Spektrofotometri (Hukum Lambert Beer)

Spektrofotometri merupakan metoda analisis yang didasarkan pada antar aksi atom/ion/molekul dengan cahaya/sinar elektromagnetik. Bila cahaya (monokromatik maupun campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk ( I_o ) akan dipantulkan (I_r ), sebagian diserap ( I_a ) dalam medium itu dan sisanya di teruskan ( I_t ). Maka hubungannya : I_o = I_r  + I_a + I_t  , karena I_r pada antar muka gelas-air ±4% maka biasanya diabaikan , lalu menjadi rumus = I_o = I_a + I_t .

                                                    Sumber foto: https://media.biocompare.com/

Hukum Lambert (1786) menyatakan bahwa bila cahaya monokromatik melewati medium tembus cahaya, laju berkurangnya intensitas oleh bertambahnya ketebalan berbanding lurus dengan intensitas cahaya. Ini sama saja menyatakan bahwa intensitas cahaya yang dipancarkan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya ketebalan medium yang menyerap. 

Persamaan: I adalah cahaya-masuk dengan panjang gelombang, l adalah tebalnya medium, dan k adalah faktor kesebandingan. 

Bila mengambil I= I_o  untuk l = mol˚ akan memperoleh: I_o adalah intensitas cahaya yang masuk yang jatuh pada suatu medium penyerap yang tebalnya l. I_t  ialah intensitas cahaya yang diteruskan dan k suatu tetapan untuk panjang gelombang dan medium yang digunakan. Angka banding I_t /I_o adalah bagian dari cahaya masuk yang diteruskan oleh medium setebal l dan disebut Transmitans (T). Kebalikannya yaitu I_o/ I_t  adalah keburaman (opasitas) dan absorbans (A) medium diberikan oleh : A = log I_o/ I_t. Jika suatu medium dengan absorbans 1 untuk suatu panjang gelombang tertentu , meneruskan 10% cahaya-masuk pada panjang gelombang tersebut.

Hukum Beer (1858), mengkaji efek konsentrasi penyusun yang berwarma dalam larutan, terhadap transmisi maupun absorpsi cahaya. Dijumpainya hubungan yang sama antara transmisi dan konsentrasi seperti yang ditemukan Lambert antara transmisi dan ketebalan lapisan, yakni intensitas cahaya monokromatik berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi zat penyerap secara linier. Lambert (1760) dan Beer (1852) dan juga Bouger menunjukkan hubungan berikut:

 –logT= A = a.b.c

Dimana:

·         Jika c dinyatakan dalam g/L maka disebut keabsorptifan atau absorptivitas , dengan tanda a (nama lain:ektingsi jenis,koefisien ekstingsi,koefisien bunsen,absorpsi jenis). 

A = a.b.c

·         Jika c dinyatakan dalam mol/L makan disebut keabsortifan molar atau absorptivitas molar , dengan tanda Ɛ (epsilon). (nama lain: ektingsi molekuler ,koefisien ekstingsi molar). A = Ɛ.b.c . Disini Ɛ = a.BM (dengan ketentuan BM menunjukkan berat molekuler zat yang menyerap di dalam larutan.

Ø  Baik a maupun Ɛ bergantung pada :

a.       Jenis gugus yang melakukan penyerapan (àJenis zat)

Contoh : Larutan Cu(H₂O)₄²⁺

CuSO₄ : dalam air berwarna biru muda Cu(H₂O)₄²⁺

A = Ɛ₁.b.c.

b.      Panjang gelombang yang dipakai (𝜆)

Contoh :

Cu(H₂O)₄²⁺ diukur harga A pada :

-          𝜆 = 350 nm à A = Ɛ₁.b.c.

-          𝜆 = 500 nm à A = Ɛ₂.b.c.

larutan akan mampu menyerap sebagian dari I_o. I_o = I_a + I_t.

I_a  = bagian komplementer I_{t .}Misal : I_a = A₁ dan I_t =B_1.

Karena  Cu(H₂O)₄²⁺ àbiru , maka yang diserap I_a = warna komplementer dari biru (kuning).

Ø  Hukum Lambert-Beer : A = Ɛ.b.c ( Ɛ bergantung pada 𝜆 )

Contoh : larutan Cu(H₂O)₄²⁺ : biru (I_t).

𝜆_kerja à 𝜆dimana terjadi penyerapan maksimum (à𝜆_maks), harus dicari pada warna I_a.

Untuk mencari 𝜆_maks dilakukan beberapa pengerjaan sebagai berikut :

a)      Diambil larutan yang akan dianalisis dengan konsentrasi tertentu.

b)      Diukur/ditentukan harga A pada berbagai harga 𝜆.

c)      Dibuat grafik /kurva absorpsi , dimana 𝜆 à sumbu x (absis) , dan A à sumbu y (ordinat).

Dengan catatan :

ü  Untuk menghitung harga A , harus diketahui harga T. ( A=-logT)

ü  Jika sumbu y ( ordinat ) pada grafik /kurva absorpdi digunakan T maka akan didapat 𝜆_minimum .

1. Anonim,1994.Diktat pelajaran kimia fisika dan analisis istrument sub cahaya dan fotometri.Bandung.

2.Basset,J.1991.Buku ajar Vogel : Kimia analisis kuantitatif anorganik.Jakarta:Penerbit buku kedokteran EGC.

3.Khopkar,S.M.1990.Konsep Dasar Kimia Analitik . Jakarta:UI-Press.