Dasar Penentuan Konsentrasi Larutan Tak Berwarna Secara Spektrofotometri Ultraviolet

Apoteker.Net – Spektroskopi adalah studi mengenai antaraksi antara energi cahaya dan materi. Warna-warna yang nampak dan fakta bahwa orang bisa melihat, adalah akibat-akibat absorpsi energi oleh senyawa organik maupun anorganik. Penangkapan energi matahari oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis adalah suatu aspek lain dari antaraksi senyawa organik dengan energi cahaya; yang merupakan perhatian primer bagi ahli kimia organik ialah fakta bahwa panjang gelombang pada mana suatu senyawa organik menyerap energi cahaya, bergantung pada struktur senyawa itu. Oleh karena itu teknik-teknik spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang tak diketahui dan untuk mempelajari karakteristik ikatan (dari) senyawa yang diketahui (Fessenden, 1986).

Penentuan konsentrasi larutan tak berwarna secara spektrofotometri ultraviolet (UV-Vis) merupakan metode analisis yang digunakan untuk mengukur konsentrasi suatu larutan yang tidak memiliki warna secara visual. Metode ini menggunakan spektrofotometer, yaitu perangkat yang dapat mengukur intensitas cahaya yang dipancarkan oleh larutan yang terletak pada panjang gelombang tertentu.

Untuk menentukan konsentrasi larutan dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis, pertama-tama dilakukan pembuatan standar larutan dengan menggunakan larutan ukur (solute) yang memiliki konsentrasi yang diketahui. Kemudian, standar larutan tersebut diukur intensitasnya dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang yang telah ditentukan sebelumnya. Setelah itu, dilakukan pengukuran intensitas larutan yang ingin diketahui konsentrasinya dengan menggunakan metode yang sama.

Langkah selanjutnya adalah menentukan konsentrasi larutan yang ingin diketahui dengan menggunakan persamaan Beer-Lambert, yaitu:

A = εbC

di mana:

A adalah intensitas cahaya yang dipancarkan oleh larutan yang terletak pada panjang gelombang tertentu
ε adalah koefisien molar (mol-1 cm-1) yang menunjukkan kepekaan larutan terhadap cahaya pada panjang gelombang tertentu
b adalah tebal kuvet yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya (dalam cm)
C adalah konsentrasi larutan (dalam mol/L)

Setelah menentukan konsentrasi larutan yang ingin diketahui, konsentrasi tersebut dapat dibandingkan dengan standar larutan yang telah dibuat sebelumnya untuk mengetahui konsentrasi larutan yang sebenarnya.

Sebagai tambahan, perlu diingat bahwa metode ini hanya dapat digunakan untuk larutan yang memiliki koefisien molar yang terukur pada panjang gelombang yang telah ditentukan. Jika larutan yang ingin dianalisis tidak memiliki koefisien molar yang terukur pada panjang gelombang tertentu, maka metode ini tidak dapat digunakan untuk menentukan konsentrasinya.

Serapan cahaya oleh molekul dalam daerah spektrum ultraviolet bergantung pada struktur elektronik dari molekul. Spektra ultarviolet dan terlihat dari senyawa-senyawa organik berkaitan erat transisi-transisi di antara tingkatan-tingkatan tenaga elektronik. Disebabkan karena hal ini, maka serapan radiasi ultraviolet/terlihat sering dikenal sebagai spektroskopi elektronik. Transisi-transisi tersebut biasanya antara orbital ikatan antara orbital ikatan atau orbital pasangan bebas dan orbital non ikatan tak jenuh atau orbital anti ikatan. Panjang gelombang serapan adalah merupakan ukuran dari pemisahan tingkatan-tingkatan tenaga dari orbital-orbital yang bersangkutan. Pemisahan tenaga yang paling tinggi diperoleh bila elektron-elektron dalam ikatan σ tereksitasi yang menimbulkan serapan dalam daerah dari 120-200 nm. Daerah ini dikenal sebagai daerah ultraviolet vakum dan relatif tidak banyak memberikan keterangan. Di atas 200 nm eksitasi sistem terkonjugasi π segera dapat diukur dan spektra yang diperoleh memberikan banyak keterangan. Dalam praktek, spektrometri ultraviolet digunakan terbatas pada sistem-sistem terkonjugasi (Sidohadmadjojo, 1985).

Dalam analisis spektrofotometri digunakan suatu sumber radiasi yang menjorok ke dalam daerah ultraviolet spektrum itu. Dari spektrum ini, dipilih panjang-panjang gelombang tertentu dengan lebar pita kuarng dari 1 nm. Proses ini memerlukan penggunaan instrumen yang lebih rumit dan karenanya lebih mahal. Instrumen yang digunakan untuk maksud ini adalah spektrofotometer, dan seperti tersirat dalam nama ini, instrumen ini sebenarnya terdiri dari dua instrumen dalam satu kotak sebuah spektrometer dan sebuah fotometer (Bassett et. all., 1994).

Pengukuran absorbansi atau transmitansi dalam spektroskopi ultraviolet dan daerah tampak digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif spesies kimia.Absorbansi spesies ini berlangsung dalam dua tahap, yang pertama yaitu M + hv = M*, merupakan eksitasi spesies akibat absorpsi foton (hv) dengan waktu hidup terbatas (10-8 – 10-9 detik).Tahap kedua adalah relaksasi dengan berubahnya M* menjadi spesies baru dengan reaksi fotokimia.Absorbsi dalam daerah ultraviolet dan daerah tampak menyebabkan eksitasi elektron ikatan. Puncak absorbsi (λ maks) dapat dihubungkan dengan jenis ikatan-ikatan yang ada dalam spesies. Spektroskopi absorbsi berguna untuk mengkarakterisasikan gugus fungsi dalam suatu molekul dan untuk analisis kuantitatif. Spesies yang mengabsorpsi dapat melakukan transisi yang meliputi
(a) elektron π, σ, n
(b) elektron-elektron d dan f
(c) transfer muatan elektron
(Khopkar, 2003)

Cahaya terdiri dari radiasi terhadap mana mata manusia peka, gelombang dengan panjang berlainan akan menimbulkan cahaya dengan warna berlainan sedangkan campuran cahaya dengan panjang-panjang gelombang ini akan menyusun cahaya putih. Cahaya putih meliputi seluruh spektrum nampak 400-760 nm. Jangka panjang gelombang kasar diberikan pada tabel berikut:

Tabel Panjang Gelombang Untuk Beberapa Jenis Cahaya

Pengamatan mata terhadap warna timbul dari penyerapan selektif panjang gelombang tertentu dari sinar masuk oleh obyek berwarna. Panjang gelombang yang lain atau dipantulkan atau diteruskan, menurut keadaan obyek itu, dan diterima oleh mata sebagai warna obyek itu. Jika suatu obyek tak tembus cahaya nampak putih, semua panjang gelombang dipantulkan sama kuat; jika obyek itu nampak hitam, sangat sedikit cahaya dengan panjang gelombang apa pun dipantulkan; jika obyek itu nampak biru, panjang-panjang gelombang yang menimbulkan rangsangan biru dipantulkan, dan sebagainya (Bassett et. all., 1994).

*Sumber
Bassett, J., R.C. Denney, G.H. Jeffery, dan J. Mendham, 1994, Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta.
Fessenden & Fessenden,1986,Kimia Organik Jilid 1, Erlangga,Jakarta.
Khopkar, S.M., 2003, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI Press, Jakarta.
Sidohadmadjojo, 1985, Spektroskopi, Liberty, Yogyakarta.