5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
1/671
SPEKTROFOTOMETRI UV-Vis
KULIAH ANALISIS FARMASI I
DIKTAT : PROF.DR. MUHAMMAD MULJA
KULIAH : CIKRA INHS., S. Farm., M. Sc., Apt.
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
2/672
TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM MATA KULIAH KIA 321:Memahami teori dasar, teknik dan metode analisis
instrumental: SSA, Spektrofotometri UV-Vis, FT-IR,Spektrofluorometri, KLT, KCKT, KG dan potensiometri
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS MATERI SPEKT. UV-Vis
Pembagian daerah REM
Interaksi REM dengan molekul
Prinsip Analisis Kualitatif dengan Spektrofotometri UV-Vis
Prinsip analisis Kuantitatif untuk komponen tunggal,campuran dua analit dan campuran banyak analit
Instrumentasi dan kalibrasi instrumen SpektrofotometerUV-Vis.
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
3/673
PUSTAKA
Jeffery G.H.,et all., 1989, Vogels Textbook of quantitativechemical analysis, 5thedition, Longman UK, pp 645-730
Watson David G, 1999, Pharmaceutical Analysis, ATextbook for Pharmacy Students and Pharmaceuticalchemist, Churchill livingstone, Harcourt Publisher Limited,pp 75-96
Skoog Douglas A, et al., 1992, Principles of InstrumentalAnalysis, 6thed, Harcourt Brace & company, 329 - 351
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
4/674
Aplikasi spektrofotometri UV-Vis untuk sediaan
farmasi
Penentuan kadar analit dalam sediaan(yang tidak mengandung pengganggu) teknik !!!!
Penentuan pKa
Penentuan koefisien partisi dan kelarutan
Uji dissolusi
Uji degradasi Identifikasi(profil spektra: kharakteristik, tidak spesifik)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
5/675
Kelebihan spektrofotometri Uv-vis
- murah, mudah, cepat, tangguh
- peka (ppm), presis- luas (hampir semua senyawa organik, an-organik,tersedia banyak cara)
Kekurangan spektrofotometri Uv-vis:
- relatif konvensional
- tidak spesifik (moderately selective)
- untuk analit dalam campuran sangat terbatas
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
6/676
Istilah : SPEKTROSKOPI
analisis fisiko kimia yang membahas tentanginteraksi Radiasi Elektromagnetik ( REM ) dengan
materi ( atom dan molekul )
SPEKTROSKOPI ATOM
SPEKTROSKOPI MOLEKUL
SPEKTROMETER memiliki sistem optik untuk mendispersikan REM
CELAH/ SLIT, MONOKROMATOR,
PHOTOMETER mengukur intensitas REM (jumlah foton)
PHOTOELECTRIC CELL
SPEKTROFOTO METER CELAH/ SLIT, MONOKROMATOR,
DETEKTOR SENSING FOTON(PHOTOELECTRIC)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
7/67
7
TEORI SPEKTROFOTOMETRIUV-Vis
Interaksi REM dengan molekul
Meliputi :
REM SPEKTRUM POLI MONO KROMATIS, v , v, E
PROSES Absorpsi, transmisi, emisi, luminesensi
MOLEKUL eksitasi elektron
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
8/67
8
SPEKTROFOTOMETRI DAN KOLORIMETRI
KOLORIMETRI: PENGUKURAN INTENSITAS WARNADENGANMATA MANUSIA
kuno : Nessler cylinder (titrasi kolorimetri)Duboscq colorimeter
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
9/67
9
SPEKTROFOTOMETRI:
PENGUKURAN INTENSITAS REM KUANTITAS FOTON(SEL FOTOELEKTRIK)
KOLORIMETRI PEMILIHAN REM FILTER (tampak)
SPEKTROFOTOMETRI (Uv.VIS) PRISMA, GRATING,
(Uv, tampak)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
10/67
10
E = hn= hc/ = hcn E = energi radiasih = konstanta Plank ( 6.63 x 10-34J.s )c = kecepatan radiasi
( 2.99792 x 10 10 cm/detik )
l =panjang gelombang( cmv =
frequensi (jumlah gel/detik)v= bilangan gelombang (jumlah gel/cm)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
11/67
11
Pembagian daerah REM
Uv 190 - 400 nm, tampak 400780 nm,
IR 800-2500 nm, 2,5 -50m, 50-1000 m
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
12/67
12
COMPLEMENTARY COLOR
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
13/67
13
REM UV-Vis EKSITASIELEKTRON-ELEKTRON YANG BERADA DALAMIKATANDIANTARA ATOM PENYUSUN MOLEKUL, SEHINGGA ORBITAL ELEKTRONTIDAK LAGI TUMPANGSUH (OVERLAP)
10-8 - 10-9detik
M + hv M*
M* M + panashv
relaksasi
(Spektr fluorometri)
(spekt Uv-vis)
Konsentrasi analit kecil panas dapat diabaikan
Transisi elektron - ,, n
- orbital d dan f ( logam transisi lantanida dan aktinida)
- transfer muatan diantara orbital ligan dengan orbital kosong
dari logam (bentuk ion dan komplek dari logam transisi)
ABSORPSI REM OLEH ATOM ATAU MOLEKUL
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
14/67
14
DISTRIBUSI ELEKTRONDAN p DALAM ORBITAL MOLEKUL
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
15/67
15
REM < 150 nm (8,3 eV) memutus ikatan terkuatsenyawa organik
ENERGI ATOM DAN MOLEKUL
1. Energi Translasi ( Et)2. Energi Rotasi ( E r)
3. Energi Vibrasi ( Ev)4. Energi Elektronik ( Ee)
E >>
E = Et+ Er+ Ev+ Ee
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
16/67
16
Adalah energi kinetikatom / molekul yang disebabkanoleh perpindahan atom / molekul tersebut dalamruang. Perubahan kwantum pada tingkat energitranslasi adalah tidak penting.
X
Y
Z
x
y
z
Energi Translasi ( Et )
Seperti : gerakan brown, efek tyndall
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
17/67
17
Adalah energi kinetikmolekul yang disebabkan
oleh rotasi molekul pada sumbunya melalui titikberat molekul.
Energi Rotasi ( E r )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
18/67
18
Adalah energi kinetikdan energi potensial molekul
yang disebabkan oleh gerakan vibrasi gugus-gugusmolekul terhadap atom pada rangka molekul.Dikenal sembilan macam jenis vibrasi.
Energi Vibrasi ( Ev )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
19/67
19
Adalah energi atom atau molekul yang disebabkan
oleh energi potensialdan energi kinetikdari elektronatom atau molekul tersebut.
R E M
Ground singlet state Singlet exited state
Energi Elektronik ( Ee )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
20/67
20
Interaksi REM dengan molekul
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
21/67
21
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
22/67
22
Diketahui : REM 200 nm
h = 6.626 x 10-34Joule detikc = 2.99792 x 10 10cm/detik
1eV = 1,6021 10-19 Joule
Ditanyakan : E (eV ?)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
23/67
23
TINGKAT ENERGI ELEKTRON MOLEKUL
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
24/67
24
EKSITASI ELEKTRONIK MOLEKUL SEDERHANA
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
25/67
25
= k. P. a = 0,87 . 10 20. P. a= Absorbansi molark = KonstantaP = Kebolehjadian (0,1-1)a = Area of cross section of molecul
10 A 2( Organic molecules )
KEBOLEHJADIAN EKSITASI ELEKTRON
maks = 104-105
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
26/67
26
= 1 - 10 : sangat lemah10 - 102 : lemah102- 103: sedang
= 103- 104: kuat
104
- 105
: sangat kuat
P < 0,01
Forbidden transi
tion
P > 0,1 1
Allowed transi
tion
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
27/67
27
Semua senyawa organik dapat mengabsorbsi REM,karena semua mempunyai elektron yang dapat
dieksitasi ke level energi yang lebih tinggiTETAPI
Ikatan tunggal perlu UV vakum ( < 185 nm)
komponen udara mengabsorpsi
kesulitan instrumental
jadi spektrofotometri > 185 nmsenyawa yang mempunyai gugus kromofor
(mempunyai elektron yang mempunyai energi eksitasi rendah)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
28/67
28
Molekul organik yang punya gugus kromofor rumit,karena superposisi transisi vibrasional dengan transisielektronik
spektrum kontinyu
Kromofor punya ikatan , n
(C=C, C = C, nitro, nitroso, azo, karbonil, tiokarbonil )
Auksokrom = gugus yang tidak mengabsorpsi REM di
daerah Uv tapi dapat menggeser puncak absorpsikromofor ke panjang gelombang lebih panjang, danmenaikkan intensitasnya
(OH, NH2, CH3 )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
29/67
29
SPEKTRUM UV - VIS
ABSORBSI KARAKTERISTIK KROMOFOR
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
30/67
30
ABSORBSI KARAKTERISTIK KROMOFOR
EFEK IKATAN RANGKAP TERKONYUGASI
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
31/67
31
EFEK IKATAN RANGKAP TERKONYUGASI
EFEK IKATAN KROMOFOR DAN AUKSOKROM
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
32/67
32
Contoh profil spektra Uv
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
33/67
33
ANALISIS KUANTITATIF
Io It
detektor
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
34/67
34
Io= Ia+ It+ Ir Io = Ia + It
Untuk antar muka gelas-udara Ir = 4% dari Iodieliminasi dengan menggunakan kontrol
Hukum Lambert :
Intensitas REM yang diteruskan akan menuruneksponensial bila tebal media pengabsorpsi naik secaraaritmatik
- dI = kI It= Io.e-kl
dl
It/ Io = transmitan = T = e-kl log 1/T = kl
log 1/T=A = absorban = optical density = log Io/ It
HUKUM BOUGER ( 1729 ) & LAMBERT ( 1760 )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
35/67
35
HUKUM BOUGER ( 1729 ) & LAMBERT ( 1760 )
Intensitas REM yang diteruskan akan menurun secara
logaritmik terhadap kenaikan tebal media (aritmatik)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
36/67
36
C (ppm)
T
C (ppm)
A
KURVA BAKU
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
37/67
37
Hukum Beer :
Intensitas REM yang diteruskan akan menurun
eksponensial bila konsentrasimedia pengabsorpsinaik secara aritmatik
- dI = kI It = Io .e-kc
dcHukum Beer-Lambert
It/ Io = transmitan = T = e-kc log 1/T = kc
Gabung : log 1/T = log Io/ It =A = absorban = optical densityA = a c l
Bila c = mol/L a= =koefisien absorpsi molar
l = tebal kuvet = 1 cm
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
38/67
38
Diketahui : Absorban larutan Y (10 ppm) = 2 AUAbsorban larutan M (10 ppm) = 0,0044 AU
Ditanyakan : Berapa % radiasi yang datang (Io) yang absorbsia. larutan Y
b. Larutan M tersebut
Diketahui : E1%1cmlarutan Z pada 325 nm = 300
Ditanyakan : berapa absorban larutan Z dengankonsentrasi 10 ppm
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
39/67
39
Instrumentasi Spektrofotometer UV-Vis.
Spektrofometer UV-Vis
konvensional
Spektrofotometer UV-Vis
Photo Diode Array ( PDA)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
40/67
40
SCHEMATIC DIAGRAM OF SPECTROFOTOMETER
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
41/67
41
Skema double beam Spectrophotometer UV-Vis
Single beamSpectrophotometer UV-Vis ?
S kt f t t UV ST
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
42/67
42
Spektrofotometer UV-ST
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
43/67
43
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
44/67
44
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
45/67
45
SUMBER RADIASI
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
46/67
46
SUMBER RADIASI
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
47/67
47
EFEK LEBAR CELAH TERHADAP SPEKTRUM
0,5 nm
1,0 nm
2,0 nm
1,2,4,5 tetrazine in vapour, hexane , water
MONOKROMATOR
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
48/67
48
1. SLIT ( Celah )
Instrumental Spectral Bandwidth ( SBW )
Filter
MONOKROMATOR
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
49/67
49
( CELLS / KUVET )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
50/67
50
VACUUM PHOTOTUBES
PHOTOMULTIPLIER TUBES ( PMT)
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
51/67
51
PHOTOMULTIPLIER TUBES ( PMT)
PHOTO DIODE ARRAY ( PDA )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
52/67
52
PHOTO DIODE ARRAY ( PDA )
grating
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
53/67
53
Aplikasi untuk analisis kuantitatif
Senyawa tunggal
perbandingan absorban, kurva baku, E1%1 cm, ekst. molar ()
Tanpa gangguan latar belakang :
lmaksimumAda gangguan latar belakang :
Cara 3 panjang gelombang
Cara derivativ
Multi komponen (dua atau lebih)
Persamaan simultan sederhana
LSQ dan MLH
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
54/67
54
Teknik analisis : Senyawa tunggal tanpa gangguan
Penentuan dilakukan pada maksimal Nisbah Spektral Band Widh / Natural Band Widh = < 0,1
Rentang dinamik ( Instrumental Dynamic Range )
atau IDR AU = 0,21,5
Hindari penentuan pada daerah radiasi sesatan
( Stray Radiation ) l = 220 nm dan 340 nm
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
55/67
55
A
l
Pada l maksimum diperoleh kepekaan yang maksimal
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
56/67
56
Pada lmaksimum deviasi terhadap hukum Beer kecil
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
57/67
57( SPECTRAL BANDWITH ) ( NATURAL BANDWITH )
NISBAH SBW / NBW = < 0,1 AKURASI = > 99,50 %
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
58/67
58
IDR AU= 0.21.5 BEST ACCURACY & PRECISION
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
59/67
59
Diketahui : Isoprenaline, E(1%, 1cm) pada 280 nm = 100
Ditanyakan : Berapa konsentrasi Isoprenaline
agar terukur Absorban sebesar0,5 pada tersebut.
S t l d
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
60/67
60
Senyawa tunggal dengan gangguan
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
61/67
61Larutan CTM dan quinoline yellow
D 3 j l b
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
62/67
62
Dengan cara 3 panjang gelombang
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
63/67
63
Penentuan kadar CTM dalam sampel yang berwarna
kuning dilakukan dengan cara 3 diperoleh data sebagai
berikut.
Keterangan Konsentrasi
(ppm)Absorban
250Absorban
260Absorban
270
CTM baku 44,44 0,350 0,477 0,107Sampel ? 0,325 0,437 0,088
Bila sampel tersebut dibuat dengan cara melarutkan 50,0
mg sampel/100ml pelarut, berapa % b/b kadar CTM dalam
sampel tersebut ?
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
64/67
64
Syarat analisis multi komponen
Macam dan jumlah komponen yang akan ditentukandiketahui
Tidak terjadi interaksi antar komponen maupun denganpelarut
Semua komponen terlarut dengan sempurna Semua komponen memberikan serapan pada daerah
penentuan Baseline stability Kalibrasi masing masing komponen dengan standar
Stabilitas sampel Pengukuran pada rentang Instrumental Dynamic Range
( IDR )
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
65/67
65
1.Simple Simultaneous Equatiation ( SSE )
Dua persamaan dengan dua bilangan yang tidak diketahui
Campuran parasetamol dan kofein ditentukan kadarnya
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
66/67
66
Campuran parasetamol dan kofein ditentukan kadarnyasecara simultan pada l250 nm, 273 nm dalam pelarut etanol
Nama analit Absorban
l250
Absorban
l273
Parasetamol baku
10,0 ppm
0,890
app=
0,0833
apk=
Kofein baku
10,0 ppm
0,0488
akp =
0,244
akk =
Sampel 1,204 0,350
Berapa kadar Parasetamol dan kofein dalam sampel ?
5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014
67/67
Contoh spektra
A = Parasetamol B = Salisilamid C = Kofein T= Total
Parasetamol , 250 nm
Kofein, 273 nmsalisilamid
Total