PENENTUAN PANJANG GELOMBANG

PENENTUAN PANJANG GELOMBANG

I.       Tujuan

1. dapat mengoperasionalkan alat spketrofotometer HACH DR/2400
2. dapat mencari panjang gelombang maximum (λ max)
3. dapat menghitung konsentrasi dengan menggunakan spektrofotometer

II.    Dasar Teori

Spektrum cahaya dari matahari dapat dilihat secara alamiah yaitu dalam bentuk pelangi. Dalam tahun 1672 Newton dapat menunjukkan bahwa pemecahan radiasi terlihat dari sinar matahari menjadi komponen – komponen yang berwarna dapat dilakukan dengan menggunakan  prisma geles disamping atmosfer yang berair. Dengan menggunakan serangkaian lensa dan prisma maka sinar matahari dapat terpecah menjadi beberapa komponen yang berwarna dan dapat terlihat pada layar spectrum. Ternyata spektrum terlihat dapat juga diperoleh dari lain sumber disamping sinar matahari. Sebagai misal pengaliran arus listrik melalui filament yang terbuat dari bahan seperti tungsten menghasilkan suatu sumber yang berpijar dan memancarkan radiasi terlihat. ( Sastrohamidjojo,2001)

Gelombang elektromagnetik mempunyai komponen listrik dan komponen magnetik. Dua komponen bergetar dalam bidang – bidang yang tegak lurus satu sama lain dan tegak lurus pada arah perjalanan radiasi. Hanya komponen listrik yang aktif dalam interaksinya dengan benda. Panjang gelombang (λ) adalah jarak antara dua puncak pada gelombang . Kuadrat dari amplitudo(A) dari gelombang adalah merupakan ukuran dari intensitas gelombang. Sifat lain dari gelombang elektromagnetik adalah frekuensinya,υ,jumlah satuan yang terjadi perstuan waktu (per detik) atau hertz.

Terdapat pertalian antara panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan cahaya yang dinyatakan oleh persamaan:

λ υ = c / n  

dimana C = kecepatan cahaya dalam hampa dan n adalah indeks bias (perbandingan kecepatan cahaya dalam hampa dan kecepatanya dalam media). Frekuensi radiasi adalah sama dalam setiap media. Hanya kecepatan dan panjang gelombang radiasi yang berubah dari dengan benda, adalah perlu memikirkan berkas sinar sebagai foton. Tenaga setiap foton berbanding langsung dengan frekuensi radiasi dan hal ini dinyatakan dalam persamaan:

E = h υ = h c / n λ

Foton yang memiliki frekuensi yang tinggi (panjang gelombang pendek) mempunyai tenaga yang lebih tinggi dari pada foton yang berfrekuensi rendah (panjang gelombang panjang). Intensitas berkas sinar sebanding dengan jumlah foton dan tak tergantung pada tenaga setiap foton. Radiasi kosmos mempunyai tenaga yang lebih besar dari pada sinar infra merah. Kebanyakan tenaga dinyatakan dalam Joule (J),tetapi dalam spektroskopi massa tenaga dinyatakan dalam electron volt ; 1 elektron volt, 1 ev = 1,6021 x 10^-19J, hingga sinar ultraviolet yang mempunyai panjang gelombang 100 nm memiliki tenaga kira – kira  12 ev.

Untuk menyatakan tenaga dalam J mol^-1,perumusan E = h υ harus dikalikan dengan tetapan Avogadro NA, (60,02 x 10 ²³ mol^-1).

Bila cahaya jatuh pada senyawa , maka sebagian dari cahaya diserap oleh molekul –molekul sesuai dengan struktur dari molekul. Setiap senyawa mempunyai tingkatan tenaga yang spesifik. Bila cahaya mempunyai tenaga yang sama dengan perbedaan tenaga antara tingkatan dasar (G) dan tenaga tingkatan tereksistasi (E,E2……….) jatuh pada senyawa,maka electron pada tingkatan dasar dieksistensikan ke tingkatan tereksistasi,dan sebagian tenaga cahaya yang sesuai dengan panjang gelombang akan diserap. Elektron yang tereksistasikan melepaskan tenaga dengan proses radiasi panas dan kembali ketingkatan dasar (G) asal.

Serapan cahaya oleh molekul dalam daerah spectrum ultraviolet dan terlihat tergantung pada struktur elektronik dari molekul. Spektra ultraviolet dan terlihat dari senyawa organic berkaitan erat transisi – transisi diantara tingkatan tenaga elektronik. Disebabkan karena hal ini, maka serapan radiasi ultraviolet/terlihat sering dikenal sebagai spektroskopi elektronik. Transisi tersebut biasanya antara orbital ikatan antara orbital ikatan atau orbital pasangan bebas dan orbital non ikatan tak jenuh atau orbital anti ikatan.

Kekuatan cahaya dari radiasi yang dipancarkan menggambarkan kekuatan cahaya yang masuk dikurangi dengan yang hilang oleh penghamburan, pemantulan, dan serapan oleh konstituen lain (biasanya sangat kecil). Jadi hilangnya tenaga cahaya ini sebagai I_o. Jadi hilangnya tenaga cahaya berbanding langsung dengan N (jumlah spesies penyerap) dan I (jumlah foton per luas penampang per detik). Untuk lapisan db,jumlah spesies penyerap adalah:

N = (6,02 x 10²⁰ spesies / m mol) (C m mol/ml) (db x X xxY ml) dimana db, X dan Y

Adalah dimensi linear dari lapisan (anggap 1cc = 1 ml). Karena X dan Y konstan maka

N = k^’cdb

Dimana k ^‘= (6,02 x 10 ²⁰) (X x Y) spesies –Cm² / m mol.

Jumlah tumbukan adalah sebanding dengan hasil kali N x I atau

d I α N I = k^’ I c d b

hingga d I =-k I c d b

dimana k adalah tetapan penyebanding,tanda negative digunakan karena menyatakan penurunan kekuatan cahaya sebagai kenaikan db.

Apabila Seberkas sinar melewati suatu larutan yang konsentrasinya c, maka sinar tersebut akan diserap oleh larutan dan sebagian hilang diserap oleh larutan dan sebagian akan diteruskan. Jumlah sinar yang diserap larutan berbanding langsung dengan konsentrasi larutan dan tebal sel/ wadah. Hubungan ini dirumuskan oleh Beer Lambert_Bougner.  Hingga diperoleh persamaan sebagai berikut:

Log T = -ε b c atau – log T = ε b c

-log T didefinisikan sebagai absorbansi atau kerapatan optic.

- log T = A = ε b c

       A    = ε b c

Dimana:

T = transmitasi

A = absorbansi

ε= koefisien ekstingsi molar

b = tebal sel

c = konsentrasi larutan

Berikut disajikan tabel perbandingan system kerja AAS dan Spectofotometer dengan data sebagai berikut:

Tabel.1.Perbandingan Sistem kerja AAS dan spectofotometer.

No.	Parameter	AAS	Spektrofotometer
1.	Pereaksi / Reagent yang digunakan	Lebih sedikit, pereaksi digunakan hanya pada preparasi awal saja, yaitu K2Cr2O7 dan asam kuat konsentrasi rendah	Lebih banyak, karena masing-masing parameter menggunakan peraksi yang berbeda
2.	Mekanisme Analisis	Lebih cepat dan mudah dalam pengerjaan	Jauh lebih lama dan rumit dalam pengerjaan
3.	Harga / cost Analisis	Lebih murah karena sedikitnya pereaksi yang digunakan walaupun banyak parameter yang akan dianalisis	Lebih mahal karena banyaknya pereaksi yang digunakan untuk semua paramater
4.	Preparasi awal	Lebih mudah dan hanya melakukan sekali preparasi untuk semua parameter analisis	Lebih rumit dan preparasi untuk masing-masing parameter berbeda
5.	Mekanisme alat / panjang gelombang	Tidak mengatur panjang gelombang, hanya mengganti lampu katoda sesuai dengan parameter analisa	Masing-masing parameter harus dilakukan pengesetan panjang gelombang terlebih dahulu
6.	Volume sampel	Lebih sedikit karena sekali preparasi hanya berjumlah + 50 mL	Lebih banyak karena masing-masing parameter volume sampelnya berbeda

III. Alat:

1. Neraca analitik
2. Kaca arloji
3. Beker gelas
4. Labu takar 250 ml, 100 ml, 50 ml
5. Pengaduk kaca
6. Spektrofotometer HACH DHR/2400
7. Cuvet

IV. Bahan:

1. Aseton
2. Diphenil Karbazid
3. H₂SO_4­ 10%
4. Larutan standar K₂Cr₂O₇

V.    Cara Kerja:

1. pembuatan larutan diphenil karbazid

a.       ditimbang 0,25 mgr diphenil karbazid dengan kaca arloji

b.      dilarurkan dengan asam aseton dalam gelas beker, lalu dituang ke dalam labu takar 50 ml. Kemudian gelas beker dibilas dengan aseton, dituang ke dalam labu takar samapi tanda batas kemudian dihomogenkan.

2. pembuatan larutan H₂SO₄ 10%

a.       dipipet H₂SO₄ pekat sebanyak 10 ml

b.      dimasukkan dalam labu takar 100 ml yang sudah diisi aquades dan ditera sampai tanda batas, kemudian dihomogenkan.

3. Pembuatan larutan standar K₂Cr₂O₇ (larutan induk)

a.       Ditmbang 1,413 gram K₂Cr₂O₇ denan kaca arloji

b.      Dilarutkan dalam labu takar 250 ml dengan aquades

c.       Dituang ke dalam labu takar 250 ml

d.      Beker gelas dibilas sampai bersih, bilasan dituang ke dalam labu takar

e.       Ditambahkan aquades, ditera sampai tanda kemudian dihomogenkan.

4. Pembuatan deret standar

Dibuat standar K₂Cr₂O₇ sebesar 0,5 ppm, 1 ppm sebanyak 50 ml dalam labu takar dengan mengencerkan larutan induk.

5. Pengukuran panjang gelombang

a.       Diambil salah satu deret standar

b.      Ditambahkan H₃PO₄ 10% 3-5 tetes

c.       Ditambahka larutan diphenil karbazid 3-5ml

d.      Dihomogenkan

e.       Dipipet larutan standar yang sudah ditambahkan H₃PO₄ 10% dan karbazid 10 ml, lalu dimasukkan dalam cuvet.

f.       Dinyalakan spketrofotometer HACH DR/2400

g.      Ditekan single wavelength, lalu dimasukkan blanko

h.      Tekan λ

i.        Pilih λ yang akan diisi dengan menekan tombol angka

j.        Zero ditekan, muncul 0.0000, kemudian dikeluarkan blanko

k.      Dimasukkan standar

l.        Ditekan read, lalu hasilnya dibaca. Diulangi berkali-kali hingga didapat λ max