spektrofotometri uv – visibel (bagian ii)
DESCRIPTION
JURUSAN FARMASI FKIK UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN. Spektrofotometri UV – Visibel (Bagian II). Oleh : Hendri Wasito , S. Farm., Apt . Sinar (Radiasi Elektro Magnetik). Ketika Sinar menabrak benda ???. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
SpektrofotometriUV – Visibel(Bagian II)
JURUSAN FARMASI FKIKUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
Oleh : Hendri Wasito, S. Farm., Apt.
Sinar (Radiasi Elektro Magnetik)
Ketika Sinar menabrak benda ???
Po Pa Pb P
R1 R2
Permukaanke dua
Permukaanpertama
bHarris, 1987
Cahaya (sinar) dengan tenaga radian P0 menabrak permukaan
pertama sampel dengan ketebalan = b cm
Cahaya (sinar) dengan tenaga radian P0 menabrak permukaan
pertama sampel dengan ketebalan = b cm
Tenaga radian P ditransmisikan (diteruskan)
Tenaga radian R2 dipantulkan
TRANSMISI QUARTZ Sinar datang dari medium 1 (udara indeks bias
1,00) tegak lurus mengenai medium 2 yaitu permukaan Quartz (indeks bias 1,46). Berapa fraksi sinar yang diteruskan ?
2
21
21
nnnn
PoPrR
93,00350,010350,01
R1R1
PoPT
035,046,100,146,100,1
2
Jadi Quartz mentransmisikan 93 % dan memantulkan 7 % tenaga sina datang
Ketika Sinar Menabrak Sampel ???
DitransmisikanDiserap
DipantulkanDihamburkan
Apabila sampel tidak menyerap cahaya, proses yang terjadi
hanyalah :- pemantulan
- transmisi (diteruskan)
Instrumentasi Spektrofotometer UV-Vis
Instrumentasi Spektrofotometer UV-Vis
• lampu deuterium untuk UV (190 -350 nm), lampu halogen kuarsa / tungsten untuk Visibel (350 – 900nm).
Sumber lampu
• Untuk mendispersikan sinar ke komponen panjang gelombang yang selanjutnya dipilih oleh celah (slit).
Monokromator
• Untuk memecah sumber sinar pada spektrofotometer berkas ganda (doubel beam)Optik
• Penangkap sinar yang ditransmisikan untuk selanjutnya diolah oleh amplifier .
Detektor
Penyerapan sinar UV & Visibel oleh Molekul
Penyerapan oleh transisi ikatan dan elektron anti ikatan
Semua molekul organik mampu
menyerap REM karena
memiliki elektron valensi
yang dapat dieksitasik
an ke tingkat
energi ya ng lebih tinggi.
Penyerapan
radiasi UV dan Visibel
dibatasi oleh
sejumlah gugus
fungsional
tertentu (kromofor) yang
mengandung
elektron valensi dengan tingkat energi
eksitasi yang
rendah.
Elektron yang
terlibat : elektron sigma,
elektron phi, dan elektron bukan ikatan.
electronic molecular orbital energies
TRANSISI ELEKTRONIKTransisi sigma – sigma
star(σ – σ*)
Transisi n – sigma star(n - σ*)
Transisi n – phi star(n – π*)
Transisi phi – phi star(π - π*)
------------------- σ*------------------- π * ------------------- n ------------------- π------------------- σ
Diagram tingkat energi
elektronik
Transisi sigma - sigma star (σ – σ*)
Transisi non bonding – sigma star ( n – σ* )Terjadi pada senyawa organik jenuh yang mengandung atom-atom dengan elektron bukan ikatan (e- n) seperti
pada sekitar atom N, O, S, dan halogen.
Sinar yang diserap sekitar λ 150 – 250 nm
Nilai absorbtivitas molar (ε) 100 – 3000 liter/cm.mol
Pengaruh pelarut lebih polar akan menggeser λ ke lebih pendek
(pergeseran biru / Hypsocromic shift)
Transisi n – phi star dan phi – phi star(n – π*) dan (π - π*)
Molekul tersebut harus memiliki gugus fungsional yang tidak jenuh sehingga ikatan rangkap dalam gugus tersebut dapat memberikan orbital phi yang diperlukan.
Transisi ini paling cocok untuk analisis (λ 200 – 700 nm) dan dapat diaplikasikan pada spektrofotometer UV-Vis.
Pelarut dapat mempengaruhi transisi karena berkaitan dengan perbedaan mensolvasi pelarut pada keadaan dasar dengan keadaan tereksitasi.
Transsisi (n – π*) dan (π - π*)
Perbedaan transisi (n – π*) dan (π - π*)
(n – π*) (π - π*) Nilai ε (10 – 100
liter/cm.mol)Nilai ε (1000 – 10.oo0
liter/cm.mol)Biasanya, pelarut
polar menyebabkan pergeseran biru
(hypsochromic schif)
Biasanya, pelarut polar menyebabkan pergeseran merah (bathocromic shif)
Pengaruh pelarut pada pergeseran n π*
pelarut
air metanol
etanol kloroform
heksana
Λ (nm) 264,5 270 272 277 279
E
E
Transisi π - π*(bathrocromic shift)
Transisi n – π* (hipsocromic shift)
Non polarpolar
Non polar polar
C
H3C-H2CC
C
NH
N
C O
O
O
_C
H3C-H2CC
C
NH
NH
C O
O
O
Pengaruh pH terhadap λ
pH 9,2
PHENOBARBITAL SPECTRUM
Kromofor Organik dan Auksokrom
Kromofor merupakan semua gugus atau atom dalam senyawa organik yang mampu menyerap sinar UV dan Visibel.
Contoh kromofor : C6H13CH=CH2, CH3N=NCH3, CH3NO2, C2H5ONO2, dsb.
Auksokrom merupakan gugus fungsional yang memiliki elektron bebas (-OH, -O, -NH2, dan –OCH3) yang emberikan transisi n π*.
Terikatnya auksokrm pada gugus kromofor mengakibatkan batokromic shift disertai efek hiperkromic.
Pengaruh konjugasi terhadap puncak serapan
Ikatan terkonjugasi berupa ikatan rangkap yang berselang-seling dengan satu ikatan tunggal.
Elektron-elektron phi mengalami delokalisasi lanjut sehingga tingkat energi π* menurun dan mengurangi karakter anti ikatan batocromic shift.
N
N
NH
N O
OH OH OH
CH2-CH-CH-CH-CH2OH
O
H3C
H3C
RIBOFLAFIN
Penyerapan yang elibatkan elektron d dan f
Kebanyakan ion-ion logam transisi menyerap di daerah UV dan Visibel.
Absorbsi ion lantanida dan aktinida dihasilkan oleh transisi elektronik elektron 4f dan 5f dengan pita serapan anorganik lebih sempit dan karakteristik tertentu.
Absorbsi logam gol. transisi pertama dan kedua dihasilkan oleh transisi elektron 3d dan 4d dengan pita serapan yang seringkali melebar dan dipengaruhi faktor lingkungan.
Penyerapan karena perpindahan muatan
Absorbsifitas molar sangat
besar (ε > 10.000
liter/cm.mol).
Contoh : senyawa kompleks
beberapa ion anorganik
sepert kompleks Fe(III)SCN,
Fe(III)-fenolik, Fe(II)-
fenantrolin.
Kompleks harus memiliki
sifat donor elektron dan komponen
lainnya sebagai akseptor elektron.
Kecendrungan perpindaan
elektron meningkat
energi radiasi yang
dibutuhkan kecil λ panjang
Aspek kualitatif dan kuantitatif Spektrofotometri UV-Visibel Data yang diperoleh dari spektra UV-Vis :
λmax, intensitas, efek pH dan pelarut. Dalam aspek uantitatif, diukur intensitas
sinar radiasi yang diteruskan setelah mengenai sampel/cuplikan.
P / Po % T A1 100 0
0,1 10 10,01 1 2
Pembatasan dalam Hukum Lambert-BeerSinar yang digunakan dianggap
monokromatisPeyerapan terjadi daam volume
yang memiliki penampang luas yang sama
Tidak ada senyawa lain yang menyerap dalam larutan senyawa
Tidak terjadi fluoresensi atau fosforesensi
Indeks bias tidak tergantung pada konsentrasi larutan
Hukum Lambert-BeerJika sinar monokromatic dilewatkan suatu larutan maka penurunan insensitas sinar berbanding langsung dengan
insensitas radiasi ( I ), konsentrasi spesies (c), dan dengan ketebalan lapisan larutan (b).
A = = b clogTPP
log 010
Absorbtivitas molar () () merupakan suatu konstanta yang tidak
tergantung pada konsentrasi, tebal kuvet dan insensitas radiasi yang mengenai sampel.
() tergantung pada suhu, pelarut, struktur molekul, dan λ radiasi.
() satuannya M-1cm-1 atau liter/mol. jika konsentrasi dinyatakan dengan % b/v (g/100mL) dapat dinyatakan dengan simbol E 1%
1cm
() = (BM/10 ) x E 1%1cm
Analisis komponen tunggal
Jika absorbansi suatu seri larutan diukur pada λ, suhu, kondisi pelarut sama, dan A larutan diplotkan terhadap konsentrasinya kurva baku.
Penentuan konsentrasi komponen tunggal dapat dilakukan dengan : Menggunakan
informasi absorbtivitas molar
Menggunakan persamaan regresi linier kurva baku
Contoh soalSebanyak 20 tablet furosemid ditimbang beratnya 1,656 g. Diambil sampel 519,5 mg digojog dengan 300 mL NaOH 0,1 N , lalu diencerkan sampai 500,0 mL dengan
NaOH 0,1 N. Sejumlah ekstrak disaring dan diambil 5,0 mL lalu diencerkan dengan
NaOH 0,1 N sampai 250,0 mL. Absorbansi dibaca pada λ 271 nm dengan blanko
NaOH 0,1 N ternyata absorbansinya 0,596. Jika E 1%
1cm furosemid λ271 nm = 580, Hitung kadar Furosemid tiap tabletnya ?
Analisis dua campuran secara bersama-sama
Dua buah kromofor yang berbeda akan memiliki kekuatan absorbsi cahaya yang berbeda pada suatu λ tertentu, sehingga dengan mengukur kedua λ akan diperoleh konsentrasi masing-
masing komponen campuran.A1 = a1 b1 c1 dan A2 = a2 b2
c2, karena tebal kuvet sama maka
A1 = a1 c1 dan A2 = a2 c2 sehingga :
Aλ1 = (a1c1) λ1 + (a2c2) λ1 Aλ2 = (a1c1) λ2 + (a2c2) λ2
Contoh soal Absorbansi obat A dengan konsentrasi
0,0001 M dalam kuvet 1 cm adalah 0,982 pada λ 420 nm, dan sebesar
0,216 pada λ 505 nm. Absorbansi obat B dengan konsentrasi 0,0002 M adalah
0,362 pada λ 420 nm dan 1,262 pada λ 505. Absorbansi campuran 2 obat
adalah 0,820 pada λ 420 nm, dan 0,908 pada λ 505 nm. Berapakah konsentrasi
masing-masing obat A dan B dalam campuran tersebut ?
Hal-hal penting dalam pengukuran spektrofotometri UV-Visibel
Terutama untuk senyawa yang semula tidak berwarna dan akan diukur dengan spektrofotometer Visibel dilakukan derivatisasi.
Waktu operasional (operating time) untuk mengetahui waktu pengukuran yang stabil.
Pemilihan panjang gelombang maksimum (λ max)
Pembuatan kurva baku sebaiknya sering diperiksa ulang.
Pembacaan absorbansi sampel/cuplikan sebaiknya dalam rentang 0,2 – 0,8.
Syarat pereaksi :Reaksinya selektif dan sensitif
Reaksinya cepat, kuantitatif, dan reprodusiel
Hasil reaksi stabil dalam jangka waktu yang lama
Derivatisasi sampel
Operating Time Ditentukan dengan mengukur hubungan antara
waktu pengukuran dengan absorbansi larutan. Pengukuran senyawa harus dilakukan pada saat
waktu operasionalnya.
Gambar operating time
Pemilihan panjang gelombang (λ)
Panjang elombang yang digunakan adalah λmax.
Alasan : Kepekaan
maksimal Hukum
Lambert-Beer terpenuhi
Kesalahan akan kecil
Pembuatan kurva baku
Pembacaan absorbansi sampel (0,2 – 0,8)
Absorban yang terbaca hendaknya A = 0,2-0,8 atau %T = 15 % - 70 % agar
kesalahan fotometrik dalam pembacaan transmitan sebesar 0,005 atau 0,5 %
Kalibrasi instrumen Kalibrasi skala absorbansi digunakan
senyawa kalium dikromat. Kalibrasi skala λ dengan larutan holmium
perklorat 5 % b/v. Penentuan daya pisah (resolusi)
spektrofotometer dikontrol dengan lebar celah dengan larutan toluen 0,02 % b/v dalam heksan.
Penentuan adanya sesatan sinar (stray radiation) dengan larutan KCl 1,2 % b/v dalam air pada λ 200 nm, jika A = 2 maka terjadisesatan sinar.
Latihan Soal Tolbutamid (BM 270,4) memiliki absorbtivitas molar
703/M.cm, pada λ 262 nm. Jika tablet tunggal tolbutamid dilarutkan dalam air sampai 250,0 mL, absorbansinya 0,520 pada λ 262 nm, dan kuvet 1 cm. Tentukan berat tolbutamid yang terkandung dalam tablet ersebut !
Absorbansi senyawa murni X dan senyawa Y dengan konsentrasi masing-masing 5 x 10-5 M sebagai berikut ( X A280 = 0,0510 A350 = 0,192 dan Y A280 = 0,335 A350 = 0,150). Salah satu larutan dari keduanya dengan konsentrasi yang belum diketahui mempunyai A280 = 0,395 dan A350 = 0,147. Senyawa manakah (X atau Y) yang tidak diketahui ? Hitung konsentrasi senyawa yang tidak diketahui tersebut !
HATUR NUHUN PISAN ......
Jangan lupa untuk membaca literatur lainnya baik dari buku maupun internet serta banyak latihan soal ...
Kita BISA karena BIASA ...