SPEKTROFOTOMETER
1. Jenis-jenis menurut pemberian cahaya
Suatu alat absorpsi atom terjadi dari komponen-komponen dasar yang sama seperti spetrofotometer biasa, jadi mengandung : sumber radiasi, monokromator, tempat cuplikan (dalam hal ini nyala), detector dan indicator penguatan (amplifier). Spektrofotometer absorpsi dibagi menjadi 2 jenis.
A. Spektrofotometer single-beam
B. 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.
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 akibat fluktuasi voltase.
2. Macam-macam Spektrofotometer
. Spectrofotometer ada beberapa jenis, yaitu :
a. AAS atomic absorption spectrofotometer
b. UV-VIS spectrofotometer
c. ICP OES ( Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrofotometer
A. Atomic Absorbtion Spectrofotometer (AAS)
Atomic Absorbtion Spectrofotometer (AAS) atau Spektrometri Serapan Atom (SSA) adalah metode pengukuran spektrum yang berkaitan dengan serapan dan emisi atom. Bila suatu molekul mempunyai bentuk spektra pita, maka suatu atom mempunyai spektra garis. Atom-atom yang terlibat dalam metode pengukuran spektrometri atomik haruslah atom-atom bebas yang garis spektranya dapat diamati. Pengamatan garis spektra yang spesifik ini dapat digunakan untuk analisis unsur baik secara kualitatif maupun kuantitatif.
Absorbsi (serapan) atom adalah suatu proses penyerapan bagian sinar oleh atom-atom bebas pada panjang gelombang tertentu dari atom itu sendiri sehingga konsentrasi suatu logam dapat ditentukan. Karena absorbansi sebanding dengan konsentrasi suatu analit, maka metode ini dapat digunakan untuk sistem pengukuran atau analisis kuantitatif.
Spektrometri Serapan Atom (SSA) dalam kimia analitik dapat diartikan sebagai suatu teknik untuk menentukan konsentrasi unsue logam tertentu dalam suatu cuplikan. Teknik pengukuran ini dapat digunakan untuk menganalisis konsentrasi lebih dari 62 jenis unsur logam.
Teknik Spektrometri Serapan Atom (SSA) dikembangkan oleh suatu tim peneliti kimia Australia pada tahun 1950-an, yang dipimpin oleh Alan Walsh, di CSIRO (Commonwealth Science and Industry Research Organization) bagian kimia fisik di Melbourne, Australia.
Unsur-unsur dalam cuplikan diidentifikasi dengan sensitivitas dan limit deteksi pada teknik pengukuran ini dapat mencapai < 1 mg/L (1 ppm) bila menggunakan lampu nyala biasa dan dapat dicapai sampai 0,1 ppm dengan menggunakan prosedur SSA yang lebih canggih.
Dalam spektroskopi atomik, faktor-faktor yang dapat menyebabkan pelebaran garis spektra merupakan suatu problem dalam sistem analisis metode ini. Dua hal yang paling sering menimbulkan problem ini adalah pelebaran efek Doppler (Doppler Boardening) dan pelebaran tekanan (Pressure Boardening).
Gambar 5. Bagan Spektrometer Serapan Atom
Gambar 6. Skema Spektrometer Serapan Atom
Keterangan :
a. Sumber Radiasi
b. Burner
c. Monokromator
d. Detektor
e. Amplifier
f. Display (Readout)
Prinsip Dasar SSA :
1. Cuplikan atau larutan cuplikan dibakar dalam suatu nyala atau dipanaskan dalam suatu tabung khusus (misal tungku api).
2. Dalam setiap atom tersebut ada sejumlah tingkat energi diskrit yang ditempati oleh elektron. Tingkat energy biasanya dimulai dengan E0 bila berada pada keadaan dasar (grouns state level) sampai E1, E2 sampai E¥.
B. Spektrofotometri ultraviolet / Tampak (UV-Vis atau UV / Vis)
Mengacu pada spektroskopi penyerapan atau spektroskopi reflektansi di ultraviolet - tampak daerah spektral.. Ini berarti menggunakan cahaya dalam-UV dan terlihat berdekatan (dan dekat dekat-inframerah (NIR)) rentang. Penyerapan atau reflektansi pada rentang terlihat langsung mempengaruhi persepsi warna bahan kimia yang terlibat. Di daerah ini dari spektrum elektromagnetik , molekul menjalani transisi elektronik .Teknik ini melengkapi spektroskopi fluoresensi , di fluoresensi berkaitan dengan transisi dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar , sementara langkah-langkah penyerapan transisi dari negara tanah ke keadaan tereksitasi.
Aplikasi
Contoh dari pembacaan / UV Vis
UV / Vis spektroskopi secara rutin digunakan dalam kuantitatif penentuan solusi logam transisi ion sangat terkonjugasi senyawa organik , dan biologi makromolekul.
• Warna larutan ion logam sangat dipengaruhi oleh keberadaan spesies lain, seperti anion tertentu atau ligan . For instance, the colour of a dilute solution of copper sulfate is a very light blue; adding ammonia intensifies the colour and changes the wavelength of maximum absorption ( λ m a x ). Sebagai contoh, warna dari larutan encer dari tembaga sulfat yang sangat ringan biru; menambahkan amonia mengintensifkan warna dan perubahan panjang gelombang serapan maksimum (λ m x).
• (Pelarut organik mungkin memiliki serapan yang signifikan UV, tidak semua pelarut yang cocok untuk digunakan dalam spektroskopi UV Ethanol menyerap sangat lemah pada panjang gelombang paling..) Polaritas pelarut dan pH dapat mempengaruhi penyerapan spektrum senyawa organik. Tyrosine, for example, increases in absorption maxima and molar extinction coefficient when pH increases from 6 to 13 or when solvent polarity decreases. Tirosin, misalnya, peningkatan penyerapan dan kepunahan maxima koefisien molar ketika meningkat pH 6-13 atau ketika menurun polaritas pelarut.
• Sedangkan biaya transfer kompleks juga menimbulkan warna, warna-warna yang seringkali terlalu kuat untuk digunakan untuk pengukuran kuantitatif.
Untuk panjang lintasan tetap, UV / Vis spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi penyerap dalam suatu larutan Hal ini diperlukan untuk mengetahui seberapa cepat perubahan absorbansi dengan konsentrasi. Hal ini dapat diambil dari referensi (tabel koefisien kepunahan molar ), atau lebih tepatnya, yang ditentukan dari kurva kalibrasi .
Kehadiran suatu analit memberikan respon diasumsikan sebanding dengan konsentrasi. Untuk hasil yang akurat, respon instrumen terhadap analit dalam yang tidak diketahui harus dibandingkan dengan respon terhadap standar; ini sangat mirip dengan penggunaan kurva kalibrasi. Respon (misalnya, tinggi puncak) untuk konsentrasi tertentu dikenal sebagai faktor respon .
Panjang gelombang puncak penyerapan dapat dikorelasikan dengan jenis obligasi dalam suatu molekul tertentu dan berharga dalam menentukan kelompok fungsional dalam sebuah molekul. Misalnya adalah seperangkat pengamatan empiris digunakan untuk memprediksi max λ, panjang gelombang yang intens UV paling / penyerapan Vis, untuk senyawa organik terkonjugasi seperti Diena dan keton . Spektrum saja tidak, bagaimanapun, tes spesifik untuk setiap contoh yang diberikan. Sifat pelarut, pH larutan, temperatur, konsentrasi elektrolit yang tinggi, dan adanya campur zat dapat mempengaruhi penyerapan spektrum.
Variasi percobaan seperti lebar celah (bandwidth efektif) spektrofotometer juga akan mengubah spektrum. Untuk menerapkan UV / spektroskopi Vis untuk analisis, variabel-variabel ini harus dikontrol atau diperhitungkan dalam rangka untuk mengidentifikasi zat ini.
C. Induktif ditambah spektroskopi emisi atom plasma
Spektrometer ICP emisi atom.
Induktif ditambah plasma spektroskopi emisi atom (ICP-AES), juga disebut optik plasma induktif spektrometri emisi digabungkan sebagai (ICP-OES), adalah teknik analisis yang digunakan untuk mendeteksi jejak logamIni adalah jenis spektroskopi emisi yang menggunakan coupled plasma induktif untuk menghasilkan atom gembira dan ion yang memancarkan radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang karakteristik tertentu elemen . Intensitas emisi ini merupakan indikasi konsentrasi elemen dalam sampel.
ICP Plasma "obor".
Output atau "bekerja" kumparan dari frekuensi radio (RF) mengelilingi bagian generator ini obor kuarsa. Argon gas yang biasanya digunakan untuk membuat plasma .
Ketika obor dinyalakan, sebuah intens medan elektromagnetik dibuat dalam gulungan dengan kekuatan tinggi frekuensi radio sinyal mengalir dalam kumparan. Sinyal RF dibuat oleh generator RF yang, efektif, pemancar radio daya tinggi mendorong "kumparan bekerja" dengan cara yang sama pemancar radio khas drive antena pemancar. Gas argon mengalir melalui obor dinyalakan dengan Tesla unit yang menciptakan busur debit singkat melalui aliran argon untuk memulai proses ionisasi. Setelah plasma adalah "dinyalakan", unit Tesla dimatikan.
Gas argon terionisasi dalam medan elektromagnetik yang kuat dan arus dalam pola rotationally simetris khususnya terhadap medan magnet kumparan RF. A, stabil suhu plasma tinggi sekitar 7000 K ini kemudian dihasilkan sebagai hasil dari tabrakan inelastik dibuat antara atom argon netral dan partikel bermuatan.
Sebuah pompa peristaltik atau organik memberikan sampel air ke dalam nebulizer dimana dikabutkan dan memperkenalkan secara langsung di dalam nyala api plasma. Sampel segera bertabrakan dengan elektron dan dibebankan ion dalam plasma dan itu sendiri dipecah menjadi bermuatan ion . Berbagai molekul pecah menjadi atom masing-masing yang kemudian kehilangan elektron dan bergabung kembali berulang kali dalam plasma, pemberian dari radiasi pada karakteristik panjang gelombang unsur-unsur yang terlibat.
Dalam beberapa desain, gas geser, biasanya nitrogen atau udara tekan kering digunakan untuk 'memotong' nyala api plasma pada tempat tertentu. Satu atau dua transfer lensa kemudian digunakan untuk memfokuskan cahaya yang dipancarkan pada difraksi kisi mana ia dipisahkan menjadi komponen panjang gelombang dalam spektrometer optik. Dalam desain lainnya, plasma impinges langsung pada sebuah antarmuka optik yang terdiri dari sebuah lubang dari mana aliran konstan argon muncul, membelokkan plasma dan menyediakan pendinginan sementara mengizinkan cahaya yang dipancarkan dari plasma untuk memasuki ruang optik. Masih desain lain menggunakan serat optik untuk menyampaikan beberapa cahaya untuk ruang optik terpisah.
Dalam ruang optik setelah cahaya dipisahkan menjadi panjang gelombang yang berbeda (warna), intensitas cahaya diukur dengan photomultiplier tabung atau tabung fisik diposisikan untuk "melihat" panjang gelombang tertentu untuk setiap baris elemen yang terlibat, atau, dalam unit yang lebih modern, warna dipisahkan jatuh pada sebuah array photodetectors semikonduktor seperti charge coupled device (CCD). Dalam unit menggunakan array detektor, intensitas dari semua panjang gelombang (dalam rentang sistem) dapat diukur secara bersamaan, memungkinkan instrumen untuk menganalisis untuk setiap elemen yang sensitif unit sekaligus. Dengan demikian, sampel dapat dianalisis dengan sangat cepat.
Intensitas setiap baris ini kemudian dibandingkan dengan intensitas diukur sebelumnya yang diketahui konsentrasi dari unsur-unsur, dan konsentrasi mereka kemudian dihitung dengan interpolasi sepanjang garis kalibrasi.
Selain itu, perangkat lunak khusus umumnya mengoreksi untuk gangguan yang disebabkan oleh adanya unsur-unsur yang berbeda dalam sampel yang diberikan matriks.
Contoh penerapan ICP-AES mencakup :
1 penentuan logam dalam anggur,
2. arsenik dalam makanan, dan
3. elemen terikat dengan protein.
ICP-OES secara luas digunakan dalam pemrosesan mineral untuk menyediakan data tentang nilai berbagai aliran, untuk pembangunan saldo massa.
Pada tahun 2008, teknik ini digunakan di Liverpool University untuk menunjukkan bahwa Chi-Rho jimat yang ditemukan di Shepton Mallet dan sebelumnya dipercaya menjadi salah satu bukti awal Kristen di Inggris , hanya tanggal pada abad kesembilan belas.
ICP-AES sering digunakan untuk analisis unsur kelumit dalam tanah, dan itu untuk alasan ini sering digunakan dalam forensik untuk memastikan asal-usul sampel tanah yang ditemukan di TKP atau pada dll korban mengambil salah satu sampel dari kontrol dan menentukan komposisi logam dan pengambilan sampel yang diperoleh dari bukti dan menentukan bahwa komposisi logam memungkinkan perbandingan yang akan dibuat. Sementara bukti tanah tidak mungkin berdiri sendiri di pengadilan itu pasti menguatkan bukti lain.
3. Kalibrasi Spektrofotometer
Yang perlu dikalibrasi adalah panjang gelombang dan absorbansi
Kalibrasi Panjang gelombang
• menggunakan filter gelas holium oksida yang memupnyai panjang gelombang acuan (nm) :
• pasang filter gelas holium oksida pada kompartemen sampel dan kompartemen pembanding dibiarkan kosong (udara)
• Scan spektrum serapan holium oksida, bandingkan panjang gelombang spektrum yang diperoleh dengan data panjang gelombang acuan.
Kalibrasi Absorbans
• Buat larutan kalium dikromat 50 + 0,5 mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat (larutan A)
• Buat larutan kalium dikromat 100 + 1 mg dalam 1 liter 0,005 mol/L asam sulfat (larutan B)
• buat larutan 0,005 mol/L asam sulfat sebagai pembanding dan bandingkan hasilnya dengan data acuan (+ 2%)
4. Cara Kerja Spektrofotometer
1. Hidupkan alat spektrofotometer, tunggu 15 menit
2. Atur panjang gelombang
3. Blangko reagen atur transmitten (T = 100 )dan arbsorbance (A = 0),
4.Standard , baca
5. Sample , baca