Sabtu, 17 Desember 2011

SPEKTROFOTOMETER UV-VIS dan REFRAKTOMETER

Laporan Praktikum                                    Hari/Tanggal: Jum’at/6 Oktober 2011
Pengoprasian dan Pemeliharaan Alat       Waktu             : 08.00 – 11.20
                                                                    PJP                  : Wina Aguatiani, S. Si
                                                                    Asisten            : Dony Ram
                                                                                              Diah Daru

SPEKTROFOTOMETER UV-VIS dan REFRAKTOMETER





Disusun Oleh :
                                      Ayu Pangestu                        J3L110085
                                      Setyo Wuri Handayani          J3L110132



PROGRAM KEAHLIAN ANALISIS KIMIA
DIREKTORAT PROGRAM DIPLOMA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2011
SPEKTROFOTOMETER UV-VIS
Spektrofotometer adalah alat untuk menukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrofotometer merupakan gabungan dari alat optic dan elektronika serta sifat-sifat kimia fisiknya. Dimana detector dapat mengukur intensitas cahaya yang dipancarkan secara tidak langsung cahaya yang diabsorbsi. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawa atau warna yang terbentuk.
Gambar 1 Spektrofotometer UV-Vis beserta perangkatnya
Spektrofotometri UV-Vis merupakan gabungan antara spektrofotometri UV dan Visible. Alat ini menggunakan dua buah sumber cahaya yang berbeda, yaitu sumber cahaya UV dan sumber cahaya Visible. Larutan yang dianalisis diukur serapan sinar ultra violet atau sinar tampaknya. Konsentrasi larutan yang dianalisis akan sebanding dengan jumlah sinar yang diserap oleh zat yang terapat dalam larutan tersebut.
Warna yang diserap oleh suatu senyawa merupakan warna komplementer dari warna yang teramati. Beberapa warna yang diamati dan warna komplementernya terdapat pada tabel berikut ini :
Panjang gelombang
Warna terlihat
Warna komplementer
<400
Ultraviolet
-
400-450
Violet
Kuning
450-490
Biru
Jingga
490-550
Hijau
Merah
550-580
Kuning
Ungu
580-650
Jingga
Biru
650-700
Merah
Hijau
>700
Inframerah

Tabel 1 Spektrum Warna
Sinar dari sumber cahaya akan dibagi menjadi dua berkas oleh cermin yang berputar pada bagian dalam spektrofotometer. Berkas pertama akan melewati kuvet berisi blanko, sementara berkas kedua akan melewati kuvet berisi sampel. Blanko dan sampel akan diperiksa secara bersamaan. Adanya blanko, berguna untuk menstabilkan absorbsi akibat perubahan voltase dari sumber cahaya.
A.  Prinsip kerja
Spektrofotometri uv-vis mengacu pada hukum Lambert-Beer. Apabila cahaya monokromatik melalui suatu media (larutan), maka sebagian cahaya tersebut akan diserap, sebagian dipantulkan dan sebagian lagi akan dipancarkan.


B.   Bagian-bagian Spektrofotometer UV-Vis
1.       Sumber cahaya
Sumber cahaya pada spektrofotometer harus memiliki panacaran radiasi yang stabil dan intensitasnya tinggi. Sumber  cahaya pada spektrofotometer UV-Vis ada dua macam :
a.       Lampu Tungsten (Wolfram)
Lampu ini digunakan untuk mengukur sampel pada daerah tampak. Bentuk lampu ini mirip dengna bola lampu pijar biasa. Memiliki panjang gelombang antara 350-2200 nm. Spektrum radiasianya berupa garis lengkung. Umumnya memiliki waktu 1000jam pemakaian.

Gambar 2 Lampu Tungsten (Wolfram)





b.      Lampu Deuterium
Lampu ini dipakai pada panjang gelombang 190-380 nm. Spektrum energy radiasinya lurus, dan digunakan untuk mengukur sampel yang terletak pada daerah uv. Memiliki waktu 500 jam pemakaian.
Gambar 3 Lampu Deuterium
2.      Monokromator
Monokromator adalah alat yang akan memecah cahaya polikromatis menjadi  cahaya tunggal (monokromatis) dengan komponen panjang gelombang tertentu. Bagian-bagian monokromator, yaitu :
a.       Prisma
Gambar 4 Prisma
Prisma akan mendispersikan radiasi elektromagnetik sebesar mungkin supaya di dapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatis.
b.      Grating (kisi difraksi)
Gambar 5 Kisi Difraksi
Kisi difraksi memberi keuntungan lebih bagi proses spektroskopi. Dispersi sinar akan disebarkan merata, dengan pendispersi yang sama, hasil dispersi akan lebih baik. Selain itu kisi difraksi dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum.
c.       Celah optis
Celah ini digunakan untuk mengarahkan sinar monokromatis yang diharapkan dari sumber radiasi. Apabila celah berada pada posisi yang tepat, maka radiasi akan dirotasikan melalui prisma, sehingga diperoleh panjang gelombang yang diharapkan.
d.      Filter
Berfungsi untuk menyerap warna komplementer sehingga cahaya yang diteruskan merupakan cahaya berwarna yang sesuai dengan panjang gelombang yang dipilih.




3.      Kompartemen sampel
Kompartemen ini digunakan sebagai tempat diletakkannya kuvet. kuvet merupakan wadah yang digunakan untuk menaruh sampel yang akan dianalisis. Pada spektrofotometer double beam, terdapat dua tempat kuvet. Satu kuvet digunakan sebagai tempat untuk menaruh sampel, sementara kuvet lain digunakan untuk menaruh blanko. Sementara pada spektrofotometer single beam, hanya terdapat satu kuvet.
Gambar 6 Kuvet plexiglass

Kuvet yang baik harus memenuhi beberapa syarat sebagai berikut :
a.       Permukaannya harus sejajar secara optis
b.      Tidak berwarna sehingga semua cahaya dapat di transmisikan
c.       Tidak ikut bereaksi terhadap bahan-bahan kimia
d.      Tidak rapuh
e.       Bentuknya sederhana

Gambar 7 Kuvet Kuarsa
Terdapat berbagai jenis dan bentuk kuvet pada spektrofotometer. Umumnya pada pengukuran di daerah UV, digunakan kuvet yang terbuat dari bahan kuarsa atau plexiglass. Kuvet kaca tidak dapat mengabsorbsi sinar uv, sehingga tidak digunakan pada saat pengukuran di daerah UV.  Oleh karena itu, bahan kuvet dipilih berdasarkan daerah panjang gelombang yang digunakan. Gunanya agar dapat melewatkan daerah panjang gelombang yang digunakan.
UV : fused silika, kuarsa
Visible : gelas biasa, silika atau plastik
IR : KBr, NaCl, IRTRAN atau kristal dari senyawa ion

Bahan
Panjang gelombang
Silika
150-3000
Gelas
375-2000
Plastik
380-800
Tabel 2 Bahan Kuvet Sesuai Panjang Gelombang


4.      Detektor
Detektor akan menangkap sinar yang diteruskan oleh larutan. Sinar kemudian diubah menjadi sinyal listrik oleh amplifier dan dalam rekorder dan ditampilkan dalam bentuk angka-angka pada reader (komputer).
Terdapat beberapa jenis detector pada spektrofotometer :
Jenis detector
λ range (nm)
Sifat pengukuran Penggunaan
Phototube
150 – 1000
arus listrik UV

Photomultiplier
150 – 1000
arus listrik UV/Vis

Solid state
350 – 3000

Thermocouple
600 – 20.000
arus listrik IR

Thermistor
600 – 20.000
hambatan listrik IR
Tabel 3 Jenis-jenis detektor berdasarkan panjang gelombang
Syarat-syarat ideal sebuah detector adalah :
-          Mempunyai kepekaan tinggi
-          Respon konstan pada berbagai panjang gelombang
-          Waktu respon cepat dan sinyal minimum tanpa radiasi
-          Sinyal listrik ayng dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi
5.      Visual display
Merupakan system baca yang memperagakan besarnya isyarat listrik, menyatakan dalam bentuk % Transmitan maupun Absorbansi.



C.   Prosedur Kerja
Gambar 8 Diagram kerja spektrofotometer
Cahaya yang berasal dari lampu deuterium maupun wolfram yang bersifat polikromatis di teruskan melalui lensa menuju ke monokromator pada spektrofotometer dan filter cahaya pada fotometer. Monokromator kemudian akan mengubah cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis (tunggal). Berkas-berkas cahaya dengan panjang tertentu kemudian akan dilewatkan pada sampel yang mengandung suatu zat dalam konsentrasi tertentu. Oleh karena itu, terdapat cahaya yang diserap (diabsorbsi) dan ada pula yang dilewatkan. Cahaya yang dilewatkan ini kemudian di terima oleh detector. Detector kemudian akan menghitung cahaya yang diterima dan mengetahui cahaya yang diserap oleh sampel. Cahaya yang diserap sebanding dengan konsentrasi zat yang terkandung dalam sampel sehingga akan diketahui konsentrasi zat dalam sampel secara kuantitatif.
D.   Cara Perawatan dan Penyimpanan Alat
1.       Sebelum digunakan, biarkan mesin warming-up selama 15-20 menit.
2.      Spektrofotometer sebisa mungkin tidak terpapar sinar matahari langsung, karena cahaya dari matahari akan dapat mengganggu pengukuran.
3.      Simpan spektrofotometer di dalam ruangan yang suhunya stabil dan diatas meja yang permanen.
4.      Pastikan kompartemen sampel bersih dari bekas sampel.
5.      Saat memasukkan kuvet, pastikan kuvet kering.
6.      Lakukan kalibrasi panjang gelombang dan absorban secara teratur.

E.   Hal-hal yang harus diperhatikan
1.       Larutan yang dianalisis merupakan larutan berwarna
Apabila larutan yang akan dianalisis merupakan larutan yang tidak berwarna, maka larutan tersebut harus diubah terlebih dahulu menjadi larutan yang berwarna. Kecuali apabila diukur dengan menggunakan lampu UV.
2.      Panjang gelombang maksimum
Panjang gelombang yang digunakan adalah panjang gelombang yang mempunyai absorbansi maksimal. Hal ini dikarenakan pada panajgn gelombang maksimal, kepekaannya juga maksimal karena pada panjang gelombang tersebut, perubahan absorbansi untuk tiap satuan konsentrasi adalah yang paling besar. Selain itu disekitar panjang gelombang maksimal, akan terbentuk kurva absorbansi yang datar sehingga hukum Lambert-Beer dapat terpenuhi. Dan apabila dilakukan pengukuran ulang, tingkat kesalahannya akan kecil sekali.

3.      Kalibrasi Panjang gelombang dan Absorban
Spektrofotometer digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang dipancarkan dan cahaya yang diabsorbsi. Hal ini bergantung pada spektrum elektromagnetik yang diabsorb oleh benda. Tiap media akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada senyawa yang terbentuk. Oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi panjang gelombang dan absorban pada spektrofotometer agar pengukuran yang di dapatkan lebih teliti.

F.    Kelebihan Spektrofotometer
1.       Penggunaannya luas. Dapat digunakan untuk senyawa organic, anorganik dan biokimia yang diabsorbsi pada daerah ultraviolet maupun daerah tampak
2.      Sensitivitasnya tinggi. Batas deteksi untuk mengabsorbsi dapat diperpanjang menjadi 10-6 sampai 10-7 M
3.      Selektivitasnya tinggi
4.      Ketelitiannya baik
5.      Pengukurannya mudah, dengan kinerja yang cepat









REFRAKTOMETER

Gambar 8 Refraktometer
Refraktometer ialah suatu alat yang digunakan untuk mengukur kadar  atau konsentrasi bahan terlarut misalnya : Gula, Garam, Protein atau urine. Refractometer ditemukan oleh Dr. Ernst Abbe seorang ilmuwan dari German padapermulaan abad 20.
A.  Prinsip Kerja
Prinsip kerja dari refraktometer sesuai dengan namanya yaitu dengan memanfaatkan refraksi cahaya. Gambar di bawah merupakan sebuah sedotan yang dicelupkan ke dalam gelas yang berisi air (kiri) yang terlihat kurang bengkok jika dibandingkan dengan sedotan yang dicelupkan ke dalam larutan gula (kanan).
Gambar 9 Refraksi cahaya dalam airdan larutan gula
Hal tersebut terjadi diterjadi karena adanya refraksi cahaya, dimana semakin tinggi konsentrasi suatu bahan terlarut  (rapat  jenis larutan), maka sedotan akan semakin terlihat bengkok secara proporsional.
Prinsip dari pengukuran refraktometer ialah dengan memanfaatkan refraksi atau pembiasan cahaya, yaitu  cahaya yang masuk melalui prisma cahaya hanya bisa melewati bidang batas antara cairan dan prisma kerja dengan suatu sudut yang terletak dalam batas-batas tertentu yang ditentukan oleh sudut batas antara cairan dan alas. Refraktometer berfungsi untuk menilai sifat & kemurnian suatu cairan, mengatur konsentrasi larutan, dan mengetahui perbandingan komponen dalam campuran & zat cair (Zysk 2007).
      Refraktometer terdiri dari beberapa jenis berdasarkan fingsinya, sakah satunya ialah penggunaan refraktometer untuk pengujian urine dan salinitas. Perbedaan dari kedua jenis tersebut dibedakan atas penagturan d=skala yang sesuai untuk masing – masing pengjian (skala pada refraktometer urine berbeda dengan skala pada refraktometer salinitas).

B.   Bagian-Bagian Alat
1.       Day light plate (kaca)
Day light plate berfungsi untuk melindungi prisma dari goresan akibat debu, benda asing, atau untuk mencegah agar sampel yang diteteskan pada prisma tidak menetes atau jatuh.

2.      Prisma (biru)
Prisma merupakan bagian yang paling sensitif terhadap goresan. Prisma berfungsi untuk pembacaan skala dari zat terlarut dan mengubah cahaya polikromatis (cahaya lampu/matahari) menjadi monokromatis.
3.      Knop pengatur skala
Knop pengagtur skala berfungsi untuk mengkalibrasi skala menggunakan aquades. Cara kerjanya ialah knop diputar searah atau berlawanan arah jarum jam hinggan didapatkan skala paling kecil (0.00 untuk refraktometer salinitas, 1.000 untuk refraktometer urine).
4.      Lensa
Lensa berfungsi untuk memfokuskan cahay yang monokromatis.
5.      Handle
Handle berfungsi untuk memegang alat refraktometer dan menjaga suhu agar stabil.


6.      Biomaterial strip
Biomaterial strip teerletak pada bagian dalam alat (tidak terlihat) dan berfungsi untuk mengatur suhu sekitar 18 – 28 OC. Jika saat pengukuran suhunya mencapai kurang dari 18 OC atau melebihi 28 OC maka secara otomatis refraktometer akan mengatur suhunya agar sesuai dengan range yaitu 18 – 28 OC.
7.      Lensa pembesar
Sesuai dengan namanya, lensa pembesar berfungsi untuk memperbesar skala yang terlihat pada eye piece.
8.      Eye piece
Eye piece merupakan tempat untuk melihat skala yang ditunjukkan oleh refraktometer.
9.      Skala
Skala berguna untuk melihat , konsentrasi, dan massa jenis suatu larutan.
C.   Cara Menggunakan
Cara penggunaan dari alat refraktometer ialah :
1.       Refraktometer dibersihkan terlebih dahulu dengan tisu ke arah bawah
2.      Refraktometer ditetesi dengan  aquadest atau larutan NaCl 5% pada bagian prisma dan day light plate
3.      Refraktometer dibersihkan dengan kertas tissue sisa aquadest / NaCl yang tertinggal
4.      Sampel  cairan diteteskan pada prisma 1 – 3 tetes
5.      Skala kemudian dilihat ditempat yang bercahaya dan dibaca skalanya
6.       Kaca dan prisma dibilas dengan aquades / NaCl 5% serta dikeringkan dengan tisu, dan
7.      Refraktometer disimpan di tempat kering

D.   Cara Pembersihan
1.       Day light plate pada refraktometer dibuka
2.      Bersihkan sampel pada bidang prisma dengan menggunakan tissu kering dengan cara diusapkan ke sampel secara perlahan-lahan & hati-hati
3.      Refraktometr setelah dibersihkan dengan tissue lalu dibersihlkan refraktometer menggunakan kertas lensa
4.      Penutup  prisma ditutup secara perlahan-lahan dan disimpan.

Gambar 10 Diagram refraktometer





Daftar Pustaka
Zysk AM dkk. 2007. Needle Based Reflection Refractometry of  Scattering Samples Using Coherence  Gated Detection. Di dalam Opticts Express (15) No. 8. USA: University of Illinois at Urbana Champaign.
Anonim. 2011. Portable Salinity Refractometer with ATC: User’s Guide. http://www.extech.com/instruments/resources/manuals/rf20_um.pdf