II.2.1 Pengukuran Kandungan Senyawa
Pengukuran kandungan senyawa dilakukan secara bertahap dengan menggunakan dua alat ukur. Alat ukur tersebut adalah UVVis spektrofotometer
SP8-400 dan GC.
II.2.1.1 UVVis spektrofotometer SP8-400
Landasan dari pengukuran kandungan senyawa menggunakan UVVis spektrofotometer SP8-400 adalah serapan molekul. Setiap molekul dianalisa
dengan melihat karakteristik serapannya pada radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang tertentu [Skoog et all, 1965]. Pada proses ini energi
radiasi diserap oleh molekul dan akibatnya intensitas radiasi berkurang. Sebuah molekul adalah gabungan mantap dari dua atau lebih atom.
Pengertian dari gabungan mantap adalah bahwa dibutuhkan energi untuk melepaskan ikatan antar atom tersebut. Molekul menyerap radiasi berkas
elektromagnetik karena adanya elektron valensi, yang akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi [Khopkar, 1990].
Berkas radiasi elektromagnetik yang dipancarkan akan berinteraksi dengan elektron pada atom. Penyerapan energi ini terkait dengan sifat elektron untuk
menempati tingkat energi yang lebih tinggi. Seperti terlihat pada gambar 2.1 dibawah ini, elektron akan berpindah ke kulit yang tingkat energinya lebih tinggi
ketika mendapatkan energi dan berpindah ke kulit yang tingkat energinya lebih rendah dengan melepaskan energi. Elektron dapat berpindah dari satu tingkat
energi ke tingkat energi yang lain. Bila dari tingkat n=1 ke n=2 maka elektron PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
akan menyerap energi, dan bila berpindah dari n=2 ke n=1 maka elektron akan melepaskan energi, energi yang dilepaskan ini berupa emisi cahaya dengan
panjang gelombang tertentu.
Inti atom n=1
n=2 energi
energi
Gambar 2.1 Perpindahan elektron pada kulit atom
dengan besarnya energi adalah energi awal dikurangi energi akhir. λ
υ
c h
h E
E E
= =
− =
Δ
1 2
2.1 dengan
E Δ
adalah energi yang dibutuhkan untuk berpindah ke tingkatan energi yang lebih tinggi atau energi yang dilepaskan ketika elektron berpindah dari
tingkat energi tinggi ke tingkat yang lebih rendah, υ adalah frekuensi radiasi
foton yang dipancarkan, h adalah konstanta planck 6,63 x 10
-34
J.s, c adalah kecepatan cahaya 3 x 10
8
ms, λ adalah panjang gelombang m.
Suatu atom atau molekul akan menyerap radiasi elektromagnetik bila frekuensi gelombang elektromagnetik sama dengan salah satu frekuensi spektrum
pancaran atom atau molekul [Alonso, 1992]. Atau energi yang dimiliki oleh PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
radiasi berkas elektromagnetik sama dengan energi yang dibutuhkan oleh atom untuk bertransisi ke energi yang lebih tinggi.
Sesuai dengan teori kuantum, setiap molekul berada pada keadaan energi tertentu, dan yang terendah dalam keadaan dasar. Ketika sebuah foton pada
radiasi melewati dekat molekul, energi pada foton akan diserap oleh elektron pada molekul jika energi pada foton sama dengan perbedaan energi antara keadaan
dasar dengan keadaan energi diatasnya [Skoog et all, 1965]. Molekul yang menyerap energi akan mengalami transisi. Ketika terjadi
penyerapan ultraviolet, cahaya tampak, dan radiasi infra merah, molekul dapat mengalami tiga transisi. Transisi ini meliputi transisi elektronik, transisi vibrasi,
dan transisi rotasi. Transisi ini terjadi pada energi hv, pada foton harus sama dengan perbedaan antara dua tingkat energi. Radiasi inframerah akan
menstimulasi molekul bervibrasi, sedangkan cahaya tampak dan ultraviolet akan menyebabkan elektron terdorong ke tingkat energi yang lebih tinggi [Harris,
1995]. Secara lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah ini. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4 3
2 1
4 3
2 1
4 3
2 1
IR VIS
UV
E
2
E
1
E
E n
er g
i
1
λ
4
λ
1
λ
5
λ
1
λ
5
λ
Gambar 2.2 Diagram tingkat energi yang menunjukkan perubahan energi saat penyerapan radiasi infra merah IR, visible VIS, dan
ultraviolet UV.
Pada gambar 2.2 Diagram tingkat energi yang menunjukkan perubahan energi saat penyerapan radiasi infra merah IR, visible VIS, dan ultraviolet
UV, pada molekul yang sama transisi dari E ke E dan E
1 2
terjadi pada radiasi ultraviolet yang memilki panjang gelombang berbeda.
Besarnya energi radiasi berkas elektromagnetik yang tertentu memiliki panjang gelombang tertentu pula. Pada spektroskopi ultraviolet dengan panjang
gelombang 190-380 nm dan daerah tampak dengan panjang gelombang 380-780 nm.
Pada pengukuran kandungan senyawa mengunakan UVVis Spektrofotometer SP8-400 terjadi penyerapan dan transmitasi. Seperti terlihat
pada gambar 2.3 mengenai prinsip transmitasi cahaya berdasar hukum spektroskopi.
P P
t
Gambar 2.3 Prinsip transmitasi cahaya berdasar hukum spektroskopi
Suatu berkas radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang
λ
200- 450 nm dan intensitas cahaya mula-mula P
melewati suatu medium. Berkas radiasi elektromagnetik dengan
λ
tertentu memiliki energi tertentu pula. Apabila berkas radiasi elektromagnetik dengan
λ
tertentu ditembakkan pada sampel, dan apabila energi yang dimiliki oleh berkas radiasi elektromagnetik sesuai dengan
besarnya energi yang dibutuhkan elektron untuk bertransisi ke tingkat energi yang lebih tinggi, maka akan terjadi penyerapan. Besarnya penyerapan adalah P
a
. Namun tidak semua energi diserap oleh elektron dalam medium, ada pula yang
diteruskan atau ditransmisikan. Besarnya energi yang ditransmisikan tampak dalam besarnya intensitas berkas radiasi yang ditransmisikan, yaitu sebesar P .
t
Berdasarkan hukum Beer dan Lambert menunjukkan hubungan berikut [Khopkar, 1990] :
A abc
P P
T
o t
= =
= −
log log
2.2 dengan a adalah tetapan absorbtivitas, b adalah jarak tempuh optik, c
adalah konsentrasi, A adalah absorbansi, dan T adalah transmitasi. Pada UVVis spektrofotometer SP8-400 pengukuran absorbansi atau
transmitasi dalam spektroskopi ultraviolet 190-380 nm dan daerah tampak 380- 780 nm digunakan dalam pengukuran unsur kimia baik kualitatif maupun
kuantitatif. Pengukuran secara kualitatif dilakukan dengan menganalisa bentuk grafik penyerapan pada panjang gelombang. Bentuk grafik untuk tiap senyawa
berbeda-beda. Perbedaan ini dikarenakan senyawa tersusun oleh atom yang jumlahnya berbeda sehingga energi yang diserap juga berbeda. Perbedaan inilah
yang menjadi dasar dalam pengukuran ini.
II.2.2 Gas Chromatography GC