17
B. Teori Molekul
Molekul dapat menyerap dan memancarkan tenaga seperti pada atom. Molekul memiliki tiga tingkat tenaga yaitu tenaga elektronik, tenaga rotasi,
dan tenaga vibrasi mengikuti persamaan 2.15 berikut ini [Beiser,1982]:
=
�
+
�� �
+
�
2.15
Molekul selalu berusaha mencapai keadaan ke tingkat tenaga yang stabil dengan menyerap dan melepaskan tenaga sebesar [Krane,1992]:
∆ = ℎ� =
ℎ �
2.16
Dengan, ∆ : tenaga yang diserap eV
c : kelajuan cahaya sebesar 3 x 10
8
m.s
-1
� : panjang gelombang m
Karena setiap molekul memiliki tingkat tenaga molekuler yang berbeda, maka spektrum yang dihasilkan berbeda dari masing-masing molekul. Hal ini
dapat dimanfaatkan dalam menentukan molekul yang terkandung dalam suatu sampel.
Gambar 2.4 Sketsa tingkat tenaga molekul : tingkat tenaga elektronik, tingkat tenaga vibrasi, dan tingkat tenaga rotasi
Tingkat tenaga rotasi Tingkat tenaga vibrasi
Tingkat tenaga elektronik keadaan eksitasi Tingkat tenaga rotasi
Tingkat tenaga vibrasi Tingkat tenaga elektronik keadaan dasar
18
C. Hukum Beer-Lambert
Seberkas cahaya dengan Intensitas awal memiliki panjang
gelombang �. Berkas cahaya ditembakkan menuju sampel. Sebagian cahaya
akan diteruskan atau ditransmisikan , sebagian dipantulkan
r
, dan sebagian lagi diserap
. [Skoog et al,1965]. Transmitans
� didefinisikan sebagai perbandingan antara intensitas cahaya yang keluar dari larutan dengan intensitas cahaya datang. Besarnya
transmitans adalah [Skoog et al,1965] : � =
� �
2.17
Berdasarkan nilai � dapat diperoleh besaran baru yang disebut
absorbansi �, sebesar [Skoog et al,1965]:
� = �
� �
= − log � 2.18
Hukum Beer dan Lambert menyatakan bahwa absorbansi dari sebuah sampel berbanding lurus dengan konsentrasi senyawa yang menyerap.
Hubungan antara sebagian cahaya yang melewati sampel Transmitans dengan konsentrasi sampel ternyata tidak linear. Proses berkurangnya
intensitas cahaya ketika melewati sampel ditunjukkan oleh gambar 2.5 [Skoog et al,1965].
19 Cahaya dengan intensitas melewati sebuah lapisan tipis sampel dengan
ketebalan x. Pengurangan intensitas I sebanding dengan intensitas awal
, konsentrasi senyawa penyerap , dan ketebalan
x . = − . . . x
2.19
dengan, : perubahan intensitas cahaya akibat serapan sampel setebal
x : konstanta pembanding, tanda minus
– menunjukkan pengurangan intensitas seiring bertambahnya ketebalan
x. : Intensitas cahaya yang masuk
: konsentrasi larutan x : elemen panjang sampel yang dilalui cahaya.
Berdasarkan gambar 2.5 di atas terlihat bahwa berkurangnya intensitas cahaya akibat proses serapan setiap lapisan tipis sampel sepanjang
x mulai dari x = sampai
x = b. Sehingga total serapan cahaya pengurangan intensitas cahaya merupakan jumlah dari serapan masing-masing lapisan tipis sampel. Intensitas
cahaya pada saat
x = dan intensitas cahaya pada saat x = b. Sehingga persamaan 2.19 dapat diintegrasikan menjadi
[Skoog et al,1965]
: Gambar 2.5 Proses serapan yang terjadi ketika cahaya datang menuju suatu
sampel. Cahaya
masuk
x = 0 x = b
I Cahaya
keluar
dx b
penyerap I - dI
20 −
� �
= . . x − ∫
� �
� �
= ∫ x
− ln
� �
= ln
� �
= Berdasarkan hubungan
ln � = ln log � maka persamaan tersebut menjadi:
ln log
� �
= log
� �
=
ln
⏟
= �
−log � =
�
2.20 Dari persamaan 2.18 dan persamaan 2.20 diperoleh hubungan sebagai berikut
[Skoog et al,1965]
:
� = � 2.21
Dengan, � : Absorbansi larutan
: kosentrasi larutan : tebal larutan
� : merupakan absortivitas molar.
D. Emission Spectrometer