Surface Area Analyzer

A. Penjelasan Alat

Surface Area Analyzer (SAA) merupakan salah satu alat utama dalam

karakterisasi material. Alat ini khususnya berfungsi untuk menentukan luas

permukaan material, distribusi pori dari material dan isotherm adsorpsi suatu gas

pada suatu bahan.

Alat ini prinsip kerjanya menggunakan mekanisme adsorpsi gas,

umumnya nitrogen, argon dan helium, pada permukaan suatu bahan padat yang

akan dikarakterisasi pada suhu konstan biasanya suhu didih dari gas tersebut. Alat

tersebut pada dasarnya hanya mengukur jumlah gas yang dapat diserap oleh suatu

permukaan padatan pada tekanan dan suhu tertentu. Secara sederhana, jika kita

mengetahui berapa volume gas spesifik yang dapat diserap oleh suatu permukaan

padatan pada suhu dan tekanan tertentu dan kita mengetahui secara teoritis luas

permukaan dari satu molekul gas yang diserap, maka luas permukaan total

padatan tersebut dapat dihitung.

Tentunya telah banyak teori dan model perhitungan yang dikembangkan

para peneliti untuk mengubah data yang dihasilkan alat ini berupa jumlah gas

yang diserap pada berbagai tekanan dan suhu tertentu (disebut juga isotherm)

menjadi data luas permukaan, distribusi pori, volume pori dan lain sebagainya.

Misalnya saja untuk menghitung luas permukaan padatan dapat digunakan BET

teori, Langmuir teori, metode t-plot, dan lain sebagainya. Yang paling banyak

dipakai dari teori – teori tersebut adalah BET (lihat pada kategori dasar teori).

1

Gambar 1. SAA (Surface Area Analyzer)

Gambar 1 diatas adalah contoh alat SAA dari perusahaan Quantachrome

dengan seri Autosorb-1. Gambar A adalah port untuk keperluan degassing. Seri

ini memiliki 2 port untuk keperluan itu. Tampak satu port sedang dipakai untuk

degassing sampel yang diletakkan dalam tabung dan diselimuti bagian bawah

tabung dengan mantel pemanas. Gambar B adalah port analisa yang pada gambar

baru tidak terpakai. Gambar C adalah kontainer untuk menampung zat pendingin.

Jika kita memakai gas nitrogen maka kita perlu memakai nitrogen cair dengan

suhu sekitar 77 K. Jika memakai argon maka kita perlu argon cair. Sehingga

mungkin ini menjadi kendala juga ketika akan mengoperasikan alat ini di

Indonesia yang belum punya banyak instalasi gas dalam kondisi cairnya.

Sedangkan gambar D adalah panel yang menunjukkan layout dari proses analisa

dilengkapi indikator – indikator lampu yang dapat menandakan setiap valve dalam

posisi dibuka atau ditutup.

B. Persiapan Sampel

Preparasi sampel untuk analisa luas permukaan cukup sederhana. Namun

juga tergantung dari seri alat, biasanya seri lama mengharuskan bahan dipeletkan

terlebih dahulu agar tidak menghasilkan debu yang dapat merusak alat. Namun

pada versi baru alat sudah diberi pengaman sehingga sampel berbentuk serbuk

2

langsung dapat dianalisa. Hanya saja perlu diperhatikan jika sampel terlalu ringan

maka akan terjadi peristiwa elutriasi pada saat tabung sampel dikenai tekanan

vakum yang dapat mempengaruhi hasil analisa. Solusinya disamping dipeletkan,

dapat juga dengan memakai tabung sampel yang sesuai. Biasanya alat ini

memberikan banyak alternatif bentuk tabung yang spesifik untuk kondisi sampel

tertentu. Beberapa jenis tabung sampel disajikan pada gambar dibawah ini.

Tabung yang memiliki tempat sampel besar biasanya dipakai untuk serbuk

sedangkan yang kecil untuk pelet atau serbuk yang tidak mudah melayang.

Gambar 2. Wadah sampel

Alat ini hanya memerlukan sampel dalam jumlah yang kecl. Biasanya

berkisar 0.1 sampai 0.01 gram saja. Persiapan utama dari sampel sebelum

dianalisa adalah dengan menghilangkan gas – gas yang terserap (degassing). Alat

surface area analyzer ini terdiri dari dua bagian utama yaitu Degasser dan

Analyzer. Degasser berfungsi untuk memberikan perlakuan awal pada bahan uji

sebelum dianalisa. Fungsinya adalah untuk menghilangkan gas – gas yang

terserap pada permukaan padatan dengan cara memanaskan dalam kondisi vakum.

Biasanya degassing dilakukan selama lebih dari 6 jam dengan suhu berkisar antara

200 – 300C tergantung dari karakteristik bahan uji.

Namun jika tidak ada waktu degassing selama 1 jam juga sudah memenuhi

yang biasanya alat ini dilengkapi dengan metode pengecekan kesempurnaan

proses degassing dengan menekan tombol tertentu pada komputer pengendali.

Kemudian setelah dilakukan degassing maka bahan uji dapat dianalisa. Proses

degassing dilakukan dengan cara menutup ujung tabung berisi sampel dengan

3

mantel pemanas dan ujung atas dihubungkan dengan port degas seperti pada

gambar dibawah ini.

Gambar 3. Pengkondisian sampel

C. Proses Analisa

Setelah sampel selesai didegas, maka dapat langsung dianalisa. Sebelum

analisa tentunya perlu ditimbang berat sampel setelah degas. Supaya benar –

benar diketahui berat sampel sebenarnya setelah dibersihkan dari gas – gas yang

terjerap. Kemudian yang perlu dilakukan sebelum nenjalankan analisa biasanya

adalah mengisi kontainer pendingin dengan gas cair. Kemudian mengeset kondisi

alalisa. Waktu analisa bisa berkisar antara 1 jam sampai lebih dari 3 hari untuk

satu sampel. Jika hanya ingin mengetahui luas permukaan maka kita hanya

membutuhkan 3 – 5 titik isotherm sehingga proses analisa menjadi singkat.

Namun jika kita ingin mengetahui distribusi pori khususnya material yang

mengandung pori ukuran mikro (< 20A) maka memerlukan 2 – 3 hari untuk satu

kali analisa dengan menggunakan gas nitrogen sebagai adsorbennya. Sebenarnya

waktu analisa bisa dipersingkat jika kita menggunakan jenis gas lain misalnya

CO2.

Sebenarnya alat ini sangat mudah dioperasikan karena bersifat ototmatis.

Untuk memulai analisa setelah mengisi data – data mengenai berat sampel dan

berapa titik amalisa yang diinginkan dilakukan dengan memencet tombol pada

software di komputer pengendali. Proses analisa selesai secara otomatis akan

kembali ke posisi semula.

D. Contoh Hasil Analisa

4

Hasil analisa disajikan dalam grafik ataupun tabulasi. Alat ini dilengkapi

dengan perangkat lunak yang dapat menghitung hampir semua data yang

diperlukan seperti: luas permukaan, volume pori, distribusi pori dengan berbagai

metode perhitungan.dibawah ini contoh tampilan isotherm dari karbon aktif

dengan perhitungan PSD nya ditampilkan dalam grafik.

Gambar 4. Hasil analisa

Alat ini harganya relatif mahal lebih dari 800 juta rupiah untuk dapat

memilikinya. Kemudian biaya operasionalnya cukup mahal juga karena

membutuhkan gas dalam fase cair. Namun sepengetahuan penulis di Indonesia

sudah ada beberapa institusi penelitian yang memilikinya meski masih seri lama

dari alat ini.

(http://materialcerdas.wordpress.com/alat-karakterisasi/surface-area-analyzer/)

5

SPEKTROMETER FTIR ( Fourier Transform Infa Red)

Spektroskopi inframerah merupakan salah satu alat yang banyak dipakai

untuk mengidentifikasi senyawa, baik alami maupun buatan. Dalam bidang fisika

bahan, seperti bahan-bahan polimer, inframerah juga dipakai untuk

mengkarakterisasi sampel. Suatu kendala yang menyulitkan dalam

mengidentifikasi senyawa dengan inframerah adalah tidak adanya aturan yang

baku untuk melakukan interpretasi spektrum. Karena kompleksnya interaksi

dalam vibrasi molekul dalam suatu senyawa dan efek-efek eksternal yang sulit

dikontrol seringkali prediksi teoretik tidak lagi sesuai. Pengetahuan dalam hal ini

sebagian besar diperoleh secara empiris dan pengalaman.

FTIR merupakan salah satu sat Spektrofotometer infa merah yang

digunakan untuk mengidentifikasi jenis ikatan kimia ( gugus fungsional) suatu

sample. Pada dasarnya Spektrofotometer fourier infa red ( di singkat FTIR)

adalah sama dengan Spektrofotometer Infa Red Dispersi, yang membedakannya

adalah pengembangan pada sistim optiknya sebelum berkas sinar infa merah

melewati contoh. Dasar pemikiran dari spekttrofotometer Fourier Transform Infa

Red adalah persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Transform Joseph

Fourier (1768-1830) seorang ahli matematika dari perancis.

Skema prinsip kerja FTIR dapat ditunjukan pada gambar dibawah ini

Gamabar 1 skema Spektrofotometer FTIR

6

Spectrum FTIR berada pada kisaran bilangan darin10-13.000 cm1(noerdin,

1986). Penggunaan spektrofotometer FTIR yang ditunjukan untuk identivokasi

suatu senyawa.spektrum ii ditimbulkan oleh adanya interaksi antara vibrasi

molekul dengan radiasi elektromagnetik.

Deteksi dan analisis inti denga FTIR memanfaatkan interferometer

Michelson yang mengandung adanya frekwensi dalam sinyal

gangguan.Interferometer Michelson mengubah komponen tertentu dalam sinyal

menjadi berbagai intesitas radiasi yang mencapai detector. Sinyal atas radiasi

yang menjangkau sejumlah bilangan gelombang yang luas dan intesitas yang

berisolasi seperti ditunjukan pada gambar di bawah ini.

Keuntungan prosedur ini adalah kepekaannya lebih besar karena detector

monitor seluruh spectrum secara bersamaan, bukan hanya sau frekwensi setiap

saat,

Gambar 2 interferometer Michelson

Interferometer Michelson terdiri dari sebuah pemecah berkas (beam

splitter) yang datang dari sumber serta dua buah cermin,yang satu dapat

digerakan (mowable mirror) dan satu tetap ( fixed mirror ) cahaya yang datang

dari sumber terbagi oleh beam splitter ke cermin tetap dan cermin yang dapat

bergerak. Berkas caaya darikedua cermin dengan selisih lintasan p digabungkan

kembali oleh beam splitter.sinyal yang didetksi oleh detector berosilasi saat kedua

komponen bergantian masuk dan saat keluar dan keluar fase p berubah. Jika

7

radiasi mempunyai bilangan gelombang (k) maka sinyal terdeteksi bervariasi

terhadap p adalah:

I(p)= Ik cos 2 Π(v)p………………………………………..(1)

Jadi interferometer mengubah komponen tertentu dalam sinyal menjadi

berbagai nilai inesitas radiasi yang menujuu sampel. Inesitas tersebut kemudian

dideteksi oleh detector. Sinyal yang seebnarnya terdiri atas radiasi yang

menjangkau sejumlah bilangan gelombang yang luas. Inetsitas total yang terbaca

oleh detector merupakan jumlah semua intesitas yng berosilasi adalah:

I ( p )=∫0

∞

I ( v )cos2∏ ¿ ¿ k p dῡ [v] cos 2∏ kρ ∂k

………………………………..(2)

Variasi itensif I(v) dengan bilangan gelombang :

I (k )=∫0

∞

I ( v )cos2∏ ¿ ¿ kρ ∂k

……………………………………………………………(3)

Dimana v=1λ , dengan λ adalah panjang gelombangn

Detektor meneruskan informasinya ke perekam yang menghasilkan

spektrum. Data diproses ditransfer menggunakan software menggunakan software

tertentu. Hasil FTIR berupa spectrum infra merah yang menunjukkan hubungan

antara transmitansi (T) dan bilangan gelombang, dimana spektrum transmisi

ditentukan melalui (Atkins,1999):

% T = I/Io …………………………………………………..(4)

Bila suatu zat pada sampel menyerap foton-foton radiasi, maka banyaknya

foton yang berhasil sampel akan lebih rendah daripada jumlah foton mula-mula.

Serapan atau absorbsi ini akan diamati sebagai penurunan itensitas atau kuantitas

8

radiasi yang ditunjukkan dalam melewati % T dan nampak sebagai sumur (deep),

yang disebut puncak serapan (absorbtion peak).

CARA KERJA ALAT SPEKTROFOTOMETER

• Cara kerja alat spektrofotometer FTIR yang dilengkapi dengan cermin

yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam.

• Dengan demikian radiasi demikian radiasi infa merah akan menimbulkan

perbedaan jarak yang yang ditempuh menuju yang bergerak dan jarak

cermin yang ditempuh menuju cermin yang bergerak dan jarak cermin

yang diam disebut sebagai retardasi dan hubungan antara intesitas radiasi

IR yang diterima detector terhadap retardasi di sebut interferogram.

• Pada sistim optic FTIR di gunakan LASER (Light Amplilifaction by

Stimulated Emmission of radiation) yang berfunsi sebagai radiasi yang

diinterferensikan dengan radiasi infa red agar sinyal radiasi infa merah

yang diterima oleh detector secara utuh dan lebih baik.

• Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adala TGS ( Tetra

Glycerine Sulphate ) atau MCT ( Mercuri Cadmium Telluride). Detektor

MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan

dibandingan detector TGS,yaitu ynag memberikan respon yang lebih baik

pada frekwnsi modulasi tinggi, lebih sensitive,lebih cepat, tidak

dipengaruhi oleh temperature,sangat selektif terhadap energy vibarasi yang

diterima dari infa merah.

KEUNTUNGAN ALAT SPEKTROFOTOMETER

Secara keseluruhan,analisis menggunakan spektrofotometer FTIR

memiliki dua kelebihan utama dibandingkan metoda konvensional lainnya, yaitu:

Light Amplilifaction by Stimulated Emmission of radiation). Yang sebagai

radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infa

merah yang diterima oleh detector secara utuh dan lebih baik.

9

1. Dapat di gunakan pada semua frekwensi dari sumber cahaya secara

simultan sehingga analisis dapat dilakuakan lebih cepat daripada

menggunakan cara sekunsial atau scanning.

2. Sensitifitas dari metoda Spektrofotmeter FTIR lebih besar daripada cara

disperse, sebab radiasi yang masuk ke sistim detector lebih banyak karena

tanpa harus melalui celah ( stiles).( Giwangka S,2006).

10

Temperature Programmed Desorption

Spekstroskopi Desorpsi Termal (TDS), juga dikenal sebagai Temperature

Programmed Desorption (TPD) adalah metode mengamati molekul bahan yang

terserap dari permukaan ketika suhu permukaan meningkat. Ketika molekul

datang dalam kontak dengan permukaan, mereka menyerap ke atasnya,

meminimalkan energi mereka dengan membentuk ikatan kimia dengan

permukaan.

Energi ikat bervariasi dengan kombinasi adsorbat dan permukaan. Jika

permukaan dipanaskan, pada satu titik, energi dipindahkan ke spesies yang

teradsorpsi akan menyebabkannya terserap. Suhu di mana hal ini terjadi dikenal

sebagai suhu desorpsi. Jadi TDS menunjukkan informasi mengenai energi ikat.

TDS juga memperoleh jumlah molekul teradsorpsi pada permukaan dari

intensitas puncak spektrum TDS, dan jumlah total spesies teradsorpsi ditunjukkan

oleh integral dari spektrum (http//:.id.wikipedia.org)

Tehnik Temperature Programmed Desorption (TPD), merupakan metode

yang penting untuk determinasi dari parameter termodinamika dan kinetika dari

proses desorpsi dan dekomposisi reaksi. Sebuah sampel dipanaskan dengan suatu

program suhu β (t) =dT/dt (dengan temperatur T selalu menjadi fungsi linear

terhadap waktu t) dan tekanan parsial dari atom dan molekul berkembang dari

sampel yang diukur seperti spectrometer massa.

Di dalam teknik TPD, kemampuan kemisorpsi untuk senyawa-senyawa

probe dapat diuji untuk mendapatkan sifat-sifat katalis tertentu, seperti : kekuatan

keasaman dan kebasaan katalis bahkan dapat juga digunakan untuk menentukan

jumlah situs asam atau basa didalam katalis.

11

Kemampuan desorpsi atau adsorpsi suatu katalis dapat diketahui dengan

melakukan penghitungan pada puncak spektra TPD yang merupakan puncak

desorpsi. Sedangkan untuk menentukan jumlah situs asam-basa, dapat ditentukan

dari jumlah molekul yang teradsorpsi dalam situs asam.

TPD merupakan suatu tehnik karakterisasi katalis yang digunakan untuk

mengetahui kemampuan adsorpsi atau desorpsi suatu katalis. Selain itu, TPD juga

dapat digunakan untuk tingkat keasaman atau kebasaan suatu katalis. Salah satu

contoh katalis yang biasa digunakan adalah CuO.

Gambar spektrum TPD H2 dan CO pada suatu katalis

Untuk menentukan kemampuan desorpsi atau adsorpsi suatu katalis dapat

diketahui dengan melakukan penghitungan dari puncak desorpsi yang didapat dari

spektra TPD. Salah satu contoh spektra TPD adalah pada gambar di atas. Pada

gambar itu terlihat bahwa desorpsi H2 dan CO menghasilkan dua buah puncak

utama. Puncak pertama muncul pada suhu rendah (±1000C) dan puncak yang

kedua muncul pada suhu tinggi (±3000C). Pada gambar terlihat pula bahwa

desorpsi H2 menghasilkan puncak yang lebih besar dibandingkan desorpsi CO.

Hal ini menunjukkan bahwa interaksi antara katalis dengan H2 lebih kuat

dibandingkan dengan CO sehingga H2 relatif lebih banyak teradsorpsi

dibandingkan CO.

12

13

SPEKTROSKOPI UV-VIS

A. Pendahuluan

Dengan semakin kompleksisitas berbagai keperluan saat ini, analisis

kimia dengan mempergunakan metoda fisik dalam hal identifikasi dari

berbagai selektifitas fungsi polimer campuran, pemodifikasi dan aditif

digunakan untuk plastik dan elastomer. Spektroskopi infra merah, metoda

pengukuran fotometer UV, gas dan liquid kromatografi dan spektroskopi masa

bersama sama dengan dari metoda pengukuran termoanalisis (DSC-TGA)

merupakan alat yang teliti sebagai pilihan  untuk analisis kwalitatif dan

kwantitatif bahan.

Analisis Spektroskopi didasarkan pada interaksi radiasi dengan spesies

kimia. Berprinsip pada penggunaan cahaya/tenaga magnek atau listrik untuk

mempengaruhi senyawa kimia sehingga menimbulkan tanggapan.Tanggapan

tersebut dapat diukur untuk menetukan jumlah atau jenis senyawa. Cara

interaksi dengan suatu sampel dapat dengan absorpsi, pemendaran

(luminenscence) emisi, dan penghamburan (scattering) tergantung pada sifat

materi.Teknik spektroskopi meliputi spektroskopi UV-Vis, spektroskopi

serapan atom, spektroskopi infra merah, spektroskopi fluorensi, spektroskopi

NMR, spektroskopi massa.

Spektroskopi UV-Vis merupakan teknik spektroskopi pada daerah

ultra violet dan sinar tampak. Dari spektrum absorpsi dapat diketahui panjang

gelombang dengan absorbans maksimum dari suatu unsur atau senyawa.

Contoh : Analisis protein, asam amino, kinetika enzim. 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

14

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.

B. Pengertian

Spektrofotometer UV-sinar tampak (visible) adalah analisa kuantitatif

dan kualitatif spesies kimia dengan pengukuran absorbansi atau transmittansi

dalam spektroskopi. 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 sample tak berwarna.

Gambar 1. Spektrofotometer UV-VIS

15

Spektrofotometer UV-VIS merupakan alat dengan teknik

spektrofotometer pada daerah ultra-violet dan sinar tampak. Alat ini

digunakan guna mengukur serapan sinar ultra violet atau sinar tampak oleh

suatu materi dalam bentuk larutan. Konsentrasi larutan yang dianalisis

sebanding dengan jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terdapat dalam

larutan tersebut. Dalam hal ini, hukum Lamber-Beer dapat menyatakan

hubungan antara serapan cahaya dengan konsentrasi zat dalam larutan. Di

bawah ini adalah persamaan Lamber-Beer ;

A = - log T

= ε b c

Dengan; A = absorban,

T = transmitan,

ε = absortivitas molar (Lcm-1.mol-1),

b = panjang sel (cm), dan

c = konsentrasi zat (mol/L).

Spektrum absorpsi yang diperoleh dari hasil analisis dapat

memberikan informasi panjang gelombang dengan absorban maksimum dari

senyawa atau unsur. Panjang gelombang dan absorban yang dihasilkan

selama proses analisis digunakan untuk membuat kurva standar. Konsentrasi

suatu senyawa atau unsur dapat dihitung dari kurva standar yang diukur pada

panjang gelombang dengan absorban maksimum. Dari kurva standar

kalibrasi, diperoleh persamaan garis

Y = ax + b

Dimana; Y merupakan serapan dan

x adalah konsentrasi unsur atau senyawa.

Berdasarkan sistem optiknya terdapat 2 jenis spektrofotometer.

16

Spektrofotometer single beam (berkas tunggal)

Pada spektrofotometer ini hanya terdapat satu berkas sinar yang

dilewatkan melalui cuvet. Blanko, larutan standar dan contoh diperiksa

secara bergantian

Gambar 2. Spektrofotometer single beam (berkas tunggal)

Spektrofotometer double beam (berkas ganda)

Pada alat ini sinar dari sumber cahaya dibagi menjadi 2 berkas oleh

cermin yang berputar (chopper).

Berkas pertama melalui cuvet berisi blanko

Berkas kedua melalui cuvet berisi satndar atau contohnya blanko dan

contoh diperiksa secara bersamaan seperti terlihat pada gambar.

Blanko berguna untuk menstabilkan absorbsi akibat perubahan voltase

atau Io dari sumber cahaya. Dengan adanya blanko dalam alat kita

tidak lagi mengontrol titik nolnya pada waktu-waktu tertentu, hal ini

berbeda jika pada single beam.

Gambar 3. Spektrofotometer double beam (berkas ganda)

C. Instrumentasi UV-Vis

17

Spektroskofi UV-VIS memiliki instrumentasi yang terdiri dari lima

komponen utama, yaitu ;

Sumber radiasi

sumber energy cahaya yang biasa untuk daerah tampak dari

spectrum itu maupun daerah ultraviolet dekat dan inframerah dekat adalah

sebuah lampu pijar dengan kawat ranbut terbuat dari wolfram. Pada

kondisi operasi biasa, keluaran lampu wolfram ini memadai dari sekitar

235 atau 350 nm ke sekitar 3 µm. energy yang dipancarkan olah kawat

yang dipanaskan itu beraneka ragam menurut panjang gelombangnya.

Panas dari lampu wolfram dapat merepotkan; sringkali rumah lampu itu

diselubungi air atau didinginkan dengan suatu penghembus angin untuk

mencegah agar sampel ataupun komponen lain dari instrument itu menjadi

hangat.

Wadah sampel

kebanyakan spektrofotometri melibatkan larutan dan karenanyan

kebanyakan wadah sampel adalah sel untuk menaruh cairan ke dalam

berkas cahaya spektrofotometer. Sel itu haruslah meneruskan energy

cahaya dalam daerah spektral yang diminati: jadi sel kaca melayani daerah

tampak, sel kuarsa atau kaca silica tinggi istimewa untuk daerah

ultraviolet. Dalam instrument, tabung reaksi silindris kadang-kadang

diginakan sebagai wadah sampel. Penting bahwa tabung-tabung semacam

itu diletakkan secara reprodusibel dengan membubuhkan tanda pada salah

satu sisi tabunga dan tanda itu selalu tetaparahnya tiap kali ditaruh dalam

instrument. Sel-sel lebih baik bila permukaan optisnya datar. Sel-sel harus

diisi sedemikian rupa sehingga berkas cahaya menembus larutan, dengan

meniscus terletak seluruhnya diatas berkas. Umumnya sel-sel ditahan pada

posisinya dengan desain kinematik dari pemegangnya atau dengan jepitan

berpegas yang memastikan bahwa posisi tabung dalam ruang sel (dari)

instrument itu reprodusibel.

Monokromator

18

Monokromator ini adalah piranti optis untuk memencilkan suatu

berkas radiasi dari sumber berkesinambungan, berkas mana mempunyai

kemurnian spectral yang tinggi dengan panjang gelombang yang

diinginkan. Radiasi dari sumber difokuskan ke celah masuk, kemudian

disejajarkan oleh sebuah lensa atau cermin sehingga suatu berkas sejajar

jatuh ke unsure pendispersi, yang berupa prisma atau suatu kisi difraksi.

Dengan memutar prisma atau kisi itu secara mekanis, aneka porsi

spectrum yang dihasilkan oleh insur disperse dipusatkan pada celah keluar,

dari situ, lewat jalan optis lebih jauh, porsi-porsi itu menjumpai sampel.

Detektor

Detector dapat memberikan respons terhadap radiasi pada berbagai

panjang gelombang Ada beberapa cara untuk mendeteksi substansi yang

telah melewati kolom. Metode umum yang mudah dipakai untuk

menjelaskan yaitu penggunaan serapan ultra-violet. Banyak senyawa-

senyawa organik menyerap sinar UV dari beberapa panjang gelombang.

Jika anda menyinarkan sinar UV pada larutan yang keluar melalui kolom

dan sebuah detektor pada sisi yang berlawanan, anda akan mendapatkan

pembacaan langsung berapa besar sinar yang diserap. Jumlah cahaya yang

diserap akan bergantung pada jumlah senyawa tertentu yang melewati

melalui berkas pada waktu itu. Anda akan heran mengapa pelarut yang

digunakan tidak mengabsorbsi sinar UV. Pelarut menyerapnya! Tetapi

berbeda, senyawa-senyawa akan menyerap dengan sangat kuat bagian-

bagian yang berbeda dari specktrum UV. Misalnya, metanol, menyerap

pada panjang gelombang dibawah 205 nm dan air pada gelombang

dibawah 190 nm. Jika anda menggunakan campuran metanol-air sebagai

pelarut, anda sebaiknya menggunakan panjang gelombang yang lebih

besar dari 205 nm untuk mencegah pembacaan yang salah dari pelarut.

Rekorder

Dan di dalam rekorder signal tersebut direkam sebagai spektrum yang

berbentuk puncak-puncak. Spektrum absorpsi merupakan plot antara

absorbans sebagai ordinat dan panjang gelombang sebagai absis.

19

D. Prinsip Kerja 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.

20

Gambar 4. Skema cara kerja 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.

E. Aplikasi dari UV-Vis

Studi Fotoelektrokimia Lapisan Tipis CdS Hasil Deposisi Metode CBD

Lapisan tipis CdS dideposisi pada substrat gelas berlapis TCO

dengan metode CBD (Chemical Bath Deposition) menggunakan bahan

dasar CdCl2 sebagai sumber ion Cd2+ dan (NH2)2 SC (Thiourea) sebagai

sumber ion S2-. Karakterisasi XRD lapisan tipis yang diperoleh

memperlihatkan puncak-puncak karakteristik CdS polikristal dengan

struktur kubik (zincblende). Absorbansi dan transmitansi optik dengan

spektroskopi UV-VIS memperlihatkan daerah absorbsi pada rentang

cahaya tampak (300 nm - 500 nm) dengan maksimum pada sekitar 330

nm. Karakterisasi fotoelektrokimia dilakukan di dalam sel elektrokimia

yang berisi elektrolit 1M NaOH dan elektrolit mengandung kompleks

iodida. Respon arus foto (photocurrent) elektroda CdS di dalam sel

fotoelektrokimia memperlihatkan kebergantungan pada panjang

gelombang cahaya datang dan bersesuaian dengan absorbansi optik

spektroskopi UV-VIS. Lebar celah pita energi (energy bandgap)

ditentukan melalui kurva (Jphhv)2 vs hv (energi foton), diperoleh lebar

pita energi sebesar 2.45 eV. Hubungan rapat arus foto terhadap energi

foton cahaya (hv) juga diperlihatkan dari kurva Jph vs hv.

Meneliti Pengaruh Kelembaban Terhadap Absorbansi Optik Lapisan

Gelatin

21

Penelitian ini menyajikan studi tentang pengaruh kelembaban

terhadap absorbansi optik lapisan gelatin. Cahaya yang melewati atau

diserap film gelatin dideteksi menggunakan spektrometer dengan panjang

gelombang antara 292 nm sampai 591 nm dalam rentang daerah ultraungu

(UV) – cahaya tampak (visible). Absorbansi optik lapisan gelatin dipindai

(di-scan) dengan perlakuan variasi kelembaban udara (kelembaban nisbi,

RH). Film gelatin dideposisi menggunakan spin-coater pada kecepatan

putar tertentu di atas substrat kaca.

Absorbansi optik lapisan gelatin diamati menggunakan teknik

spektroskopi dengan mengukur absorbansi dalam rentang UV-Vis.

Absorbansi optik lapisan gelatin dipindai (scan) dari panjang gelombang

292 nm sampai dengan 591 nm yaitu dalam rentang cahaya ultraungu

(UV) – cahaya tampak (visible). Hasil pengukuran nilai absorbansi untuk

setiap panjang gelombang dalam rentang pengukuran. Dari spektrum

absorbansi tersebut diketahui serapan optik lapisan gelatin berada pada

daerah ultraungu (UV), antara 292 nm sampai 355 nm.

HASIL SPEKTROSKOPI UV-VIS

22