kimia optik

Metode Optik Spektrofotometri Absorbsi oleh molekul (Sinar tampak, sinar ultrafiolet, Sinar Infra Merah). Spetkrometri Absorbasi oleh atom SSA atau AAS Spektorfotometri Emisi Nyala (SEN) dan Spektrograf emisi Analisis berdasarkan hamburan (Scatering) sinar (turbiditimeter, Nefelometri, Spektrometri Raman) Analisis Flourimetri Penggunaan sinar X dalam analisis Absorbsi, Difraksi dan Flourisensi sinar X. NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spektroskopi Massa

MATERI KULIAH

BUKU SUMBER Day and Underwood,

Edisi 4, Terjemahan J. S. Fristz & G.H. Schenk, (1979), Quantitaive Analytical Chemistry, 4th Ed Boston; Allyin and Bacon, Inc. J.G. Lagowsky (1977) Semi Micro Quantitative Analysis, 4th Ed , New Jersey, Prentice Hall R.L. Pecsok at. All. (1976). Modren Methods of Chemical Analysis 2nd ed. New York, John Wiley & Sons Ewing, Instrumental Methods of Chemical Analysis 4th Ed. Wilard, Merritt and Dean, Instrumental Methods of Analysis 5th Ed Bauer, Cristian and O Reilly Instrumental Analysis

Analisis Kimia Kuantitatif,

Perbedaan analisis klasik dengan analisis instrumental hanya soal penekanannya saja , pada anlisi klasik lebih ditekankan pada reaksi-reaksi kimia sedangkan pada analisi cara modern lebih banyak melibatkan sifat fisk suatu senyawa.

Penggolongan anlisis berdasarkan tujuan :

Analisis Kuantitatif dan Kualitatif Pengglongan analisis berdasarkan jenis persenyawaan : Analisis Organik dan analisis Anorganik Penggolongan anlisis berdasarkan cara yang digunakan : analisis Klasik dan Analsis modern Penggolongan analisis berdasarkan jumlah sampel (bahan yang dipelrukan) dapat dilihat pada tabel berikut.

Penggolongan anlisis berdasarkan jumlah bahan yang digunakan No 1 2 3 4 5 Nama Analisis Makro Semi mikro Mikro Ultra Mikro Sub Mikrogram Jumlah bahan yandigunakan 0,1 gram 0,01 gram 0,001 gram (1 mg) 0,001 mg (1 mikro gram) 0,01 mikrogram

Jenis-jenis metode analisis Instrumen No Proses yang terjadi 1 Emisi radiasi Nama analsis Instrumen Spektroskopi Emissi (sinar X, UV-Vis, Elektron) Flame Fotometer Flouresensi (Sinar X, UV-Vis) Metode radio kimia Spektrofotometri (Sinar X, UV-Vis, Elektron) Flame Fotometri Kolorimetri SSA NMR (Resonansi Magnetik Inti) ESR (Electron Spin Resonance Spectroscopy)

2

Absorbsi Radiasi

3

Hamburan Cahaya (Scatering of radiation)Pembiasan Sinar (Refraction of radiation)

Turbiditimeter Nefelometri Spectroscopy RamanRefractometri

4

No Proses yang terjadi 5 6 7

Nama analsis Instrumen

Difraksi Sinar (ifraction of Difraksi sinar X radiation) Electron difraction methods Rotation of radiation Electrical Potensial Polarimeteri Potensiometri

8

Arus listrik

Polarografi Amperometri CoulometriKonduktometri Spectrometri Massa Metode kinetik Konduktivitas panas Termogravimetri Analysis (TGA) Defrensial Thermal of analysis (DTA)

9 10 11 12

Tahanan Listrik Massa/Muatan Kecepatan Reaksi Sifat Panas (Metode analisis termal)

1314

MassaVolume

Analisis GravimetriAnaalisis volumetri

SPECKTROFOTOMETER UV-VISIBLEMenurut konfigurasinya, dibagi dalam:1. Single Beam 2. Double Beam 3. Multi Channel 1. Single BeamPada awalnya dibangun dengan optikal sinar ganda (doble beam), dengan perkembangan teknlogi dengan mengintegrasikan mikroprosesor kedalam spektrofotometer kemampuan kerja spektrofotometer dapat dimaksimalkan dan menjadi otak dari spektrofotpmeter - Mengontrol komponen optik - Menyimpan dan melakukan operasi arikmetik - Melakukan komunikasi, satu arah (printer)dan dua arah dengan komputer. - Menyimpan nilai absorbansi dari sel referens dalam memori, sehingga nilai absorbansi sampel langsng bisa diperkurangkan dengan absorbansi referensi. - Kalibrasi otomatis

INSTRUMENTASI 1. Single Beam

2. Double Beam

Double-beam in time instrument

INSTRUMENTASI 2. Double Beam

Double-beam in space instrument

INSTRUMENTASI 3. Multi Channel

INSTRUMENTASI KOMPONEN INSTRUMENTASI SPEKTOMETER UV-VIS

1. Sumber (Source)

Argon Tungsten Deuterium Xenon

100 160 nm 350 800 nm 160 360 nm 200 900 nm


1. Kuvet (Sample Container)


3. MonokromatorPRISMA


3. MonokromatorGRATING


4. Detektor

Photovoltaic Phototube Diode array

PROSES ABSORPSI

Absorpsi sinar melalui 2 tahap:Absorpsi

M + hn M* M* M + heat

Relaksasi

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKTIPE TRANSISI

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIK s s * and n s * are high energy, short wavelength transitions. - s s * l < 185 nm (Vacuum UV) - n s * l = 150 250 nm (mainly vac. UV)

- Very difficult to measure n p * and p p * 200 700 nm

- The most important and useful transitions inmolecular UV spectroscopy.

- Molar absorptivities (e):n p * 10 100 L cm-1 mol-1 p p * 1000 10,000 L cm-1 mol-1

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKTERMINOLOGI

Kromofor Auksokrom -

Gugus yang menyerap radiasi sinar UV-Vis. Gugus yang tidak menyerap radiasi, tetapi dapat menggeser panjang gelombang maksimm atau meningkatkan max

Pergeseran Bathokromik Pergeseran HipsokromikEfek Hiperkromik Efek Hipokromik

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKKROMOFOR

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKKONJUGASI

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKAUKSOKROM

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKCONTOH

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKCONTOH

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ORGANIKPengaruh Konjugasi

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ANORGANIK Anion

np* nitrate (313 nm), carbonate (217 nm)

Ion logam transisi (golongan B) menyerap pada daerah UV-Vis,

proses absorpsi berasal dari transisi elektronik pada orbital 3d dan 4d. dari transisi elektronik pada orbital 4f dan 5f.

Seri lanthanide dan actinide : proses absorpsi terjadi sebagai hasil

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ANORGANIK

ABSORPSI OLEH MOLEKUL ANORGANIK

APLIKASI SPEKTROSKOPI UV-VIS

Analisis KualitatifMemprediksi jenis/golongan senyawa Analisis Kuantitatif Menentukan kandungan senyawa dalam sampel

UV-VIS untuk Analisis KualitatifWoodward-Fieser Rules for DienesHomoannular (cisoid) Parent Increments for: Double bond extending conjugation Alkyl substituent or ring residue Exocyclic double bond Polar groupings: -OC(O)CH3 -OR -Cl, -Br -NR2 -SR 0 6 5 60 30 0 6 5 60 30 30 5 5 30 5 5 l=253 nm Heteroannular (transoid) l=214 nm =217 (acyclic)

UV-VIS untuk Analisis KualitatifCONTOH

Transoid: Alkyl groups or ring residues: Calculated: 3x5=

217 nm 15 nm 232 nm

Observed:

234 nm

Cisoid: Alkyl groups or ring residues: Calculated: Observed: 2x5=

253 nm 10 nm 263 nm 256 nm


Transoid: Alkyl groups or ring residues: Exocyclic double bond: 3x5=

214 nm 15 nm 5 nm

Calculated:Observed:

234 nm235 nm

Cisoid:Alkyl groups or ring residues: Exocyclic double bond: Calculated: 4x5=

253 nm20 nm 5 nm 278 nm

Observed:

275 nm

UV-VIS untuk Analisis KualitatifWoodward's Rules for Conjugated Carbonyl Compounds

Base values: X=R Six-membered ring or acyclic parent enone Five-membered ring parent enone Acyclic dienone l=215 nm l=202 nm l=245 nm

X=HX = OH, OR

l=208 nml=193 nm


Increments for:

Double bond extending conjugationExocyclic double bond Endocyclic double bond in a 5- or 7-membered ring for X = OH, OR Homocyclic diene component Alkyl substituent or ring residue a b g or higher

305 5 39 10 12 18

UV-VIS untuk Analisis KualitatifWoodward's Rules for Conjugated Carbonyl CompoundsPolar groupings: -OH a b d -OC(O)CH3 -OCH3 a,b,g,d a b g d -Cl -Br a b,g,d b a,g,d 35 30 50 6 35 30 17 31 15 12 30 25

-NR2Solvent correction*:

blmax (calc'd)

95variable total


Solvent Water chloroform ether

lmax shift (nm) +8 -1 -7

cyclohexanedioxane hexane

- 11-5 - 11


Acyclic enone: a-Alkyl groups or ring residues: b-Alkyl groups or ring residues: Calculated: Observed: 2 x 12 =

215 nm 10 nm 24 nm 249 nm 249 nm

Five-membered ring parent enone:b-Alkyl groups or ring residues: Exocyclic double bond: 2 x 12 =

202 nm24 nm 5 nm

Calculated:Observed:

231 nm226 nm


Six-membered ring or alicyclic parent enone:Extended conjugation: Homocyclic diene component: d-Alkyl groups or ring residues: Calculated: Observed: Five-membered ring parent enone: a-Br: b-Alkyl groups or ring residues: Exocyclic double bond: Calculated: 2 x 12 = 1 x 18 =

215 nm 30 nm 39 nm 18 nm 302 nm 300 nm 202 nm 25 nm 24 nm 5 nm 256 nm

Observed:

251 nm


Carboxylic acid: a-Alkyl groups or ring residues: b-Alkyl groups or ring residues:

193 nm 10 nm 12 nm

Calculated:Observed: Ester: a-Alkyl groups or ring residues: b-Alkyl groups or ring residues: Endocyclic double bond in 7-membered ring: Calculated: Observed:

215 nm217 nm 193 nm 10 nm 12 nm 5 nm 220 nm 222 nm


Aldehyde:

208 nm

a-Alkyl groups or ring residues:b-Alkyl groups or ring residues: Calculated: Observed: Aldehyde: Extended conjugation: 2 x 12 =

10 nm24 nm 242 nm 242 nm 208 nm 30 nm

Homodiene component:a-Alkyl groups or ring residues: d-Alkyl groups or ring residues: Calculated: Observed:

39 nm10 nm 18 nm 304 nm 302 nm

UV-VIS untuk Analisis Kuantitatif Biasanya dilakukan pada larutan berair Spektroskopi UV-Vis untuk analisis kuantitatif bercirikan:1. Dapat diaplikasikan untuk berbagai senyawa, baik organik maupun anorganik. 2. Mempunyai sensititivitas yang baik: 10-4 hingga 10-5 M

3. Selektif 4. Mempunyai akurasi yang baik 5. Mudah dalam pengumpulan data

UV-VIS untuk Analisis Kuantitatif PROSEDUR:

1. Pemilihan panjang gelombang maksimum (lmaks)Dilakukan dengan scanning dari 200 800 nm. Pengukuran dilakukan pada lmaks karena: a. Memiliki sensitivitas terbesar (A/c terbesar) b. Pada puncak, kurva absorpsi flat (rata) sehingga Hukum Lambert-Beer menjadi lebih valid. Variabel yang mempengaruhi spektra absorpsi: a) Solven

b) pHc) Temperature d) Matriks sample matrix (mis: konsentrasi elektrolit dan spesies yang dapat berinterferensi)

UV-VIS untuk Analisis Kuantitatif PROSEDUR:

1. Pembuatan kurva kalibrasiDapat digunakan kurva kalibrasi eksternal, standar internal, maupun addisi standar siapkan seri larutan baku (minimal 5 buah) ukur setiap larutan baku pada lmaks lakukan pengukuran terhadap blanko buat hubungan antara absorbansi vs konsentrasi siapkan sampel (jika perlu lakukan pengenceran) sehingga absorbansi sampel masuk dalam rentang kurva kalibrasi

kimia optik

Documents

conjugated

exocyclic

instrumental

double beam

alkyl groups

membered ring

extended conjugation

ring residues