Spektrofotometri

 

Spektrofotometri adalah suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan  sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombamg spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube.

Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri.

Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombang dan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda.

Absorbsi sinar oleh larutan mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu :

 

A =     log ( Io / It )         =  a b c

Keterangan  :  Io= Intensitas sinar dating

It = Intensitas sinar yang diteruskan

a  = Absorptivitas

b  = Panjang sel/kuvet

c  = konsentrasi (g/l)

A = Absorban

 

 

Spektrofotometri merupakan bagian dari fotometri dan dapat dibedakan dari filter fotometri sebagai berikut :

1.     Daerah jangkauan spectrum

Filter fotometr hanya dapat digunakan untuk mengukur serapan sinar tampak (400-750 nm). Sedangkan spektrofotometer dapat mengukur serapan di daerah tampak, UV (200-380 nm) maupun IR (> 750 nm).

 

2.     Sumber sinar

Sesuai dengan daerah jangkauan spektrumnya maka spektrofotometer menggunakan sumber sinar yang berbeda pada masing-masing daerah (sinar tampak, UV, IR). Sedangkan sumber sinar filter fotometer hanya untuk daerah tampak.

 

3.     Monokromator

Filter fotometere menggunakan filter sebagai monokrmator. Tetapi pada spektro digunakan kisi atau prisma yang daya resolusinya lebih baik.

 

4.     Detektor

a.      Filter fotometer menggunakan detektor fotosel

b.     Spektrofotometer menggunakan tabung penggandaan foton atau fototube.

 

Komponen utama dari spektrofotometer yaitu :

1.     Sumber cahaya

Untuk radisi kontinue :

a.      Untuk daerah UV dan daerah tampak :

b.     Lampu wolfram (lampu pijar) menghasilkan spektrum kontiniu pada gelombang 320-2500 nm.

c.      Lampu hidrogen atau deutrium (160-375 nm)

d.     Lampu gas xenon (250-600 nm)

 

 

Untuk daerah IR Ada tiga macam sumber sinar yang dapat digunakan :

a.       Lampu Nerst,dibuat dari campuran zirkonium oxida (38%) Itrium oxida  (38%) dan erbiumoxida (3%)

b.       Lampu globar dibuat dari silisium Carbida (SiC).

c.       Lampu Nkrom terdiri dari pita nikel krom dengan panjang gelombang 0,4 – 20 nm

Spektrum radiasi garis UV atau tampak :

a.      Lampu uap (lampu Natrium, Lampu Raksa)

b.     Lampu katoda cekung/lampu katoda berongga

c.      Lampu pembawa muatan dan elektroda (elektrodeless dhischarge lampu Laser)

 

2.     Pengatur Intensitas

Berfungsi untuk mengatur intensitas sinar yang dihasilkan oleh sumber cahaya agar sinar yang masuk tetap konstan.

 

3.     Monokromator

Berfungsi untuk merubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukura

Macam-macam monokromator :

a.      Prisma

b.     kaca untuk daerah sinar tampak

c.      kuarsa untuk daerah UV

d.     Rock salt (kristal garam) untuk daerah IR

e.      Kisi difraksi

Keuntungan menggunakan kisi :

a.      Dispersi sinar merata

b.     Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama

c.      Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum

 

 

4.     Kuvet

Pada pengukuran di daerah sinar tampak digunakan kuvet kaca dan daerah UV digunakan kuvet kuarsa serta kristal garam untuk daerah IR.

 

5.     Detektor

Fungsinya untuk merubah sinar menjadi energi listrik yang sebanding dengan besaran yang dapat diukur.

Syarat-syarat ideal sebuah detektor :

a.      Kepekan yang tinggi

b.     Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi

c.      Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.

d.     Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.

e.      Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.

Macam-macam detektor :

1.     Detektor foto (Photo detector)

2.     Photocell

3.     Phototube

4.     Hantaran foto

5.     Dioda foto

6.     Detektor panas

 

6.     Penguat (amplifier)

Berfungsi untuk memperbesar arus yang dihasilkan oleh detektor agar dapat dibaca oleh indikator.

 

7.     Indikator

Dapat berupa :

a.      Recorder

b.     Komputer

 

1.2       Jenis-jenis

Spektrofotometri terdiri dari beberapa jenis berdasar sumber cahaya yang digunakan. Diantaranya adalah sebagai berikut:

1.     Spektrofotometri Vis (Visible)

2.     Spektrofotometri UV (Ultra Violet)

3.     Spektrofotometri UV-Vis

4.     Spektrofotometri IR (Infra Red)

 

1.2.1    Spektrofotometri Ultraviolet (UV)

Spektrofotometri UV berdasarkan interaksi sample dengan sinar UV. Sinar UV memiliki panjang gelombang 190-380 nm. Sebagai sumber sinar dapat digunakan lampu deuterium. Deuterium disebut juga heavy hydrogen, merupakan isotop hidrogen yang stabil yang terdapat berlimpah di laut dan daratan. Inti atom deuterium mempunyai satu proton dan satu neutron, sementara hidrogen hanya memiliki satu proton dan tidak memiliki neutron. Nama deuterium diambil dari bahasa Yunani, deuteros, yang berarti ‘dua’, mengacu pada intinya yang memiliki dua pertikel. Karena sinar UV tidak dapat dideteksi oleh mata, maka senyawa yang dapat menyerap sinar ini terkadang merupakan senyawa yang tidak memiliki warna.Bening dan transparan.

Sample tidak berwarna tidak perlu dibuat berwarna dengan penambahan reagent tertentu. Bahkan sample dapat langsung dianalisa meskipun tanpa preparasi. Sample keruh tetap harus dibuat jernih dengan filtrasi atau centrifugasi. Prinsip dasar pada spektrofotometri adalah sample harus jernih dan larut sempurna. Tidak ada partikel koloid apalagi suspensi.

Spektrofotometri UV memang lebih simple dan mudah dibanding spektrofotometri visible, terutama pada bagian preparasi sample. Namun harus hati-hati juga, karena banyak kemungkinan terjadi interferensi dari senyawa lain selain analat yang juga menyerap pada panjang gelombang UV. Hal ini berpotensi menimbulkan bias pada hasil analisa.

 

1.2.2    Spektrofotometri Visible (Vis)

Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol.  Jumlah cahaya yang diserap akan bergantung pada jumlah senyawa tertentu yang melewati berkas pada waktu itu.

Elektron pada keadaan normal atau berada pada kulit atom dengan energi terendah disebut keadaan dasar (ground-state). Energi yang dimiliki sinar tampak mampu membuat elektron tereksitasi dari keadaan dasar menuju kulit atom yang memiliki energi lebih tinggi atau menuju keadaan tereksitasi.

Cahaya yang diserap oleh suatu zat berbeda dengan cahaya yang ditangkap oleh mata manusia. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari-hari disebut warna komplementer. Misalnya suatu zat akan berwarna orange bila menyerap warna biru dari spektrum sinar tampak dan suatu zat akan berwarna hitam bila menyerap semua warna yang terdapat pada spektrum sinar tampak. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut.

 

 

 

Panjang gelombang (nm)	Warna warna yang diserap	Warna komplementer (warna yang terlihat)
400 – 435	Ungu	Hijau kekuningan
435 – 480	Biru	Kuning
480 – 490	Biru kehijauan	Jingga
490 – 500	Hijau kebiruan	Merah
500 – 560	Hijau	Ungu kemerahan
560 – 580	Hijau kekuningan	Ungu
580 – 595	Kuning	Biru
595 – 610	Jingga	Biru kehijauan
610 – 800	Merah	Hijau kebiruan

 

 

         Pada spektrofotometer sinar tampak, sumber cahaya biasanya menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram. Wolfram merupakan salah satu unsur kimia, dalam tabel periodik unsur wolfram termasuk golongan unsur transisi tepatnya golongan VIB atau golongan 6 dengan simbol W dan nomor atom 74. Wolfram digunakan sebagai lampu pada spektrofotometri tidak terlepas dari sifatnya yang memiliki titik didih yang sangat tinggi yakni 5930 °C.

 

gambar jenis spektronic-20 yang bekerja pada rentang panjang gelombang sinar tanpak. Gambar atas merupakan spectronic-20 lama yang sudah jarang bahkan mungkin tidak diproduksi lagi. Sedangkan gambar kedua adalah spectronic-20 terbaru.

 

 

1.2.3    Spektrofotometri UV-Vis

Spektrofotometri UV-Vis adalah pengukuran serapan cahaya di daerah teknik analisis spektroskopik yang memakai sumber REM (radiasi elektromagnetik) ultraviolet dekat (190-380 nm) dan sinar tampak (380-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer. Spektrofotometri UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektrofotometri UV-Vis lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitatif dibandingkan kualitatif.

Spektroskopi UV/VIS merupakan metode penting yang mapan, andal dan akurat. Dengan menggunakan spektroskopi UV/VIS, substansi yang tidak dikenal dapat diidentifikasi dan konsentrasi substansi yang dikenal dapat ditentukan. Pelarut untuk spektroskopi UV harus memiliki sifat pelarut yang baik dan memancarkan sinar UV dalam rentang UV yang luas.

Spektrofotometer Uv-Vis adalah alat yang digunakan untuk mengukur transmitansi, reflektansi dan absorbsi dari cuplikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Spektrofotometer sesuai dengan namanya merupakan alat yang terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi cahaya secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum sinar tampak yang sinambung dan monokromatis. Sel pengabsorbsi untuk mengukur perbedaan absorbsi antara cuplikan dengan blanko ataupun pembanding.

Spektrofotometer Uv-Vis merupakan spektrofotometer yang digunakan untuk pengukuran didaerah ultra violet dan didaerah tampak. Semua metode spektrofotometri berdasarkan pada serapan sinar oleh senyawa yang ditentukan, sinar yang digunakan adalah sinar yang semonokromatis mungkin.

Spektrofotometer UV-Vis (Ultra Violet-Visible) adalah salah satu dari sekian banyak instrumen yang biasa digunakan dalam menganalisa suatu senyawa kimia. Spektrofotometer umum digunakan karena kemampuannya dalam menganalisa begitu banyak senyawa kimia serta kepraktisannya dalam hal preparasi sampel apabila dibandingkan dengan beberapa metode analisa.

Spektrofotometri UV/Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spetrofotometer UV/Vis lebih banyak dpakai ntuk analisis kuantitatif dibanding kualitatif.

Spektrofotometri UV-vis adalah pengukuran serapan cahaya di daerah ultraviolet (200–350 nm) dan sinar tampak (350 – 800 nm) oleh suatu senyawa. Serapan cahaya uv atau cahaya tampak mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi elektron-elektron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi.

 

1.2.4    Spektrofotometri Infra Red (IR)

Spektrofotometri inframerah (infrared, untuk selanjutnya disingkat dengan spektrofotometri IR) merupakan spektrofotometri vibrasional (getaran). Spektroskopi vibrasional adalah jenis spektroskopi yang memanfaatkan vibrasi getaran suati ikatan kimia poliatomik atau gugus fungsional ketika senyawa kimia ini dikenai suatu radiasi elektromagnetik.

Spektroskopi IR merupakan teknik analisis yang sangat populer untuk analisis berbagai jenis sampel, baik sampel produk farmasetik, makanan, cairan biologis, maupun sampel lingkungan. Karena pada spektroskopi ini melibatkan cahaya (foton), maka metode ini melibatkan cahaya (foton), maka metode spektroskopi juga seringkali disebut dengan metode spektrofotometri. Alat yang digunakan untuk mengukur spektra disebut dengan spektrofotometer.

Spectrum IR merupakan jenis spectrum yang bersifat :

1.     Spesifik terhadap suatu molekul; yang akan memberikan informasi yang menyatu (inheren) tentang gugus-gugus fungsional yang ada dalam molekul, termasuk jenis dan interaksi-interkasinya

2.     Sidik jari (fingerprint)

3.     Kuantitatif, yang mana intensitas puncak berkorelasi dengan konsentrasi

4.     Non-destruktif (tidak merusak), yang berarti bahwa pada jenis penanganan sampel tertentu seperti dengan ATR, sampel yang telah dianalisis dengan spektrofotometer IR dapat dianalisis dengan metode analisis yang lain.

5.     Bersifat universal, dalam persyaratan pengambilan sampelnya, baik sampel padat, cair, gas, sampel antara padat dan cair atau gas.

 

Keunggulan utama spektroskopi IR dengan spektroskopi lainnya adalah karena sifatnya sebagai spektrum sidik jari, yang mana tidak ada dua buah senyawa atau sampel yang berbeda mempunyai spektrum IR yang sama.

 

1.3       Cara Kerja

Dari 4 jenis spektrofotometri ini (UV, Vis, UV-Vis dan Ir) memiliki prinsip kerja yang sama yaitu “adanya interaksi antara materi dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu”. Perbedaannya terletak pada panjang gelombang yang digunakan.

Secara sederhana Instrumen spektrofotometri yang disebut spektrofotometer terdiri dari :

sumber cahaya – monokromator – sel sampel – detektor – read out (pembaca).

 

Cara kerja spektrofotometer secara singkat adalah sebagai berikut. Tempatkan larutan pembanding, misalnya blangko dalam sel pertama sedangkan larutan yang akan dianalisis pada sel kedua. Kemudian pilih foto sel yang cocok 200nm-650nm (650nm-1100nm) agar daerah λ yang diperlukan dapat terliputi. Dengan ruang foto sel dalam keadaan tertutup “nol” galvanometer didapat dengan menggunakan tombol dark-current. Pilih h yang diinginkan, buka fotosel dan lewatkan berkas cahaya pada blangko dan “nol” galvanometer didapat dengan memutar tombol sensitivitas. Dengan menggunakan tombol transmitansi, kemudian atur besarnya pada 100%. Lewatkan berkas cahaya pada larutan sampel yang akan dianalisis. Skala absorbansi menunjukkan absorbansi larutan sampel.

 

1.4       Aplikasi Dibidang Farmasi

Spektrofotometri derivatif telah digunakan secara luas pada analisis bahan anorganik, penentuan konstanta ionisasi senyawa kimia, koefisien partisi obat antara lapisan lipid dan air, analisis klinis, analisis makanan, dan penetapan kadar di bidang farmasi

Dalam bidang farmasi, karena terkait dengan terapi, penetapan kadar obat adalah masalah analisis dalam kontrol kualitas pada industri farmasi. Spektrofotometri derivative adalah teknik analisis dengan kemampuan memisahkan campuran obat yang memiliki spektra tumpang tindih. Selain itu, telah digunakan pula untuk penetapan kadar obat yang tercampur dengan hasil peruraiannya.

Spektrofotometri UV-Vis derivatif kedua dapat menampilkan dan memberikan keuntungan dalam pengukuran untuk sediaan formulasi tablet yang terdiri dari zat aktif dan zat tambahan. Pada sediaan farmasi yang terdiri dari zat campuran yaitu zat aktif dan zat tambahan menghasilkan larutan yang keruh sehingga spektrofotometri derivatif metode tangen dapat digunakan untuk larutan yang keruh seperti sediaan tablet anti influenza.

 

DAFTAR PUSTAKA

Khopkar, S.M, 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, Universitas Indonesia (UI-

Press), Jakarta, Hal 215-216

MAKALAH SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS, INFRA MERAH DAN  

DENSITOMETER

Rohman,Abdul, 2014, Spektroskopi Vibrasional, Gadjah Mada University Press,  

Yogyakarta.

Rohman,Abdul,2014, Spektroskopi Inframerah dan Kemometrika untuk Analisis  

Farmasi, Pustaka Pelajar, Yogyakarta.

DAFTAR PUSTAKA

Khopkar, S.M, 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, Universitas Indonesia (UI-

Press), Jakarta, Hal 215-216

MAKALAH SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS, INFRA MERAH DAN  

DENSITOMETER

Rohman,Abdul, 2014, Spektroskopi Vibrasional, Gadjah Mada University Press,  

Yogyakarta.

Rohman,Abdul,2014, Spektroskopi Inframerah dan Kemometrika untuk Analisis  

Farmasi, Pustaka Pelajar, Yogyakarta.