Absorpsi Radiasi Elektromagnetik

ABSORPSI RADIASI ELEKTROMAGNETIK

Bila sinar menembus cuvet (wadah gelas) yang berisi cairan sinar yang diteruskan mempunyai intensitas (P)< intensitas sinar yang masuk ke cairan (P0).

berbeda penyusutan/berkurangnya intensitas berbeda.Penyusutan/berkurangnya intensitas disebabkan oleh:

-Pantulan pada permukaan cuvet. -Disebarkan oleh partikel yang ada dalam cairan

-Diabsorpsi oleh molekul dalam cairannya.

P0 PP<P0

Jika di dalam cairan tidak ada partikel-partikel (yang berupa koloid atau yang tersuspensi), maka penyusutan oleh partikel tidak ada. Untuk cuvet yang terbuat dari bahan yang baik, maka penyusutan karena pantulan oleh permukaan cuvet relatif kecil. Jadi intensitas berkurang karena diserap oleh molekul dalamcairan.Untuk analisis dengan UV/Vis spectrophotometer, pengurangan intensitas sinar terutama terjadi karena penyerapan oleh molekul-molekul terlarut.

Panjang gelombang dan warna untuk radiasi sinar tampak

Perkiraan Kisaran panjang gelombang, nm

Warna sinar Complement

400 – 465465 – 482482 – 487493 – 498498 – 530530 – 559571 – 576576 – 580580 – 587

…dst

VioletBlueGreenish blueBluish greenGreenYellowish greenyellowYellowYellowish orange

Yellow – greenYellowOrangeRedRed – purpleReddish purpleVioletBlueBlue

Warna larutan

Warna larutan sesungguhnya merupakan komplemen dari warna sinar yang diserapnya.Larutan menyerap panjang gelombang biru tampak kuning.Larutan menyerap panjang gelombang hijau tampak merah ungu.Cu(II) hidrat menyerap warna kuning dan meneruskan warna biru Cu dalam larutan dapat ditentukan dengan mengukur derajat absorpsi warna kuning dalam keadaan standar.

Zat yang sedikit berwarna kadang-kadang kurang peka dalam menyerap sinar dengan berbagai panjang gelombang. Perlu penambahan zat lain sehingga membentuk larutan kompleks yang mempunyai sifat penyerapan yang lebih kuat.Penambahan NH3 pada larutan Cu warna lebih kuat daripada larutan Cu hidrat itu sendiri.Analisis kimia melalui pengukuran absorpsi radiasi disebut absorptiometry.Jika panjang gelombang yang dipakai hanya panjang gelombang sinar tampak disebut colorimetry.Spektrofotometri merupakan bagian dari absorptiometry dengan menggunakan spektrofotometer.

Hukum BeerPenyerapan energi radiasi oleh bahan dapat diterangkan secara kuantitatif dengan hukum Beer.

Radiasi yang hilang karena pantulan pada permukaan dan absorpsi oleh gelas diabaikan.Cuvet diisi oleh zat penyerap radiasi yang dilarutkan pada zat yang tidak menyerap radiasi.

Po P

xb

dx

S

S

Kekuatan sinar berkurang dengan jarak tembus terhadap larutan, juga pada konsentrasi solut yang besar.Pengurangan kekuatan radiasi sebanding dengan jumlah molekul zat penyerap sepanjang lintasan sinar.Jumlah molekul zat penyerap pada elemen volum S2 dx yaitu N c S2 dxDengan : c = konsentrasi, mol/L N = bilangan Avogadro, 6,0255x1023 mol-1

x = jarak lintasan gelombang elektromagnetik, cm S = tinggi/lebar bejana (cuvet), cm

Hukum Beer: dP/(NcS2dx) = - k P(1)

k adalah tetapan yang menunjukkan intensitas P yang terserap sepanjang jarak dx.N digabung dengan k dan bila S2=1, maka pers.(1) :

dP/(cdx) = - k’ P (2)dP/P = - k’cdx (3)

Kalau diintegralkan dengan batas pada x=0 P=P0 dan pada x=b P=P diperoleh:

ln (P/P0) = - k’cb (4)Kalau dinyatakan dalam log, maka:

log(P0/P) = εcb = A (5)log(P0/P) adalah absorbansi

TAT

A

TA

PPT

PP

Ao

o

%log2%100log

1loglog

Dengan menggunakan persamaan yang terakhir, kita bisa dengan mudah menghitung absorbansi dari persen transmitansi (%T).

Beberapa instrumen menggunakan persen transmitansi (%T). Hubungan antara absorbansi dengan transmitansi adalah:

Gambar berikut menunjukkan hubungan antara absorbansi dengan % transmitansi.

Bila sinar dilewatkan larutan tanpa ada yang diserap maka absorbansinya = 0, % transmitansi = 100%.

Dari hukum Beer:

(5)log(P0/P) = εcb = A

A = absorbansi ε adalah molar absorbtivity (L mol-1 cm-1)

b = lebar cuvet (cm) c = konsentrasi senyawa dalam larutan

(mol/L)dapat dilihat bahwa absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasi. Hukum ini berlaku untuk konsentrasi yang rendah. Untuk konsentrasi tinggi perlu dilakukan pengenceran.

Molar absorbtivity (ε) merupakan ukuran jumlah sinar yang diabsorpsi per unit konsentrasi

bcA

Molar absorbtivity nilainya konstan untuk senyawa tertentu, sehingga bila konsentrasi larutan ½ konsentrasi awal maka absorbansinya juga ½ absorbansi awal.

Untuk konsentrasi yang rendah, hubungan antara konsentrasi dan absorbansi adalah linier. Analisis sampel dengan UV/Vis dan AAS disarankan untuk konsentrasi yang rendah (pada daerah dimana hubungan konsentrasi dengan absorbansi adalah linier).

0

0

log

% 100

PA bcP

PTP

Penggunaan absorbansi pada saat pengukuran (dengan UV/Vis atau AAS) lebih disukai daripada % transmitansi. Mengapa???

Misalkan ada larutan CuSO4 yang ada dalam cuvet dengan tebal 1 cm. Radiasi dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan melalui cuvet. CuSO4 akan menyerap sebagian radiasi sehingga radiasi yang diteruskan semakin sedikit dengan makin tebal larutan.Tabel di bawah menunjukkan penurunan radiasi yang diteruskan sebagai fungsi tebal larutan/panjang lintasan.“Fraksi radiasi yang diabsorpsi setiap panjang lintasan sinar adalah sama”. Contoh: untuk setiap tebal larutan 0,2 cm radiasi yang diteruskan berkurang 50%.

Path length, cm 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

%T 100 50 25 12.5 6.25 3.125 Absorbance 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5

Gambar 1. Hubungan antara panjang lintasan sinar dengan % Transmitansi

Gambar 2. Hubungan antara panjang lintasan sinar dengan absorbansi