Minggu 1-11

BAB I
ANTARAKSI RADIASI ELEKTROMAGNETIK DENGAN MATERI
(Metode Optik)
Catatan:
a. Sifat-sifat radiasi elektromegnet dan antaraksinya dengan
materi
 Dasar untuk aplikasi dalam analisis
instrumentasi
 Sifat fisika dan kimia materi
mempengaruhi radiasi cahaya
4
Sifat-sifat, aplikasi, interaksi radiasi elektromagetik
Catatan:
5
Radiasi elektromagnet: energi yang ditransmisikan lewat ruang
(dan waktu) dengan kecepatan sangat tinggi.
Catatan:
Contoh: cahaya, radiasi panas, sinar-X, sinar ultraviolet,
gelombang mikro, radiasi radio.
Model gelombang
Sifat radiasi elektromegnetik
Model partikel
Model Gelombang
medan gaya listrik yang berosilasi dalam ruang karena adanya
medan listrik dan medan magnet
Vektor dari cahaya monokromatik dalam radiasi 1 bidang
terpolarisasi.
6
Parameter-parameter gelombang:
-
panjang gelombang (): jarak puncak-puncak/lembahlembah
-
periode (p), waktu tempuh puncak-puncak
-
frekuensi ()=1/p, banyaknya osilasi per detik:
Catatan:
ditentukan oleh sumber gelombang, bukan medium
-
kecepatan () gel. melewati medium, tergantung
medium dan frekuensi
  
Deskripsi matematis dari gelombang:
y  A sin(t   )
dimana:
y=daya listrik
A=amplitudo
T=waktu
=sudut fase
=kecepatan anguler sudut, berhubungan dengan frekuensi,
dimana:
  2
maka
y  A sin(2t   )
Gambaran gelombang dengan vektor ini digunakan untuk
menjelaskan gejala-gejala transmisi, pantulan, pembiasan,
penyerapan dari radiasi.
7
Penguatan gelombang:
Jika 2 atau 3 gelombang berjalan di tempat yang sama maka
akan mengalami penguatan dan pengurangan amplitudo yang
Catatan:
merupakan jumlah gelombang tadi.
y  A1 sin(2t  1 )  A2 sin(2t  2 )
Amplitudo maksimum bila:
(1  2 )  0 atau 360, 720
Model Partikel
-
untuk menjelaskan antaraksi radiasi dengan materi
-
radiasi sbg paket energi/foton
-
energi radiasi tergantung frekuensi radiasi
E  h
atau
-
Eh
c

Efek fotoelektrik/fotolistrik: radiasi di permukan logam
membuat elektron terlempar keluar: energi
yangdipancarkan berhubungan dengan frekuensi radiasi:
E  h  
 fungsi kerja: kerja yang dibutuhkan untuk melepaskan
elektron
8
-
Satuan energi: Hz (frekuensi) atau angka gelombang (cm1),
elektronVolt, energi/mol foton (bil. Avogadro dari
Catatan:
foton)
-
Spektrum elektromagnetik: rentangan sangat luas dari 
dan energi.
-
Interaksi radiasi dengan materi: tergantung sifat materi
o Transmisi
o Absorbsi
o Hamburan
o Radiasi
Transmisi radiasi
-
Kecepatan radiasi “<” jika melewati materi. Interaksi ini
dilukiskan sebagai indeks refraksi:
n
-
c
v
Medan listrik berubah, elektron berosilasi: polarisasi
berkala dari partikel. Radiasi diserap/dipancarkan
kembali.
Dispersi radiasi
-
Variasi indeks refraksi: dispersi
-
Daerah dispersi normal: indeks refraksi naik jika
frekuensi naik ( turun)
Refraksi radiasi
-
Radiasi mengalami pembelokan arah waktu melewati
medium
9
sin 1 n2 v1


sin  2 n1 v2
Catatan:
Refleksi radiasi
-
Pantulan dan hamburan sinar yang melewati interface
dengan indeks refraksi berbeda
I r n2  n1 2

I 0 n2  n1 2
Hamburan radiasi
-
Sebagian dari sinar masuk akan dihamburkan ke segala
arah
-
Ct hamburan oleh partikel koloid: efek Tyndall
-
Hamburan Rayleigh: intensitas berhubungan dengan 
-
Hamburan Raman: sebagian cahaya terhambur
mengalami perubahan frekuensi: transisi energi vibrasi,
akibat proses polarisasi.
Polarisasi radiasi
-
Polarisasi bidang  amplitudo getaran merupakan
resultan vektor listrik dalam 1 bidang
-
Kisi kristal dapat menyerap sebagian radiasi dan
meninggalkan sinar terpolarisasi
Adsorbsi radiasi (penyerapan cahaya)
-
Radiasi yang melewati material tembus pandang akan
diteruskan sebagian
-
Energi yang terserap mengeksitasi partikel materi
10
-
Atom/ion/molekul mempunyai jumlah tertentu tingkat
energi. Energi foton yang tereksitasi= beda energi dalam
Catatan:
keadaan dasar dan keadaan spesies yang diserap
-
Perbedaan energi ini khas untuk tiap species 
digunakan untuk analisis senyawa species yang diserap.
Grafik absorbans vs  disebut spektrum serapan.
-
Spektrum tergantung pada lingkungan yang menyerap
cahaya datang dan keadaan fisik percobaan
-
2 tipe spektrum serapan:
o serapan atomik: sederhana (tingkat energi
terbatas) AAS
11
o serapan molekuler: rumit (banyak kemungkinan
Catatan:
transisi, lihat gambar)
o Energi total molekul:
E=Eel + Evib+E
rot
o Radiasi sinar tampak menyebabkan eksitasi dari
salah satu E0 ke salah satu E1. Frekuensi yang
diserap dapat diberikan sebagai:
1
vn  ( E1  en'  E0 )
h
12
o Frekuensi dari yang diserap dari radiasi
Catatan:
ultraviolet:
1
vn  ( E2  en''  E0 )
h
o Frekuensi dari yang diserap dari radiasi
inframerah untuk membuat transisi hanya di
tingkat vibrasi:
1
vn  (en  e0 )
h
o Beberapa proses rotasi berhubungan erat dengan
proses vibrasi
-
Serapan di medan magnet
o Oleh inti atom: NMR (nuclear mganetik resonance)
o Oleh elektron: EPR (electrom paramagnetic
resonance)
-
Relaksasi: kembalinya elektron dari keadaan tereksitasi
ke keadaan dasar.
o Relaksasi non radiatif: energi diubah menjadi
energi kinetik
o Relaksasi emisi: mis. radiasi fluorescence.
Pancaran radiasi (emisi radiasi)
-
Partikel yang tereksitasi kembali ke keadaan dasar
-
Bisa memberi beberapa   spektrum garis/spektrum
diskontinyu
-
Spektrum pita/spektrum kontinyu: gabungan beberapa 
yang sangat dekat dan sulit dipisah
-
Radiasi thermal: terjadi dari osilasi atomik/ molekuler
yang tereksitasi dari padatan karena energi thermal. Ct:
13
radiasi benda hitam: benda padat dipanaskan dan
menghasilkan radiasi kontinyu tergantung temperatur
Catatan:
dan tidak tergantung pada materi benda.
o Radiasi maksimum pada  bervariasi tergantung T
o Energi yang dipancarkan ~ T4
o Daya pancar ~ /T5
-
Emisi gas: hasil eksitasi gas/ion/molekul karena panas
atau beda potensial listrik yang kembali ke keadaan
dasar.
o Terdiri atom dari seri garis-garis yang
berhubungan dengan beda tingkat energi pada
saat eksitasi
o Spektrum molekul lebih rumit (spektrum pita)
karena juga melibatkan energi vibrasi dan rotasi
o Spektrum komtinyu kadang dihasilkan dari atom
gas tereksitasi, misalnya: hidrogen teanan rendah
yang dilewatkan pada beda potensial akan
mengalami dissosiasi menjadi 2 atom hidrogen dan
foton UV.
EH2  EH1  EH2  h
EH2 = energi terkuantisasi dari atom hidrogen
tereksitasi
EH1 , EH2 = mewakili energi kinetik atom-atom
-
Emisi sinar-X
o Dihasilkan dari bombardir elektron kecepatan
tinggi ke logam target.
o Energi yang masuk mengeksitasi materi
14
o Atom/ion yang tereksitasi kembali ke keadaan
dasar melalui transisi elektronik disertai emisi
Catatan:
foton
o Spektrum merupakan karakter logam
-
Phosphorescence dan Fluorescence
o Proses emisi penting jika spesies tereksitasi
kembali ke ground state.
o Fosforesense memakan waktu singkat (selesai ~105
s) sedang Fluorescence lebih lama (~menit/jam
setelah irradiasi)
o Resonansi fluoresensi: radiasi yang dipancarkan
identik dengan energi yang diperlukan untuk
eksitasi. Spesies menyerap energi dari E0E1
sebesar (E1 - E0), beberapa saat kemudian
dipancarkan energi dengan jumlah yang sama.
o Resonansi fluoresens terjadi pada atom: tidak
tercampur energi vibrasi
15
b.
Penyerapan Radiasi di Daerah Sinar Tampak dan
Ultraviolet (UV-vis)
Beberapa istilah:
Catatan:
Transmitans: dari larutan: fraksi cahaya yang diteruskan oleh
larutan.
T  PP
0
(bisa juga sebagai %)
P1
P
b
Larutan dengan konsentrasi c
Absorbans: didefinisikan sebagai: A   log10 T  log
P0
P
Molar absortivitas (): absorbance proporsional terhadap
panjang larutan:
A=abc
16
Dimana:
a==konstanta absortivitas, b=panjang larutan/lebar sel,
c=konsentrasi larutan.
Catatan:
Jika konsentrasi dalam mol/L, lebar dalam cm, adalah molar
absortivitas:
A   bc
(hukum Beer)
Untuk larutan campuran yang terdiri beberapa substansi yang
menyerap cahaya: absorbansi total di masing-masing panjang
gelombang komponen:
Atotal  A1  A2  A3  ...  An
Atotal  1bc1   2bc2  3bc3  ...   nbcn
Keterbatasan Hk Beer:
-
hanya menjelaskan larutan encer (konsentrasi tinggi
partikel saling berinteraksi, mengurangi kemampuan
menyerap cahaya)
-
 tergantung indeks refraksi larutan dan konsentrasi.
-
Deviasi kimiawi: konsekuensi dari asosiasi, disosiasi,
reaksi spesies absorber dengan pelarut. Ct. Dikromat
dengan kromat:
Cr2O72- + H2O  2HcrO4- 2H++2CrO42(adsorbansi total tergantung rasio keduanya)
-
Deviasi instrumen: radiasi tidak monokromatik, noise
(rasio S/N rendah), ketidakpastian alat, dll.
17
Komponen beberapa instrumen spektroskopi optik:
 selector
Catatan:
detektor
detektor
 selector
 selector
detektor
18
Pengukuran cahaya di daerah ultra-violet dan nampak.
Penyerapan terdiri dari 2 langkah:
a. Eksitasi M  h  M *
Catatan:
M* adalah spesies tereksitasi setelah menyerap energi
sebesar hsebelum terjadinya:
b. Relaksasi M *  M  heat
Absorbsi di daerah UV-vis terjadi dari eksitasi elektron ikatan
 panjang gelombang puncak absorbsi berhubungan dengan
tipe ikatan, penting untuk identifikasi gugus fungsi.
Ada 3 macam transisi elektronik:
1. Dari elektron , , dan n
2. Dari elektron orbital d dan f
3. Adsorbsi transfer muatan.
Transisi dari elektron , dan n
n
Energy
n
Antibonding
n


Antibonding


Nonbonding

Bonding

Bonding
19
Elektron , , dan n:
o Dimiliki hampir semua senyawa organik.
o Energi eksitasi tinggi (daerah UV-hampa, <185 nm)
Catatan:
o Serapan dengan  rendah terjadi pada beberapa
kromofor yang mempunyai elektron valensi
dengan energi aktivasi rendah (daerah UV-vis)
o Spektrum UV-vis rumit karena bercampur dengan
transisi vibrasi  banyak puncak yang tumpang
tindih.
Tipe-tipe elektron penyerap radiasi:
o Yang membentuk ikatan antar atom (berhubungan
dengan lebih dari satu atom)
o Yang merupakan pasangan elektron bebas
Beberapa transisi elektronik yang mungkin:
o Transisi  (elektron di orbital bonding
tereksitasi ke antibondingnya sambil menyerap
radiasi). membutuhkan banyak energi
(daerah UV hampa), mis. Ikt tunggal C-H
mengalami  (metana 125 nm, etana 135
nmada C-C ikut)
o Transisi n
Untuk senyawa-senyawa jenuh dengan pasangan
elektron bebas (150-250 nm). Absorbsi ini bergeser
ke  lebih kecil jika pelarut polar
o Transisi n dan .
20
Energi medium (200-700). Senyawa tidak jenuh
(penyedia orbital ) n bergeser ke  kecil
(hypsochromic/pergeseran biru) jika pelarut
polar. Sebaliknya transisi  bathochromic
(red shift).
Catatan:
Blue shift: solvasi kepada pasangan elektron bebas
meningkat, menurunkan energi n, biasa terjadi
dari hidrolisis pelarut karena terbentuk ikatan
hidrogen.
Absorbsi aromatik:
o Terdiri dari (biasanya) 3 set pita dari transisi
. (Benzena: 184, 204, 256 nm, masih
overlap dengan puncak2 dari transisi vibrasi)
o Karakter spektra berubah karena substitusi
o Auxochrome: gugus fungsi tidak menyerap di
daerah UV tetapi menggeser puncak kromofor dan
menggeser puncak intensitas: -OH, -NH2
Absorbsi ion anorganik:
o Kebanyakan n (nitrat 313 nm, karbonat 217
nm, nitrit 360, 284 nm)
Transisi dari elektron orbital d dan f
o Unsur lantanida dan aktinida memberi proses
serapan dari transisi elektron 4f dan 5f, logamlogam transisi dari elektron 3d dan 4d
o Spektrum-spektrumnya khas
21
o 18 unsur deret logam transisi menyerap radiasi
untuk satu atau semua bilangan oksidasi
o dari golongan transisi serapan sangat dipengaruhi
lingkungan sekitarnya

Cu(II) dalam air: biru muda

Cu(II) dalam amonia: biru tua
Catatan:
o logam transisi memiliki orbital-orbital d yang
penuh dan setengah penuh, transisi elektronik
terjadi di tingkat2 energi di orbital d ini.
o Penjelasan mengenai warna: teori medan kristal
dan teori orbital molekul
Transisi transfer muatan
o Absortivitas molar sangat besar (maks >10.000) dan
senyawa sangat sensitif: Ct. Fe(II)Fe(III)
o Ada donor dan akseptor elektron
o Serapan radiasi terjadi karena transfer elektron
donor ke akseptor sehingga keadaan eksitasi
terjadi dari reaksi redoks internal (bukan elektron
ikatan terbentuk dalam senyawa organik)
22
Aplikasi Spektroskopi serapan di daerah UV-VIS
a. Analisa Kualitatif
Catatan:
b. Analisa Kuantitatif
II.
Analisa Kualitatif
Teknik-teknik kualitatif:
 aplikasi terbatas karena jumlah serapan maksimum
sedikit.
 pelarut bisa memberi efek samping: pelarut polar
menghilangkan efek vibrasispektrum lebih bagus.
 deteksi gugus fungsi: punya karakter pergeseran
 Ct. Absorbansi gugus karbonil di ~280-290 nm dan
bergeser ke
 metode plotting A/T/Log A: log A  log   log bc
III.
Analisa Kuantitatif
Teknik-teknik kuantitatif:
 Penggunaan luas: spesies organik dan anorganik
 Sangat sensitif
 Akurat
Analisa campuran: total absorbans adalah jumlah masingmasing absorbans:
23
1
 bcM
Pada ´  A   M
  N bcN
 bcM
Pada ´  A   M
  N bcN
2
berlaku:
Catatan:
Keempat molar absortivitas dapat dihitung dari larutan
standar masing-masing atau dari plot Hk Beer, A´ dan A´´
diketahui dari percobaan dan CM serta CN dapat dihitung.
Titrasi fotometri
 Titik ekivalen dilihat dari perubahan konsentrasi
pereaksi yang tiba-tiba menyerap radiasi

sebagai fungsi volume titran
 Kurva titrasi: absorbasi vs volume titran berupa garisgaris dengan slope berbeda dan titik belok/titik ekivalen
merupakan ekstrapolasi dua kurva linear.
24
Bagan Spektronik 20:
Catatan:
25
c. SPEKTROSKOPI INFRA MERAH
 Vibrasi molekuler
o Radiasi infra merah mengeksitasi atom untuk
Catatan:
bergetar langsung
o Kuanta cahaya tampak juga menggetarkan atom
secara tak langsung  efek Raman.
 Ikatan kovalen sederhana digambarkan sebagai pegas yang
ditarik dan dilepas:
o
o Frekuensi gerakan :  
1
1
2
k
 , m adalah masa
1
1

 m1 m2
tereduksi:
mm
 1 2
m1  m2

 Getaran molekul dibatasi oleh bilangan kuantum v, dimana
v=0,1,2,3…


Ev  v  1 2 hv
Level terendah transisi vibrasi: =0, pertama =1, dari
radiasi IR dan frekuensi radiasi tereksitasi:
hv  E1  E0
Pada v=0, E0  1 2 hv dan E1  3 2 hv , maka ( E1  E0 ) / h  v
 pada transisi pertama (=0 ke =1)  menghasilkan
“fundamental vibration”
 pada transisi kedua (=0 ke =2)2 menghasilkan
“overtone vibration”
26
Biasanya hanya transisi vibrasi fundamental dalam satu
molekul ( = 1 untuk vibrasi harmonik) yang diperhatikan
Catatan:
karena intensitas vibrasi overtone sangat lemah.
Ct. Ikt –O-H bergetar dengan frekuensi 1.1x1014 Hz atau
3700 cm-1. Spektrum alkohol punya serapan di 3600 cm-1 (OH), 1100 cm-1 (C-C), 1640 cm-1 (C=C)
 Diagram energi potensial dari osilasi harmonis dan
nonharmonik dapat dilihat sbb:
27
Vibrasi molekul poliatom
 Stretching vibration, getar tarik ulur: jarak antar atom
berubah tapi sudut ikatan/aksis sudut tetap.
Catatan:
Notasi:  diikuti gugus fungsi :  (C=O)=1600 cm-1
 Bending vibration, getar tekuk, sudut ikatan berubah terus.
Notasi:
 (C-H): di bidang sama
 (C-H): bengkok keluar bidang
 Wagging, jika 3 atom nonlinear berosilasi ke depan-belakang
dari bidang: (CH2)
 Rocking vibration, getar ayun, jika gugus fungsi berayun
maju mundur dari bidang: (CH2)
 Twisting vibration, dua atom berikatan satu sama lain
bergerak maju mundur; (CH2)
28
 Scissoring vibration, getar gunting, jika dua atom tak
terikat bergerak maju mundur satu terhadap yang lain:
Catatan:
(CH2)
 Selain getar fundamental: getar harmoni dan kombinasi.
Getar harmoni: kelipatan getar fundamentar  2 atau 2.
Getar kombinasi adalah selisih atau jumlah dari dua getar
fundamental atau harmoni () atau (). Daerah
Fingerprint, dari molekul adalah spektrum IR lengkap yang
berbeda untuk molekul satu terhadap yang lain dan menjadi
referensi untuk molekul yang bersangkutan.
Spektrum serapan infra merah
Beberapa parameter:

Posisi: angka gelombang dari serapan maksimum: (X-Y)
cm-1

Lebar setengah spektrum/pita v 12 (lebar pita ½ tinggi).

Intensitas: absortivitas molar pada puncak maksimum;
tunduk pada hk Beer:
a 

A  MR
c  b(cm)
Intensitas terintegrasi: untuk menghitung luas puncak:
menentukan konsentrasi.
Tabel korelasi (correlation chart): kumpulan daerah serapan IR
untuk macam-macam gugus fungsi dan jenis ikatan. Tabel ini
sangat berguna untuk menganalisa spektrum IR.
29
Ct peta korelasi:
Catatan:
30
Interpretasi Spektrum:

Kenali frekuensi gugus fungsi

Kenali daerah finger print

Hitung DBE (ekivalen ikatan rangkap): jumlah ikatan
Catatan:
rangkap yang dimiliki senyawa relatif terhadap ikatan
tunggal di senyawa yang sama.
C6H14  DBE = 2 (dari beda 4 atom H terhadap C6H14
sebagai n-alkana-nya).
Contoh spektrum inframerah:
31
d. SPEKTROSKOPI RAMAN
 Pengantar
 Pada saat radiasi melewati medium transparan,
Catatan:
sebagian radiasi dihamburkan oleh molekul atau
agregat.
 Hamburan Rayleigh (Rayleigh scattering): bagian
sinar yang dihamburkan oleh partikel sebesar
molekul.
 Jika ukuran partikel mendekati  cahaya radiasi:
hamburan tampak sebagai turbiditas larutan/efek
Tyndall.
 Raman, C.V.: perubahan  dari sebagian sinar
yang dihamburkan tergantung pada molekul yang
menghamburkan (Nobel Prize 1931).
 Beda (selisih)  masuk dan cahaya terhambur
berada di daerah serapan inframerah tengah:
seperti perubahan energi vibrasi terkuantisasi 
spektrum hamburan Raman mirip dengan
spektrum serapan inframerah dan saling
melengkapi.
 Teori
 Radiasi yang digunakan: radiasi tampak,
monokromatik, ~0.01% sinar akan terhambur dan
memberi garis Raman.
 Spektrum Raman CCl4 dengan standar spektrum
Merkuri (dari plasma merkuri): diantara 2 garis
Merkuri ada 2 set garis dengan pola yang sama dan
32
pola pergeseran (T) sama dan arah yang
berlawanan dan intensitas berbeda.
Catatan:
 Spektrum Raman ke daerah energi rendah
(besar) sama dengan penampakan di experimen
fluorescence: disebut pergeseran Stokes. Ke arah
energi tinggi: pergeseran Anti-Stokes.
 Pergeseran spektrum Raman merupakan karakter
molekul: berguna untuk tujuan analitik.
 Spektrum Raman: pergeseran angka gelombang
() terhadap garis sumber (dalam cm-1).
   s  
 Puncak2 Raman untuk CCl4: 218, 324, 459, 762,
790 cm-1
33
 Transisi energi
Catatan:
 Pergeseran Stokes adalah transisi energi
terkuantisasi, disebabkan interaksi medan listrik
radiasi dengan elektron  polarisasi dan
depolarisasi secara periodik.
 Energi radiasi sementara tertahan di keadaan
maya (virtual state) sebagai bagian terpolarisasi
yang terdistorsi (lihat 2 panah vertikal di gambar):
interaksi ini tidak melibatkan kenaikan energi
transisi ke tingkat yang lebih tinggi (absorpsi
elektronik).
 Mekanisme kembalinya molekul ke keadaan dasar:
34

Hamburan Rayleigh: energy sebesar E  hv akan
diemisikan kembali sebesar E  hv juga (panah
putus2)

Hamburan Raman dimana dari keadaan virtual
molekul kembali ke tingkat energi vibrasi
Catatan:
pertama dengan energi sebesar E  hv  E
 Spektrum Raman adalah spektrum frekuensi
berdasarkan E menurut:
hv  hvs  E
v  E / h
 Hubungan antara spektroskopi Raman dan IR:
keduanya melibatkan transisi molekul pada
tingkat energi vibrasi pertama (vibrasi
fundamental dan Raman Stokes): pergeseran
energinya sama.
 Perbandingan antara spektrum Raman dan IR
dapat dilihat sbb: kebanyakan Raman dan IR
mempunyai efek Raman dan IR bersamaan
sehingga kedua metode ini saling melengkapi
35
36
Catatan:
Perbandingan Spektrum Raman dan IR
Tabel perbandingan IR dan Raman:
IR
Raman
SERAPAN IR perlu modus
EMISI Raman memerlukan
getar yang mempunyai
distorsi distribusi elektron
perubahan momen
di sekitar ikatan (pada saat
dipol(distribusi muatan)
itu terjadi polarisasi
dalam molekul diikuti
molekul) diikuti emisi
penyerapan energi ke
kembali energi radiasi
Catatan:
tingkat energi vibrasi
Menyangkut „change in
Menyangkut „change in
dipole moment“
polarizability“
Infrared inactive: jika
Raman active pada saat
tidak ada momen dipol
regang terbesar (jarak 2
(molekul2 homonuclear)
atom terbesar) dan
walau terjadi regangan ->
kepolaran ikatan paling
serapan radiasi di frekuensi tinggi (bond polarizability)
getar tidak tercapai
37
Aktivitas Inframerah dan Raman dari modus vibrasi molekul CO2
Catatan:
38
 Aplikasi Spektroskopi Raman
o Lebih superior untuk sistem-sistem anorganik karena
Catatan:
memungkinkan pemeriksaan terhadap spesies dengan
pelarut air.
o Seperti IR ada daerah sidik jari masing-masing
molekul.
o Penting untuk aplikasi dalam biologi: memerlukan
sampel sedikit dan tidak sensitiv terhadap air.
 Spektrofotometer
39
e. SPEKTROSKOPI ATOM
 Berdasarkan serapan, emisi, fluoresensi dari radiasi
elektromagnetik oleh partikel-partikel atom.
 Spektrum atom dihasilkan dari energi di daerah UV-vis &
Catatan:
sinar-X
 Sampel diatomisasi: molekul didekomposisi menjadi partikel
elementer.
 Klasifikasi metode atomik:
o Emisi: arc, spark, plasma, emisi nyala/flame,
emisi sinar-X
o Absorpsi: absorpsi atom flame & non flame,
absorbsi sinar-X
o Fluoresence: fluoresensi atom (flame dan non
flame), fluoresens sinar-X
 Spektrum nyala
o Larutan garam anorganik dibakar dalam nyala:
logam akan tereduksi menjadi unsur netral atau
ion monoatom.
o Ada tipe spektroskopi absorbsi atom, emisi atom,
fluoresens atom
o Spektrum: garis-garis transisi elektronik elektron
valensi. Untuk logam, daerah transisi ini berasal
dari energi UV-vis.
o Diagram tingkat energi dari atom Na. 5.2 eV
energi diperlukan untuk melepas elektron (dari
3s1s2, 2s2, 2p6,3s1) dari pengaruh inti atom,
menghasilkan ion Natrium.
40
o Split energi tiap-tiap orbital (orbilat p menjadi 2)
memberikan ciri khas spektrum atom Na.
Catatan:
o Untuk ion Mg+ tampak transisi yang hampir sama
karena struktur elektrn sangat mirip.
o Untuk atom Mg yang mempunyai 2 elektron
valensi, pola transisi elektronik sangat berbeda,
termasuk terjadinya splitting menjadi 3 (triplet)
41
Catatan:
o Karakter nyala/flame: dipengaruhi temperatur.
Terpanas: pembakaran cyanogen dalam oksiden
(C2N2 + O2  2CO + N2).
o Persamaan Boltzmann untuk distribusi atom
tereksitasi vs keadaan dasar.
N j Pj
 E 
 exp   j 
N0 P0
 kT 
42
o Profil nyala gas alam dalam udara:
Catatan:
o Beberapa jenis atomizer: laminar flow burner,
turbulent flow burner
43
Atomic Absorption Spectrophotometer:
Catatan:
Atomic Absorption Spectroscopy
Aplikasi: menentukan kandungan ~60 unsur
Terminologi AAS:
 Ketepatan (sensitivity): konsentrasi unsur (dalam
0.99 atau absorbans 0.0044.
 Limit deteksi (detection limit): konsentrasi unsur
yang menghasilkan signal analitik setara dengan dua
kali standar deviasi dari signal background.
Gangguan signal: jika signal pengotor tumpang tindih dengan
signal analit dan tidak bisa dipisahkan monokromator alat.

Berasal dari sisa pembakaran yang pita serapannya
lebar.

Adanya proses kimia yang menyebabkan salah satu
serapan menurun, ct: serapan kalsium turun dengan
adanya sulfat/fosfat, Mg karena adanya Al, dll.
44
Teknik-teknik analitik.
 Metoda Kurva Kalibrasi: berdasarkan linearitas absorbans
Catatan:
proporsional dengan konsentrasi
 Metoda Standar Adisi: digunakan karena bisa
mengkompensasi pengotor kimia maupun proses2 fisika yang
terjadi pada sampel
 Sampel dan standar dicampur, kemudian ditambah
larutan standar berkali2. dan diukur. Hubungannya
linear:
Ax  kCx
AT  k (Cx  Cs )
Cx  Cs
As
AT  As
Konsentrasi larutan sampel bisa dicari dari hasil
ekstrapolasi plot AT vs Cs pada AT=0.
45
Daftar Pustaka
1.
Christian, Garry D. 1997. Analytical Chemistry. New York:
John Wiley & Sons.
2.
Naumer Hans and Heller, Wolfgang (eds). 1997.
Untersuchungsmethoden in der Chemie. Stuttgart: George
Thieme Verlag.
3.
Pecksock, Shield. 1976. Modern Methods of Chemical
Analysis. New York: John Wiley & Sons.
4.
Schwedt, Georg. 1992. Taschenatlas der Analytik. Stuttgart:
George Thieme Verlag.
5.
Skoog, D.A. 1980. Principles of Instrumental Analysis. Tokyo:
Holt Saunders Edition.
6.
Skoog, D.D. 1982. Fundamental of Analytical Chemistry. New
York: Holt Saunders Co.
7.
Skoog and Leary, J.A. 1992. Principles of Instrumental
Analysis. New York: Saunders & Co.
46