Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014

5/24/2018 Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014

1/671

SPEKTROFOTOMETRI UV-Vis

KULIAH ANALISIS FARMASI I

DIKTAT : PROF.DR. MUHAMMAD MULJA

KULIAH : CIKRA INHS., S. Farm., M. Sc., Apt.


2/672

TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM MATA KULIAH KIA 321:Memahami teori dasar, teknik dan metode analisis

instrumental: SSA, Spektrofotometri UV-Vis, FT-IR,Spektrofluorometri, KLT, KCKT, KG dan potensiometri

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS MATERI SPEKT. UV-Vis

Pembagian daerah REM

Interaksi REM dengan molekul

Prinsip Analisis Kualitatif dengan Spektrofotometri UV-Vis

Prinsip analisis Kuantitatif untuk komponen tunggal,campuran dua analit dan campuran banyak analit

Instrumentasi dan kalibrasi instrumen SpektrofotometerUV-Vis.


3/673

PUSTAKA

Jeffery G.H.,et all., 1989, Vogels Textbook of quantitativechemical analysis, 5thedition, Longman UK, pp 645-730

Watson David G, 1999, Pharmaceutical Analysis, ATextbook for Pharmacy Students and Pharmaceuticalchemist, Churchill livingstone, Harcourt Publisher Limited,pp 75-96

Skoog Douglas A, et al., 1992, Principles of InstrumentalAnalysis, 6thed, Harcourt Brace & company, 329 - 351


4/674

Aplikasi spektrofotometri UV-Vis untuk sediaan

farmasi

Penentuan kadar analit dalam sediaan(yang tidak mengandung pengganggu) teknik !!!!

Penentuan pKa

Penentuan koefisien partisi dan kelarutan

Uji dissolusi

Uji degradasi Identifikasi(profil spektra: kharakteristik, tidak spesifik)


5/675

Kelebihan spektrofotometri Uv-vis

- murah, mudah, cepat, tangguh

- peka (ppm), presis- luas (hampir semua senyawa organik, an-organik,tersedia banyak cara)

Kekurangan spektrofotometri Uv-vis:

- relatif konvensional

- tidak spesifik (moderately selective)

- untuk analit dalam campuran sangat terbatas


6/676

Istilah : SPEKTROSKOPI

analisis fisiko kimia yang membahas tentanginteraksi Radiasi Elektromagnetik ( REM ) dengan

materi ( atom dan molekul )

SPEKTROSKOPI ATOM

SPEKTROSKOPI MOLEKUL

SPEKTROMETER memiliki sistem optik untuk mendispersikan REM

CELAH/ SLIT, MONOKROMATOR,

PHOTOMETER mengukur intensitas REM (jumlah foton)

PHOTOELECTRIC CELL

SPEKTROFOTO METER CELAH/ SLIT, MONOKROMATOR,

DETEKTOR SENSING FOTON(PHOTOELECTRIC)


7/67

7

TEORI SPEKTROFOTOMETRIUV-Vis


Meliputi :

REM SPEKTRUM POLI MONO KROMATIS, v , v, E

PROSES Absorpsi, transmisi, emisi, luminesensi

MOLEKUL eksitasi elektron


8/67

8

SPEKTROFOTOMETRI DAN KOLORIMETRI

KOLORIMETRI: PENGUKURAN INTENSITAS WARNADENGANMATA MANUSIA

kuno : Nessler cylinder (titrasi kolorimetri)Duboscq colorimeter


9/67

9

SPEKTROFOTOMETRI:

PENGUKURAN INTENSITAS REM KUANTITAS FOTON(SEL FOTOELEKTRIK)

KOLORIMETRI PEMILIHAN REM FILTER (tampak)

SPEKTROFOTOMETRI (Uv.VIS) PRISMA, GRATING,

(Uv, tampak)


10/67

10

E = hn= hc/ = hcn E = energi radiasih = konstanta Plank ( 6.63 x 10-34J.s )c = kecepatan radiasi

( 2.99792 x 10 10 cm/detik )

l =panjang gelombang( cmv =

frequensi (jumlah gel/detik)v= bilangan gelombang (jumlah gel/cm)


11/67

11

Pembagian daerah REM

Uv 190 - 400 nm, tampak 400780 nm,

IR 800-2500 nm, 2,5 -50m, 50-1000 m


12/67

12

COMPLEMENTARY COLOR


13/67

13

REM UV-Vis EKSITASIELEKTRON-ELEKTRON YANG BERADA DALAMIKATANDIANTARA ATOM PENYUSUN MOLEKUL, SEHINGGA ORBITAL ELEKTRONTIDAK LAGI TUMPANGSUH (OVERLAP)

10-8 - 10-9detik

M + hv M*

M* M + panashv

relaksasi

(Spektr fluorometri)

(spekt Uv-vis)

Konsentrasi analit kecil panas dapat diabaikan

Transisi elektron - ,, n

- orbital d dan f ( logam transisi lantanida dan aktinida)

- transfer muatan diantara orbital ligan dengan orbital kosong

dari logam (bentuk ion dan komplek dari logam transisi)

ABSORPSI REM OLEH ATOM ATAU MOLEKUL


14/67

14

DISTRIBUSI ELEKTRONDAN p DALAM ORBITAL MOLEKUL


15/67

15

REM < 150 nm (8,3 eV) memutus ikatan terkuatsenyawa organik

ENERGI ATOM DAN MOLEKUL

1. Energi Translasi ( Et)2. Energi Rotasi ( E r)

3. Energi Vibrasi ( Ev)4. Energi Elektronik ( Ee)

E >>

E = Et+ Er+ Ev+ Ee


16/67

16

Adalah energi kinetikatom / molekul yang disebabkanoleh perpindahan atom / molekul tersebut dalamruang. Perubahan kwantum pada tingkat energitranslasi adalah tidak penting.

X

Y

Z

x

y

z

Energi Translasi ( Et )

Seperti : gerakan brown, efek tyndall


17/67

17

Adalah energi kinetikmolekul yang disebabkan

oleh rotasi molekul pada sumbunya melalui titikberat molekul.

Energi Rotasi ( E r )


18/67

18

Adalah energi kinetikdan energi potensial molekul

yang disebabkan oleh gerakan vibrasi gugus-gugusmolekul terhadap atom pada rangka molekul.Dikenal sembilan macam jenis vibrasi.

Energi Vibrasi ( Ev )


19/67

19

Adalah energi atom atau molekul yang disebabkan

oleh energi potensialdan energi kinetikdari elektronatom atau molekul tersebut.

R E M

Ground singlet state Singlet exited state

Energi Elektronik ( Ee )


20/67

20



21/67

21


22/67

22

Diketahui : REM 200 nm

h = 6.626 x 10-34Joule detikc = 2.99792 x 10 10cm/detik

1eV = 1,6021 10-19 Joule

Ditanyakan : E (eV ?)


23/67

23

TINGKAT ENERGI ELEKTRON MOLEKUL


24/67

24

EKSITASI ELEKTRONIK MOLEKUL SEDERHANA


25/67

25

= k. P. a = 0,87 . 10 20. P. a= Absorbansi molark = KonstantaP = Kebolehjadian (0,1-1)a = Area of cross section of molecul

10 A 2( Organic molecules )

KEBOLEHJADIAN EKSITASI ELEKTRON

maks = 104-105


26/67

26

= 1 - 10 : sangat lemah10 - 102 : lemah102- 103: sedang

= 103- 104: kuat

104

- 105

: sangat kuat

P < 0,01

Forbidden transi

tion

P > 0,1 1

Allowed transi

tion


27/67

27

Semua senyawa organik dapat mengabsorbsi REM,karena semua mempunyai elektron yang dapat

dieksitasi ke level energi yang lebih tinggiTETAPI

Ikatan tunggal perlu UV vakum ( < 185 nm)

komponen udara mengabsorpsi

kesulitan instrumental

jadi spektrofotometri > 185 nmsenyawa yang mempunyai gugus kromofor

(mempunyai elektron yang mempunyai energi eksitasi rendah)


28/67

28

Molekul organik yang punya gugus kromofor rumit,karena superposisi transisi vibrasional dengan transisielektronik

spektrum kontinyu

Kromofor punya ikatan , n

(C=C, C = C, nitro, nitroso, azo, karbonil, tiokarbonil )

Auksokrom = gugus yang tidak mengabsorpsi REM di

daerah Uv tapi dapat menggeser puncak absorpsikromofor ke panjang gelombang lebih panjang, danmenaikkan intensitasnya

(OH, NH2, CH3 )


29/67

29

SPEKTRUM UV - VIS

ABSORBSI KARAKTERISTIK KROMOFOR


30/67

30

ABSORBSI KARAKTERISTIK KROMOFOR

EFEK IKATAN RANGKAP TERKONYUGASI


31/67

31

EFEK IKATAN RANGKAP TERKONYUGASI

EFEK IKATAN KROMOFOR DAN AUKSOKROM


32/67

32

Contoh profil spektra Uv


33/67

33

ANALISIS KUANTITATIF

Io It

detektor


34/67

34

Io= Ia+ It+ Ir Io = Ia + It

Untuk antar muka gelas-udara Ir = 4% dari Iodieliminasi dengan menggunakan kontrol

Hukum Lambert :

Intensitas REM yang diteruskan akan menuruneksponensial bila tebal media pengabsorpsi naik secaraaritmatik

- dI = kI It= Io.e-kl

dl

It/ Io = transmitan = T = e-kl log 1/T = kl

log 1/T=A = absorban = optical density = log Io/ It

HUKUM BOUGER ( 1729 ) & LAMBERT ( 1760 )


35/67

35

HUKUM BOUGER ( 1729 ) & LAMBERT ( 1760 )

Intensitas REM yang diteruskan akan menurun secara

logaritmik terhadap kenaikan tebal media (aritmatik)


36/67

36

C (ppm)

T

C (ppm)

A

KURVA BAKU


37/67

37

Hukum Beer :

Intensitas REM yang diteruskan akan menurun

eksponensial bila konsentrasimedia pengabsorpsinaik secara aritmatik

- dI = kI It = Io .e-kc

dcHukum Beer-Lambert

It/ Io = transmitan = T = e-kc log 1/T = kc

Gabung : log 1/T = log Io/ It =A = absorban = optical densityA = a c l

Bila c = mol/L a= =koefisien absorpsi molar

l = tebal kuvet = 1 cm


38/67

38

Diketahui : Absorban larutan Y (10 ppm) = 2 AUAbsorban larutan M (10 ppm) = 0,0044 AU

Ditanyakan : Berapa % radiasi yang datang (Io) yang absorbsia. larutan Y

b. Larutan M tersebut

Diketahui : E1%1cmlarutan Z pada 325 nm = 300

Ditanyakan : berapa absorban larutan Z dengankonsentrasi 10 ppm


39/67

39

Instrumentasi Spektrofotometer UV-Vis.

Spektrofometer UV-Vis

konvensional

Spektrofotometer UV-Vis

Photo Diode Array ( PDA)


40/67

40

SCHEMATIC DIAGRAM OF SPECTROFOTOMETER


41/67

41

Skema double beam Spectrophotometer UV-Vis

Single beamSpectrophotometer UV-Vis ?

S kt f t t UV ST


42/67

42

Spektrofotometer UV-ST


43/67

43


44/67

44


45/67

45

SUMBER RADIASI


46/67

46

SUMBER RADIASI


47/67

47

EFEK LEBAR CELAH TERHADAP SPEKTRUM

0,5 nm

1,0 nm

2,0 nm

1,2,4,5 tetrazine in vapour, hexane , water

MONOKROMATOR


48/67

48

1. SLIT ( Celah )

Instrumental Spectral Bandwidth ( SBW )

Filter

MONOKROMATOR


49/67

49

( CELLS / KUVET )


50/67

50

VACUUM PHOTOTUBES

PHOTOMULTIPLIER TUBES ( PMT)


51/67

51

PHOTOMULTIPLIER TUBES ( PMT)

PHOTO DIODE ARRAY ( PDA )


52/67

52

PHOTO DIODE ARRAY ( PDA )

grating


53/67

53

Aplikasi untuk analisis kuantitatif

Senyawa tunggal

perbandingan absorban, kurva baku, E1%1 cm, ekst. molar ()

Tanpa gangguan latar belakang :

lmaksimumAda gangguan latar belakang :

Cara 3 panjang gelombang

Cara derivativ

Multi komponen (dua atau lebih)

Persamaan simultan sederhana

LSQ dan MLH


54/67

54

Teknik analisis : Senyawa tunggal tanpa gangguan

Penentuan dilakukan pada maksimal Nisbah Spektral Band Widh / Natural Band Widh = < 0,1

Rentang dinamik ( Instrumental Dynamic Range )

atau IDR AU = 0,21,5

Hindari penentuan pada daerah radiasi sesatan

( Stray Radiation ) l = 220 nm dan 340 nm


55/67

55

A

l

Pada l maksimum diperoleh kepekaan yang maksimal


56/67

56

Pada lmaksimum deviasi terhadap hukum Beer kecil


57/67

57( SPECTRAL BANDWITH ) ( NATURAL BANDWITH )

NISBAH SBW / NBW = < 0,1 AKURASI = > 99,50 %


58/67

58

IDR AU= 0.21.5 BEST ACCURACY & PRECISION


59/67

59

Diketahui : Isoprenaline, E(1%, 1cm) pada 280 nm = 100

Ditanyakan : Berapa konsentrasi Isoprenaline

agar terukur Absorban sebesar0,5 pada tersebut.

S t l d


60/67

60

Senyawa tunggal dengan gangguan


61/67

61Larutan CTM dan quinoline yellow

D 3 j l b


62/67

62

Dengan cara 3 panjang gelombang


63/67

63

Penentuan kadar CTM dalam sampel yang berwarna

kuning dilakukan dengan cara 3 diperoleh data sebagai

berikut.

Keterangan Konsentrasi

(ppm)Absorban

250Absorban

260Absorban

270

CTM baku 44,44 0,350 0,477 0,107Sampel ? 0,325 0,437 0,088

Bila sampel tersebut dibuat dengan cara melarutkan 50,0

mg sampel/100ml pelarut, berapa % b/b kadar CTM dalam

sampel tersebut ?


64/67

64

Syarat analisis multi komponen

Macam dan jumlah komponen yang akan ditentukandiketahui

Tidak terjadi interaksi antar komponen maupun denganpelarut

Semua komponen terlarut dengan sempurna Semua komponen memberikan serapan pada daerah

penentuan Baseline stability Kalibrasi masing masing komponen dengan standar

Stabilitas sampel Pengukuran pada rentang Instrumental Dynamic Range

( IDR )


65/67

65

1.Simple Simultaneous Equatiation ( SSE )

Dua persamaan dengan dua bilangan yang tidak diketahui

Campuran parasetamol dan kofein ditentukan kadarnya


66/67

66

Campuran parasetamol dan kofein ditentukan kadarnyasecara simultan pada l250 nm, 273 nm dalam pelarut etanol

Nama analit Absorban

l250

Absorban

l273

Parasetamol baku

10,0 ppm

0,890

app=

0,0833

apk=

Kofein baku

10,0 ppm

0,0488

akp =

0,244

akk =

Sampel 1,204 0,350

Berapa kadar Parasetamol dan kofein dalam sampel ?


67/67

Contoh spektra

A = Parasetamol B = Salisilamid C = Kofein T= Total

Parasetamol , 250 nm

Kofein, 273 nmsalisilamid

Total

Documents

Kuliah 1 Spektro Uv-Vis 2014