kimia Farmasi Analisis Spektroskopi
-
Upload
sejahterapia -
Category
Education
-
view
374 -
download
22
Transcript of kimia Farmasi Analisis Spektroskopi
SPEKTROSKOPI
Universitas Muhammadiyah Malang 2013
Harjana
1. Memahami interaksi antara cahaya dan benda (absorbansi,
eksitasi, emisi, luminesensi, fluoresensi, fosforesensi)
2. Mendeskripsikan komponen utama spektrofofometer (sumber
cahaya, monokromator, detektor, interferometer, grating,
ATR, ICP)
3. Menghitung kadar dengan rumus Beer (analisis campuran vs
absorpsi)
4. Memahami mekanisme dan penerapan spketroskopi UV-Vis,
FTIR, Luminesen, atomik
KOMPETENSI YANG DIHARAPKAN
SETELAH MENGIKUTI KULIAH INI
Spektroskopi
Spektroscopi adalah ilmu pengetahuan yang berkaitan dengan interaksi antara radiasi denganbenda (atom dan molekul).
Metode spektrometri menjadi bagian terbesar darimetode analisis, yang sebagian besar berdasarradiasi elektromagnet (cahaya, sinar-gamma, sinar-X, UV-Vis, mikrowave dan radio-frekuensi)
Teknik Spektrofotometri dipergunakan untukmengukur kadar analit dalam larutan dengan caramengukur jumlah cahaya yang diabsorpsi olehlarutan di dalam kuvet yang diletakkan di dalamspektrofotometer
TOPIK BAHASAN
1. Asas dasar dan perbedaan antara spektramolekuler dan spektra atomik
2. Spektrofotometri absorpsi molekuler
3. Komponen dasar spektrofotometer UV-Vis single dan double beam-spectrophotometer
4. Fluorometri, fosforimetri, kemiluminesensi danotomasi
5. Emisi, Absorpsi dan Fluoresensi Atomik
1- Penyerapan radiasi
Ketika suatu radiasi melewati suatu media, suatulapisan padatan, cair atau gas, frekuensi tertentudiserap oleh media, suatu proses dimana energielektromagnet dialihkan ke sampel.
Dua jenis spektra serapan:
– Spektrum Serapan Atom
– Spektrum Serapan Molekul
Bagaimana proses molekul menyerap radiasi?
1- Transisi rotasi:Tiap molekul berotasi dengan berbagai
sumbu, energi rotasi berada pada aras energitertentu, sehingga molekul dapat menyerapradiasi, kemudia naik ke aras energi rotasi yang lebih tinggi
2- Transitsi vibrasi
Atom-atom atau kelompok atom-atom didalam mlekul daling bergetar satu sama lain. Molekul berpeluang menyerap sejumlah energidiskrit dan kemudian naik ke aras energivibrasi yang lebih tinggi
3- Transisi elektron:
Elektron-elektron valensi suatu molekul dptnaik ke aras energi elektron yang lebih tinggi
Ketiga jenis energi internal ini dapatdikuantitasi.
K
L
M
N
O
P
Atom:Untuk Atom hanya terjadi transisi electron
Penyerapan ini menaikan partikel darikedudukan ground state ke excited state yang berenergi lebih tinggi.
Absorpsi Emisi
Transisi rotasi: energi E rendah [λ panjang (microwave ataufar-infrared)]Transisi Vibrasi: terjadi pada energi E tinggi [daerah near, far infrared]Transisi Electron: terjadi pada energi E yg lebih tinggi[daerah visible dan U.V]
Jenis Radiasi Rentang Frequency (Hz) Jenis Transisi
gamma-rays 1020-1024 <1 pm nuclear
X-rays 1017-1020 1 nm-1 pm Elektron dalam
Ultraviolet 1015-1017 400 nm-1 nm Elektron luar
Visible 4-7.5x1014 750 nm-400 nm Elektron luar
near-infrared 1x1014-4x1014 2.5 µm-750 nm
Elektron luar,
vibrasi
molekul
Infrared 1013-1014 25 µm-2.5 µm Vibarasi molekul
Microwaves 3x1011-1013 1 mm-25 µm
Rotasi molekul,
electron spin
flips*
Gelombang radio <3x1011 >1 mm nuclear spin flips*
Pengantar Spectroskopi (lanjutan)
TRANSISI SPEKTRUM TEKNIKKEGUNAAN
UTAMA
TransisiElektron
UV-vis Spektroskopi UV-vis
SpektroskopiSerapan Atom
AnalisisKuantitatif
AnalisisKuantitatif
TransisiVibrasi
IR Spektroskopi IRIdentifikasi Gugus
fungsi danStruktur
Orientasi Spin Radio NMRIdentifikasi
Struktur
So
S1
S2
T1
Diagram transisi energi molekul antrasen
Transisi
S0 S2Transisi
S0 S1
VR
VR
IC
F
ISC
VR
O2 - Q
ICFF
h
E = h =
255 350 425 680402380
Molekul atau atom mana dapat menyerap radiasi?
Molekul: Agar terjadi penyerapan harus terjadi perubahan momen
dipole (polaritas) dalam molekul. Dalam hal ini ikatankovalen polar, dimana pasangan-pasangan elektron yang elektron berpatungan tidak equal.
contoh: molekul yg tidak mempunyai momen dipole
N N tidak punya momen dipole, sehingga tidak menyerap di daerah IR.
contoh molekul yang mempunyai momen dipole.
O C O Molekul diatomik, mempunyai dipole yang permanen, sehingga akan menyerap cahaya.
OCO Model Vibrasinya simmetri, tidak punya momen dipole
OCO dengan dipole terinduksi momen dipole, molekul dapat menyerap radiasi IR.
Spektra Serapan MolekulSpektra Serapan Atom
Elektron paling luar yg menempati energielektronik , or n pada ground state.
1- Elektron paling luar yg menempati satudari orbital atom, yg terletak pada arasenergi [K, L, M, N, ......s, s,p s,p,d s,p,d,f ]
Ketika dieksitasi elektron naik ke arasenergi * or *
2- Ketika dieksitasi elektron naik ke arasenergi atom yang lebih tinggi yg masihdiijinkan
Karea ada ikatan, maka ada aras energivibrasi atau rotasi, baik pada kedudukanground maupun tereksitasi.
3-Karea tidak ada ikatan, maka tidak adaaras energi vibrasi atau rotasi, baik padakedudukan ground maupun tereksitasi.
Pajang gelombang analisis adalah max.4- Pajang gelombang analisis adalahpajang gelombang resonansi dari analit
Spectra berbentuk pita karena adanyaaras energi vibrasi dan rotasi yang sangatdekat, saling tindih dan tidak terpisahpada kedudukan tereksitasi
5- Spektra berbentuk garis
Spektrometri Absorpsi
1. Spektrometri Absorpsi MolekularUV
2. Spektrometri Absorpsi MolekularVis
3. Spektrometri Infrared
4. Resonansi Magnet Inti (NMR)
5. Spektrometri Absorpsi Atom (AAS)
Spektrometri Emisi
1. Fluorimetri2. Spektrographi Emisi
(Spektrometri EmisiArc/Spark)
3. Spektrometri Emisi Atom(Flame photometry)
4. Spektrometri FluoresensiAtom
5. Spektrometri Fluoresensisinar-X
6. Metode Analisis Radiokimia
Metode Analisis Spektrometri
Hukum Beer
Banyak senyawa menyerap radiasi. Jika suaturadiasi monokromatik dengan kekuatanradiasi P0 diarahkan ke suatu larutan sampel
terjadilah penyerapan dan saat keluar darilarutan sampel kekuatan radiasinya tinggal P
Jumlah radiasi yang diserap dapat dinyatakandengan beberapa cara
– Transmittance, T = P / P0
% Transmittance, %T = 100 T
– Absorbance,
A = log10 P0 / PA = log10 1 / TA = log10 100 / %TA = 2 - log10 %T
Persamaan terakhir, A = 2 - log10 %T , penting untuk diingat, karena kitadengan mudah menghitung absorbance dari data % transmittance
Diagram berikut menunjukkanhubungan antara absorbance dantransmittance :
SPEKTROFOTOMETER
Metode Analisis Kuantitatif
1- Metode langsung
2-Pembentukan senyawa yang mengabsorpsi
3- Metode tak langsung:
a) Metode Replacement
b) Reaksi redoks
c) Reaksi katalitik
d) Metode pemucatan
Persamaan yg menggambarkan Hukum Beer
A = ε b c
dimana
A = absorbance (tanpa satuan, A = log P0 / P ).
ε = absorbtivitas molar (ukuran jumlah cahaya ygdiserap/satuan kadar) dg satuan L mol
-1 cm
-1
b = tebal sampel yang dilewati cahaya atau tebalkuvet dalam sentimeter
c = kadar analit dalam larutan sampel dalam mol L-1
Hk Beer di atas menyatakan bahwa
absorbance tergantung pada total kuantitas
analit yg dilewati cahaya dalam kuvet. Jika
dibuat kurva antara absorbance terhadap
kadar, akan didapat garis lurus yang
melewati titik (0,0)
Kurva kerja ini dapat dipergunakan untuk
1.Penetapan kadar larutan sampel
2.Kalibrasi linearitas instrumen analisis
Penetapan kadar sample
1- Kurva Kalibrasi Baku
2- Metode adisi baku
Tahapan penetapan kadar dg kurva kalibrasi
Buat larutan baku dengan beberapakadar tertentu
Ukur serapan pada λmax
Plot Abs vs. kadar
Hitung slope dan intercept
Ukur serapan larutan sampel
Gunakan slope (dan intercept) untukmenetapkan kadar larutan sampel
Contoh kurva baku Hk Beer
y = 0.02x
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0.0 20.0 40.0 60.0
concentration (uM)
A
X (kadar) μm Y (serapan)
2.5 0.05
5 0.1
10 0.2
20 0.4
50 1
Tahapan penetapan kadar dg standar adisi
1. Buat paling tidak 3 macam larutan sbb.:
a. Pipet 2,0 ml larutan sample masukan ke labu takar 10,0 ml
b. Pipet 2,0 ml larutan sample + 2,0 ml larutan baku yang serapannya sama dengan larutan sample
c. Pipet 2,0 ml larutan sample + 6,0 ml larutan baku yang serapannya sama dengan larutan sample
Ketiga labu takar ini tambah pelarut ad tanda
2. Ukur serapan pada max
3. Plot Abs vs. kadar adisi
4. Hitung slope dan intercept
5. Cari nilai absis titik potong antara kurva regresi dgn sumbu X
6. Nilai absis pada butir 5 dikalikan 5 adalah kadar larutan sample
Kurva kalibrasi standar adisi
S S+10 S+20X ppm
0.2
0.4
0.6
Abs
C X
0 0.2
10 0.4
20 0.6
Ciri serapan UV-visible untuk analisis kuantitatif
1) Dapat diterapkan untuk spesies organik maupun
anorganik
2) DL antara: 10-100 mM atau lebih peka lagi, jika celah
diperlebar
3) Selektivitas sedang – tinggi
4) Akurasi : 1-3% atau lebih baik
5) Akuisasi data mudah dan hemat
6) Hanya untuk komponen tunggal
Perhatian untuk pengukuran kuantitatif
UV-vis
Serapan analit diukur langsung; biasanya tidak merusak
Jika analit tidak berwarna gunakan pereaksi agar dihasilkanspesies yang serapannya dapat diukur
– Memperbesar serapan molar– Thiocyanate (Fe, Co, Mo), H2O2 (Ti, V, Cr), iodide (Bi, Pd, Te)
Amati pada serapan max: max dan λmax
– Perubahan serapan besar/satuan kadar
– Pilih daerah spektrum yang serapannya tidak mudah terpengaruholeh sedikit perubahan λ
Gunakan instrument yang resoulusinya tinggi.
Ingat serapan UV-visible peka terhadap perubahan pH, suhu, kadar tinggi elektrolit dan spesies pengganggu. Kalau bisagunakan plasebo pada kalibrasi
Gunakan kuvet yang match
Analisis komponen tunggal (SCA)
Kurva kalibrasi jika matriks tidak mengganggu
Gunakan plasebo
Pengamatan 3 gelombang
Cara derivatif
Kurva kalibrasi adisi, jika matriks mengganggu
Analisis campuran (MCA)
1. CARA SSE (Simple Simultan Equations)
Buat kurva kalibrasi menggunakan bakueksternal
– Harus menggunakan baku multiple
Usahakan agar baku match dengan sample
Jika matching sukar dilakukan, gunakanmetode standard addition
Serapan campuran (n analit) adalah aditif
oleh karena itu
– Baca serapan pada sejumlah n λ sesuai dgnjumlah n jenis analit yang akan dianalisis
– Selesaikan dengan n persamaan dengan n bilangan anu
2. CARA DERIVATISASI
3. LSQ (least squares) dan MLH (maximum likehood)
Aλ1 = εMλ1.b.cM + εNλ1.b.cN
Aλ2 = εMλ2.b.cM + εNλ2.b.cN
Keterbatasan spektrometri
1. Penyimpangan Hk Beer
– Penyimpangan Positif
– Penyimpangan Negatif
2. Penyimpangan Instrumental
3. Penyimpangan Kimia
PENYIMPANGAN HK BEER … lanjutan
Pengaruhinstrumen
– Radiasi polikromatik
– Lebar celah
Pengaruh kimia
– Disssosiasi
– Asosiasi
– Pembentukankompleks
– Polimerisasi
– Solvolisis
Pengaruh fisika
– Solven
– Suhu (jika > 5oC), kenaikan suhumempermudah ionisasi
– Foton, misalnya terjadifluoresensi atauscattering