BAB I. ANTARAKSI RADIASI ELEKTROMAGNETIK DENGAN MATERI (Metode Optik)

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