer NMR medan

bumi, yang lebih murah dan mudah dibawa. Instrumen ini biasa digunakan

untuk keperluan kerja lapangan dan pengajaran.

Spektroskopi NMR didasarkan pada penyerapan panjang gelombang radio

oleh inti-inti tertentu dalam molekul organik, apabila molekul ini berada

dalam medan magnet yang kuat.  Inti atom unsur-unsur dapat dikelompokkan

menjadi dua, yakni atom unsur yang mempunyai spin atau tidak mempunyai

spin. Spin inti akan menimbulkan medan magnet. Dari resonansi magnet

proton (RMP), akan diperoleh informasi jenis hidrogen, jumlah hidrogen dan

lingkungan hidrogen dalam suatu senyawa begitu juga dari resonansi magnet

karbon (RMC).

Bagan dari NMR

Pemancar Frekuensi

Penerima Frekuensi

Detektor

Amplifier

Recorder

Magnet

Generator

Magnet