SPEKTROFLUOROMETRI

Pendahuluan

All other forms of light emission Luminescence :

1. Chemoluminescence2. Radioluminescence3. Photoluminescence:

a. Fluorescenceb. Phosporescence

Fotoluminesensi

Merupakan peristiwa dimana suatu senyawa obat atau senyawa kimia dapat dieksitasikan oleh radiasi elektromagnetik dan kemudian memancarkan kembali sinar yang panjang gelombangnya sama atau berbeda dengan panjang gelombang semula (panjang gelombang eksitasi)

Yang termasuk fotoluminesensi:

1. FluoresensiPemancaran kembali sinar oleh molekul obat yang telah menyerap energi sinar terjadi dalam waktu yang sangat singkat setelah penyerapan (10-8 detik).Fluoresensi merupakan proses perpindahan tingkat energi dari keadaan atom tereksitasi (S1 atau S2) menuju ke keadaan stabil (ground states)

2. FosforesensiTerjadinya pemancaran kembali

sinar oleh molekul yang telah menyerap energi sinar dalam waktu yang relatif lebih lama (10-4 detik). Jika penyinaran dihentikan, pemancaran kembali masih dapat berlangsung.

Fosforisensi berasal dari transisi antara tingkat-tingkat energi elektronik triplet ke singlet dalam suatu molekul (biasanya didahului oleh lintasan antar sistem)

Tingkat energi molekuler terkait dengan peristiwa Fluoresensi dan Fosforesensi

Keadaan elektron dalam keadaan dasar, tereksitasi singlet dan tereksitasi triplet

Excited Electronic States:

Each electron has unique set of quantum numbers (Pauli Exclusion Principle)n principal (1s, 3p... )l angular momentum (l=0=s, l=1=p... )s spinm magnetic

Any two electrons in same orbital (n, l, m) must have different spinss = +½ or - ½

Molekul yang berada dalam keadaan ground state atau dalam keadaan dasar mempunyai elektron yang berpasangan dimana elektron ini menempati orbital yang sama dengan spin elektron yang berlawanan arah. Keadaan elektron ini disebut dengan elektron singlet (So).

Dengan adanya penyerapan energi akan dapat menyebabkan dipromosikannya satu elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi. Terjadinya hal ini biasanya dengan spin yang masih berlawanan arah. Elektron yang dipromosikan ini berada dalam keadaan tereksitasi singlet (S1).

Keadaan atom yang tereksitasi akan kembali keadaan semula dengan melepaskan energi yang berupa cahaya (de-eksitasi) dengan beberapa cara yaitu:

1. Fluoresensi resonansi merupakan proses yang singkat dimana energi dapat diemisikan kembali pada panjang gelombang yang sama dengan panjang gelombang yang digunakan untuk absorbsi.

2. Fluoresensi terjadi bila keadaan tereksitasi dapat mengalami konversi atau perubahan internal (kedalam) dengan hilangnya energi vibrasional untuk mencapai keadaan singlet dengan energi yang lebih rendah (S2). Kejadian ini selanjutnya dapat mengemisikan energi pada panjang gelombang yang lebih panjang untuk kembali ke keadaan dasar (So).

3. Fosforesensi terjadi bila relaksasi vibrasional dapat diikuti dengan perlintasan antar sistem ke keadaan tereksitasi triplet (T1) yang mana spin-spin elektron tidak berpasangan. Hal ini menyebabkan radiasi pada panjang gelombang yang lebih panjang. Proses terjadinya fosforesensi jauh lebih lambat untuk kembali ke keadaan dasar dibandingkan fluoresensi.

Hubungan antara Intensitas fluoresensi dan konsentrasi

Intensitas fluoresensi dapat dijelaskan dari hukum Lambert-Beer :

Absortivitas dan Absortivitas MolarAbsorbansi berbanding langsung dengan tebal larutan dan konsentrasi larutan (hukum Beer), yaitu :

A = a b cdimana:

A = absorbansia = konstanta disebut absortivitasb = tebal larutanc = konsentrasi larutan

Jika konsentrasi c dinyatakan dalam mol/liter (Molar) dan tebal larutan dalam cm maka absortivitas disebut absortivitas molar (), sehingga

A = b c

Rumus ini dapat dijelaskan sebagai berikut : Radiasi dengan intensitas Io yang dilewatkan bahan setebal b berisi sejumlah n partikel (atom, ion atau molekul) akan mengakibatkan intensitas berkurang menjadi It

Io > It

X

Y

I - dI

b

ItIo

db

Berkurangnya intensitas radiasi tergantung dari luas penampang (S) yang menyerap partikel, dimana luas penampang ini sebanding dengan jumlah partikel (n). Sehingga:

S

dS

I

dI

nS sehingga dndS

Bila diintegralkan

nI

I S

dnk

I

dIt

o 0

.S

nk

I

ILn

o

t .

Luas penampang S dapat dinyatakan dalam volume V dan ketebalan b :

2cmb

VS sehingga :

V

bnk

I

ILn

o

t ..

atau

V

bnk

I

ILn

t

o ..

n/V menunjukkan banyaknya partikel/cm3, jadi besaran ini dapat dikonversi ke dalam konsentrasi dalam mol/l, yaitu :

3

3

23

/1000

/1002.6 cmV

lcmx

molpartikelx

partikelnc

lmolVx

nc /

1002.6

100023

atau1000

1002.6 23CxVn

Sehingga:

1000

...1002.6 23 bkcx

I

ILn

t

o

atau 1000303.2

...1002.6 23

x

bkcx

I

ILog

t

o

Jadi cbI

ILog

t

o ..

atau cbA ..

Intensitas fluoresensi (F) sebanding dengan banyaknya sinar yang diserap oleh molekul analit.

F = (Io –It) Φ

Io-It merupakan banyaknya sinar yang diserap

Φ merupakan efisiensi kuantum atau hasil kali kuantum ( fraksi atau bagian molekul-molekul tereksitasi yang berelaksasi ke keadaan dasar melalui fluoresensi. Φ spesifik seperti absorptivitas.

semakin tinggi Φ maka semakin tinggi intensitas fluoresensi yang teramati dari suatu molekul. Molekul yang tidak berfluoresensi mempunyai Φ = 0, sehingga intensitas fluoresensi setara dengan :

F = Io (1-e-abc) Φ

Dari persamaan diatas dapat dilihat bahwa intensitas fluoresensi terkait dengan:1. konsentrasi analit2. efisiensi kuantum3. intensitas sumber sinar radiasi yang mengenai molekul sampel4. absorptivitas analit

Φ merupakan sifat suatu molekul (spesifik) sebagaimana nilai absorptivitas (ε)

Absorptivitas suatu senyawa berkaitan dengan intensitas fluoresensinya. Molekul seperti hidrokarbon jenuh yang tidak menyerap sinar uv-vis tidak akan berfluoresensi dan sebaliknya senyawa yang berfluoresensi akan menyerap sinar uv-vis. Hal ini disebabkan karena peristiwa fluoresensi selalu didahului oleh penyerapan atau absorpsi energi cahaya.