Definisi Spektroskopi.
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Pada abad pertengahan 19 kimiawan Jerman Robert Wilhelm unsen !1"11#1"99$ dan %isikawan Jerman &usta' Robert (irchho%% !1")*#1""+$ berkerjasama mengembangkan spektrometer, mereka menemukan unsur yaitu rubidium dan cesium. Spektroskopi banyak berperan penting dalam penemuan gas mulia. Spektr Spektro%o o%otom tometri etri adalah adalah ilmu ilmu yang yang mempel mempelaja ajari ri tentan tentangg penggu penggunaa naann spektr spektro%o o%otom tometer eter.. Spektrio%otometer adalah alat yang terdiri dari spektro%otometer dan %otometer. Spekto%otometer adalah alat alat yang yang diguna digunakan kan untuk untuk menguk mengukur ur energ energii secara secara relati' relati'ee jika energ energii terseb tersebut ut ditran ditransm smisik isikan, an, dire%leksikan, atau diemisikan sebagai %ungsi dari panjang gelombang. Spektro%otometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu, dan %otometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi. di absorpsi. etode dengan bantuan spektrometer adalah spektroskopi. Spektometer terdiri dari sumber sinar, prisma, sel sampel, sa mpel, detektor dan pencatat. -ungsi prisma adalah untuk memisahkan sinar polimkromatis di sumber cahaya menjadi sinar monokromatis. alam spektrometer modern, sinar yang datang pada sampel diubah panjang gelombangnya secara kontinyu. /asil percobaan diungkapkan dalam spektrum dengan absisnya menyatakan panjang gelombang !atau bilangan gelombang atau %rekuensi$ sinar datang dan ordina ordinatny tnyaa menyatak menyatakan an energi energi yang yang disera diserapp sampel sampel.. Radias Radiasii cahaya cahaya atau atau elektr elektroma omagne gnett dapat dapat dianggap menyerupai gelombang. eberapa si%at %isika cahaya paling baik diterangkan dengan ciri gelombangnya, sedangkan si%at lain diterangkan dengan si%at partikel. Jadi cahaya dapat bersi%at ganda. iagram suatu gelombang yang ditandai dengan cirri yang penting dapat dilihat dalam gambar berikut 0
2 panjang gelombang, yaitu jarak yang ditempuh oleh gelombang selama satu siklus !3ycle$, dengan satuan 0 satuan panjang4 siklus 5 2 amplitude gelombang, yaitu perpindahan maksimum dari poros hori6ontal, satuan 0 satuan panjang 7 2 periode, waktu yang dibutuhkan untuk satu siklus sempurna, satuan 0 detik4 siklus Ʋ 2 %rekuensi %rekuensi osilasi, jumlah siklus dalam tiap detik, satuan 0 siklus4detik atau /ert6. /ert6. 1.
TEORI SPEKTROSKOPI INFRA MERAH
Spektro%otometri 8n%ra Red atau 8n%ra erah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang ,+:;1.
radiasi tersebut banyak kalori!energy tinggi$.aerah spectrum tersebut selanjutnya disebut in%ramerah!8R diseberang atau diluar merah$. A.
Prinsip dasar Spektroskopi IR
Jika senyawa organik dikenai sinar in%ra#merah yang mempunyai %rekwensi tertentu !bilangan gelombang gelombang : #* 3m#1$, sehingga sehingga beberapa %rekwensi %rekwensi tersebut tersebut diserap diserap oleh senyawa tersebut. erapa banyak %rekwensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai ?persentasi transmitasi? !perce !percenta ntage ge transm transmitta ittance nce$. $. Persent Persentasi asi transm transmitas itasii dengan dengan nilai nilai 1 berarti berarti semua semua %rekwe %rekwensi nsi dapat dapat
melewati senyawa tersebut tanpa diserap sama sekali. 7ransmitasi sebesar :@ mempunyai arti bahwa hampir semua %rekwensi tersebut diserap oleh senyawa itu. (edudukan pita serapan serapan dapat dinyatakan dalam satuan %rekuensi, A !det #1 atau h6$ atau panjang gelombang !mikrometer$ atau atau bilangan gelombang gelombang ' !cm#1 $. Radiasi in%ramerah digolongkan lagi atas * daerah, sepeti table 0 No. Daerah inframerah ekat 1. Pertengahan '.. Jauh (. ). 7erpakai untuk analisis insrumental Interaksi radiasi radiasi IR dengan molekul
• •
Rentan pan!an e"om#an $%m&
.+" ; ).: +.: ; : : # 1 ).: ; 1:
Radiasi Radiasi 8R yang dipakai untuk analisis instrumenta instrumentall adalah radiasi 8R yang rentang rentang bilangan #1 gelombangnya ! V $ antara * hingga B+ cm . Radiasi 8R tersebut terbagi lagi atas dua daerah ,yaitu 0 aerah gugus %ungsi pada rentang ! V $ antara * hinggaB cm #1 aerah sidik jari pada rentang V antara 1B hingga B+ cm #1 *. Transisi +an menhasi"kan a#sorpsi Infra merah Vibrasi Regangan (Streching)
alam 'ibrasi ini, atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak berubah. Aibrasi regangan ada dua macam, yaitu0 a$ Regangan Simetri, yaitu unit struktur bergerak bergerak bersamaan bersamaan dan searah dalam satu bidang datar. b$ Regangan 5simetri, yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar
Vibrasi Bengkokan (Bending)
a$ b$ c$ d$
Jika sistem tiga atom merupakan merupakan bagian dari sebuah sebuah molekul molekul yang lebih besar, besar, maka dapat menimbulkan 'ibrasi bengkokan atau 'ibrasi de%ormasi yang mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Aibrasi Aibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu 0 Aibrasi &oyangan ! Rocking $, $, unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar Aibrasi &untingan &untingan !Scissoring$, unit struktur bergerak mengayun mengayun simetri dan masih dalam bidang datar Aibrasi Aibrasi (ibasan !Wagging$, !Wagging$, unit unit struktur bergerak bergerak mengibas mengibas keluar dari bidang datar Aibrasi Aibrasi Pelintiran !7wisting !7wisting$, $, unit struktur berputar berputar mengelilingi mengelilingi ikatan yang menghubun menghubungkan gkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar
Selain 'ibrasi peregangan, molekul juga mengalami 'ibrasi pelenturan yaitu rocking, scissoring, wagging dan twisting.
,.
1$ )$ =$ *$ :$
Daerah Spektr-m Infra merah
Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut 0 Resapan satu sama sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang yang memadai. Spektra harus berasal dari 6at murni. murni. Spektro%otometer harus dikalibrasi. 7ehnik 7ehnik preparasi preparasi sampel harus nyata, selain itu posisi resapan, resapan, bentuk, bentuk, dan tingkat tingkat intensitas sering membantu karna spesi%ik untuk gugus tertentu. Serapan (has eberapa &ugus %ungsi --s
3#/ 3#/ 3#/ 3#/ 323 323 3#C 32C C#/
/enis Sen+a0a
alkana alkena aromatik alkuna 5lkena aromatik !cincin$ alkohol,, eter , asam karboksilat, alkohol karboksilat , ester aldehida,, keton aldehida keton,, asam karboksilat, ester alkohol, %enol %enol!!monomer$
Daerah Serapan $m21&
)":#)9B, 1=:#1*+ =)#=", B+:#"+ =#=1, B+:#"+ == 1B*#1B" 1:#1B 1"#1= 1B9#1+B =B1#=B*
C#/ C#/ D#/ 3#D #DC) D.
alkohol, %enol !ikatan /$ asam karboksilat amina 5mina Ditro
)#=B !lebar$ =#=B !lebar$ ==1#=: 11"#1=B 1:1:#1:B, 1=*:#1=": 1=*:#1=":
Instr-mentasi Spektrofotometer IR
agian pokok dari spektro%otometer in%ramerah adalah sumber cahaya in%ramerah monokromator dan detector. 3ahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan, dipecah menjadi %rekuensi#%rekuensi indi'idunya dalam monokromator dan intensitas relati'e dan %rekuensi indi'idu diukur oleh ol eh detector. 8nstrumentasi spektro%otometer 8R susunannya hampir sama dengan spektro%otometer EA#A8S. Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi.
Secara singkat 0 (et 0 SR 2 Sumber radiasi S( 2 Sampel kopartemen 2 onokromator 2 etektor 5 2 5mpli%ier4penguat A 2 Aisual Aisual display 4meter
E.
,ara Penananan Instr-ment IR
erikut cara penanganan yang disederhanakan terhadap alat in%ramerah dan diagram double beam!berkas rangkap$. Spektro%otometer Spektro%otometer 8R sbb 0
F.
Ap"ikasi Spektrometri Inframerah
Spektro%otometer in%ra merah dapat digunakan untuk beberapa hal berikut ini 0 a. 8dent%ikasi gugus %ungsional b. engan mempertimbangkan adanya in%ormasi lain seperti titik lebur, titik didih, berat molekul dan re%racti'e indeF maka dapat menentukan stuktur dan dapat mengidenti%ikasi senyawa c. engan menggunakan komputer, dapat mengidenti%ikasi senyawa bahkan campuran senyawa. (omponen dasar spektro%otometer 8R sama dengan EA tampak , tetapi sumber,detektor dan komponen optiknya sedikit berbeda. ula#mula sinar in%ra marah di lewatkan melaui sampel dan laritan pambanding kemudian di laewatkan pada monokromator untuk menghilangkan sinar yang tidak diinginkan. erkas ini kemudian dididspersikan melalui prisma atau gratting. engan melewatkannya melalui slit, sinar akan di %okuskan pada detektor. 5lat 8R biasanya dapat merekam sendiri absorbansinya sendiri. 7emperatur dan kelembpan juga harus di atur yaitu maksimum :@ dan apabial melebihi bats tersebut maka menbuat permukaan prisma dan sel alkali halida menjadi suram. Sumber radiasi yang serin di gunakan adalah Dernest atau lampu &lower yang di buat dari oksida# oksida 6irkonium dan natrium, berupa batang berongga denga diameter )mm dan panjang =mm. atang ini di panaskan sampai suhu1:#)3 dan akan memberikan radiasi diatas +cm# 1. Sumber &lower juga di gunkan dalam instrumen dengan absorbansi sekitar :)cm# 1. onokromator yang di gunakkan dalam in%ra merah terbuat dari berbagai macam bahan antara lain gelas, lelehan silika, Gi-, 3a-), a-),Da3l, 5g3l, (r, 3sl. 7etapi pada ummnya prisma Da3l di gunakan yuntuk daerah *#Bcm# 1 dan prisma (bruntuk *cm# 1. Entuk detektor dalam in%ra merah digunakan detektor termal. i antara detektor termal , termokopellah yang banyak di gunakan. olometer memberikan sinyal listrik sebagai hasil perubahan dalam tahanan konduktor metal dengan temperatur . Entuk intrumen yang di gunakan umumnya ada ) macam intrumen yaitu u tuk analisis kuantitati% dan untuk analisis kualitati%. (arena kompleksnya spektrum 8R maka di gunakan recorder . umunya alat 8R digunaka berkas ganda yang di rancang lebih sederhana drai pada berkas tunggal. alam semua instrumen selalu ada chopper %rekuensi rendah untuk menyesuaikan output sumber. Rancangan optisnya mirip denga spektro%otometer EA#tampk kecuali tempat sampel dan pembandingan di te mpatkan di antara sumber dan monokromator untuk menghamburkan sinar yang berasal dari sampel dan untuk mencegah terjadinya penguraian secara %otokimia. Sumber sinar di bagi menjadi dua berkas , satu di ewatkan pada sampel dan yang satu melewati pembanding, kemudain secara berturt#turut melewati attenuator dan chopper. Setelah melalui prisma, berkas jatuh pad detektor dan di ubah menjadi sinyal listrik yang di rekam oleh recorder. (adang ; kadang di perlukan ampli%ier bila sinyal lemah. Pada pengukuran kuantitati% model berkas ganda kurang begitu memuaskan karena banyak ganguan dari sirkuit elektronik dan pengaturan titik nol besar sehinngga menyebabkan kesalahan. Sinar dari sumber dibagi dalam ) berkas yang sama, satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku. -ungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara ) berkas pada setiap panjang gelombang. (edua berkas itu dipantulkan pada HchopperH yang berupa cermin berputar. /al ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi
di%raksi. (isi di%raksi berputar lambat, setiap %rekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik. Jika pada suatu %rekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian. /al ini menimbulkan arus listrik bolak#balik dalam detektor dan akan diperkuat oleh ampli%ier. Jika cuplikan tidak menyerap sinar, berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak#balik, tetapi arus searah. 5mpli%ier dibuat hanya untuk arus bolak#balik. 5rus bolak#balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik. aji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor. aji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan, jika cuplikan melakukan penyerapan. &erakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut. Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektro%otometer in%ra merah dan dikenai radiasi in%ra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu. Spektro%otometer in%ra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul. Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum in%ra merah. /adirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus %ungsi sebuah spektrum in%ra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus %ungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan. emikian pula, tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus %ungsi sebuah spektrum in%ra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada. '.
TEORI SPEKTROSKOPI 3424ISI*5E
Spektro%otometri EA#Ais adalah anggota teknik analisis spektroskopik yang memakai sumber RI !radiasi elektromagnetik$ ultra'iolet dekat !19#=" nm$ dan sinar tampak !="#+" nm$ dengan memakai instrumen spektro%otometer. Spektro%otometri EA#Ais melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektro%otometri EA#Ais lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitati% dibandingkan kualitati%. Spektro%otometer E'#Ais adalah alat yang digunakan untuk mengukur transmitansi, re%lektansi dan absorbsi dari cuplikan sebagai %ungsi dari panjang gelombang. Spektro%otometer sesuai dengan namanya merupakan alat yang terdiri dari spektrometer dan %otometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan %otometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi. Jadi spektro%otometer digunakan untuk mengukur energi cahaya secara relati% jika energi tersebut ditransmisikan, dire%leksikan atau diemisikan sebagai %ungsi dari panjang gelombang. Suatu spektro%otometer tersusun dari sumber spektrum sinar tampak yang sinambung dan monokromatis. Sel pengabsorbsi untuk mengukur perbedaan absorbsi antara cuplikan dengan blanko ataupun pembanding. Spektro%otometer E'#Ais merupakan spektro%otometer yang digunakan untuk pengukuran didaerah ultra 'iolet dan didaerah tampak. Semua metode spektro%otometri berdasarkan pada serapan sinar oleh senyawa yang ditentukan, sinar yang digunakan adalah sinar yang semonokromatis mungkin. Spektro%otometer EA#Ais !Eltra Aiolet#Aisible$ adalah salah satu dari sekian banyak instrumen yang biasa digunakan dalam menganalisa suatu senyawa kimia. Spektro%otometer umum digunakan karena kemampuannya dalam menganalisa begitu banyak senyawa kimia serta kepraktisannya dalam hal preparasi sampel apabila dibandingkan dengan beberapa metode analisa. Spektro%otometri EA4Ais melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spetro%otometer EA4Ais lebih banyak dpakai ntuk analisis kuantitati% dibanding kualitati%. Spektro%otometri EA#'is adalah pengukuran serapan cahaya di daerah ultra'iolet !);=: nm$ dan sinar tampak !=: ; " nm$ oleh suatu senyawa. Serapan cahaya u' atau cahaya tampak mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi elektron#elektron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi.
A.
Prinsip Dasar Spektroskopi 3424is
3ahaya yang berasal dari lampu deuterium maupun wol%ram yang bersi%at polikromatis di teruskan melalui lensa menuju ke monokromator pada spektro%otometer dan %ilter cahaya pada %otometer. onokromator kemudian akan mengubah cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis !tunggal$. erkas#berkas cahaya dengan panjang tertentu kemudian akan dilewatkan pada sampel yang mengandung suatu 6at dalam konsentrasi tertentu. Cleh karena itu, terdapat cahaya yang diserap !diabsorbsi$ dan ada pula yang dilewatkan. 3ahaya yang dilewatkan ini kemudian di terima oleh detector. etector kemudian akan menghitung cahaya yang diterima dan mengetahui cahaya yang diserap oleh sampel. 3ahaya yang diserap sebanding dengan konsentrasi 6at yang terkandung dalam sampel sehingga akan diketahui konsentrasi 6at dalam sampel secara kuantitati%. Pengukuran spektro%otometri menggunakan alat spektro%otometer yang melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang dianalisis, sehingga spektro%otometer EA#Ais lebih banyak dipakai untuk analisis kuantitati% dibandingkan kualitati%. Spektrum EA#Ais sangat berguna untuk pengukuran secara kuantitati%. (onsentrasi dari analit di dalam larutan bisa ditentukan dengan mengukur absorban pada panjang gelombang tertentu dengan menggunakan hukum Gambert#eer. /ukum Gambert# eer menyatakan hubungan linieritas antara absorban dengan konsentrasi larutan analit dan berbanding terbalik dengan transmitan. alam hukum Gambert#eer tersebut ada beberapa pembatasan, yaitu 0 # Sinar yang digunakan dianggap monokromatis # Penyerapan terjadi dalam suatu 'olume yang mempunyai penampang yang sama # Senyawa yang menyerap dalam larutan tersebut tidak tergantung terhadap yang lain dalam larutan tersebut # 7idak terjadi %luorensensi atau %os%orisensi # 8ndeks bias tidak tergantung pada konsentrasi larutan H-k-m 5am#ert2*eer din+atakan da"am r-m-s s## 6
5 2 e.b.c dimana 0 5 2 absorban e 2 absorpti'itas molar b 2 tebal ku'et !cm$ c 2 konsentrasi *.
A#sorpsi pada spektroskopi 3424is
5bsorbsi cahaya EA#Ais mengakibatkan transisi elektronik, yaitu promosi electron#electron dari orbital keadaan dasar yang berenergi rendah ke orbital keadaan tereksitasi berenergi lebih tinggi. Inergi yang terserap kemudian terbuang sebagai cahaya atau tersalurkan dalam reaksi kimia. 5bsorbsi cahaya tampak dan radiasi ultra'iolet meningkatkan energi elektronik sebuah molekul, artinya energi yang disumbangkan oleh %oton#%oton memungkinkan electron#electron itu mengatasi kekangan inti dan pindah ke luar ke orbital baru yag lebih tinggi energinya. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah EA#tampak karena mereka mengandung electron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. 5bsorbsi untuk transisi electron seharusnya tampak pada panjang gelombang diskrit sebagai suatu spectrum garis atau peak tajam namun ternyata berbeda. Spektrum EA maupun tampak terdiri dari pita absorbsi, lebar pada daerah panjang gelombang yang lebar. 8ni disebabkan terbaginya keadaan dasar dan keadaan eksitasi sebuah molekul dalam subtingkat#subtingkat rotasi dan 'ibrasi. 7ransisi elektronik dapat terjadi dari subtingkat apa saja dari keadaan dasar ke subtingkat apa saja dari keadaan eksitasi. (arena berbagi transisi ini berbeda energi sedikit sekali, maka panjang gelombang absorpsinya juga berbeda sedikit dan menimbulkan pita lebar yang tampak dalam spectrum itu. 5bsorpti'itas !a$ merupakan suatu konstanta yang tidak tergantung pada konsentrasi, tebal ku'et dan intensitas radiasi yang mengenai larutan sampel. 5bsorpti'itas tergantung pada suhu, pelarut, struktur molekul, dan panjang gelombang radiasi. Satuan a ditentukan oleh satuan#satuan b dan c. Jika satuan c dalam molar !$ maka absorpti'itas disebut dengan absorpti'itas molar dan disimbolkan dengan
dengan satuan #1cm#1 atau liter.mol#1cm#1. Jika c dinyatakan dalam persen berat4'olume !g41mG$ maka absorpti'itas dapat ditulis dengan I1@1cm51@1cm ,.
Daerah spektr-m 3424is
ata#data yang dikeluarkan oleh EA atau A8S dapat berupa absorbansi atau transmitansi yang langsung dibaca pada spektro%otometer. Damun untuk EA, A8S, EA#A8S dan 8R data yang dikeluarkan dapat berupa spektrum jika telah dihubungkan dengan komputer. Spektrum yang dikeluarkan oleh EA, A8S dan EA#A8S berupa pita yang lebar sedangkan pada pita yang dikeluarkan oleh 8R berupa garis atau puncak tajam. Pita melebar dari EA#A8S disebabkan karena energi yang dimiliki selain menyebabkan transisi elektronik terjadi pula rotasi dan 'ibrasi elektron dalam molekul. Sedangkan pada 8R hanya terjadi 'ibrasi elektron maka spektrum yang dihasilkan berupa garis atau puncak tajam. Selain pada 8R, spektrum berupa garis dapat terjadi pula pada spektroskopi DR karena hanya terjadi rotasi el ektron. Spektrum yang dihasilkan dari setiap spektroskopi berbeda antara satu dengan yang lainnya. Para kimiawan spektrum EA, A8S maupun 8R dapat dibedakan dengan mudah. Spektrum yang dihasilkan oleh EA, A8S dan EA#A8S tidak berbeda jauh namun sangat sangat berbeda bila dibanding spektrum 8R. Entuk membedakannya dapat dilihat pada gambar0
&ambar spektrum EA. Damun spektrum dari spektro%otometer A8S dan EA#A8S menyerupai spektrum EA D.
Instr-men
Pada umumnya terdapat dua tipe instrumen spektro%otometer, yaitu single#beam dan double# beam. gambar Single#beam instrument dan ouble#beam instrument 1. Single#beam instrument Single#beam instrument dapat digunakan untuk kuantitati% dengan mengukur absorbansi pada panjang gelombang tunggal. Single#beam instrument mempunyai beberapa keuntungan yaitu sederhana, harganya murah, dan mengurangi biaya yang ada merupakan keuntungan yang nyata. eberapa instrumen menghasilkan single#beam instrument untuk pengukuran sinar ultra 'iolet dan sinar tampak. Panjang gelombang paling rendah adalah 19 sampai )1 nm dan paling tinggi adalah " sampai 1 nm !Skoog, 5, 199B$. ). ouble#beam instrument ouble#beam dibuat untuk digunakan pada panjang gelombang 19 sampai +: nm. ouble# beam instrument dimana mempunyai dua sinar yang dibentuk oleh potongan cermin yang berbentuk A yang disebut pemecah sinar. Sinar pertama melewati larutan blangko dan sinar kedua secara serentak melewati sampel, mencocokkan %oto detektor yang keluar menjelaskan perbandingan yang ditetapkan secara elektronik dan ditunjukkan oleh alat pembaca !Skoog, 5, 199B$. Spektrofotometer UV-VIS seperti yang tertera pada gambar.
Secara sederhana 8nstrumen spektro%otometri yang disebut spektro%otometer terdiri dari 0
sumber cahaya ; monokromator ; sel sampel ; detektor ; read out !pembaca$. E.
,ara ker!a instr-men
3ara kerja spektro%otometer secara singkat adalah sebagai berikut. 7empatkan larutan pembanding, misalnya blangko dalam sel pertama sedangkan larutan yang akan dianalisi s pada sel kedua. (emudian pilih %oto sel yang cocok )nm#B:nm !B:nm#11nm$ agar daerah yang diperlukan dapat terliputi. engan ruang %oto sel dalam keadaan tertutup KnolH gal'anometer didapat dengan menggunakan tombol dark#current. Pilih h yang diinginkan, buka %otosel dan lewatkan berkas cahaya pada blangko dan KnolH gal'anometer didapat dengan memutar tombol sensiti'itas. engan menggunakan tombol transmitansi, kemudian atur besarnya pada 1@. Gewatkan berkas cahaya pada larutan sampel yang akan dianalisis. Skala absorbansi menunjukkan absorbansi larutan sampel. Proses A#sor#si ,aha+a pada Spektrofotometri
(etika cahaya dengan panjang berbagai panjang gelombang !cahaya polikromatis$ mengenai suatu 6at, maka cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja yang akan diserap. i dalam suatu molekul yang memegang peranan penting adalah elektron 'alensi dari setiap atom yang ada hingga terbentuk suatu materi. Ilektron#elektron yang dimiliki oleh suatu molekul dapat berpindah !eksitasi$, berputar !rotasi$ dan bergetar !'ibrasi$ jika dikenai suatu energi. Jika 6at menyerap cahaya tampak dan EA maka akan terjadi perpindahan elektron dari keadaan dasar menuju ke keadaan tereksitasi. Perpindahan elektron ini disebut transisi elektronik. 5pabila cahaya yang diserap adalah cahaya in%ramerah maka elektron yang ada dalam atom atau elektron ikatan pada suatu molekul dapat hanya akan bergetar !'ibrasi$. Sedangkan gerakan berputar elektron terjadi pada energi yang lebih rendah lagi misalnya pada gelombang radio. 5tas dasar inilah spektro%otometri dirancang untuk mengukur konsentrasi suatu suatu yang ada dalam suatu sampel. imana 6at yang ada dalam sel sampel disinari dengan cahaya yang memiliki panjang
gelombang tertentu. (etika cahaya mengenai sampel sebagian akan diserap, sebagian akan dihamburkan dan sebagian lagi akan diteruskan. Pada spektro%otometri, cahaya datang atau cahaya masuk atau cahaya yang mengenai permukaan 6at dan cahaya setelah melewati 6at tidak dapat diukur, yang dapat diukur adalah 8t48 atau 848t !perbandingan cahaya datang dengan cahaya setelah melewati materi !sampel$$. F.
• • • • • •
Ap"ikasi spektroskopi 3424is
Spektro%otometer in%ra merah dapat digunakan untuk beberapa hal berikut ini 0 8dent%ikasi gugus %ungsional engan mempertimbangkan adanya in%ormasi lain seperti titik lebur, titik didih, berat molekul dan re%racti'e indeF maka dapat menentukan stuktur dan dapat mengidenti%ikasi senyawa engan menggunakan komputer, dapat mengidenti%ikasi senyawa bahkan Spekra EA#Ais dapat digunakan untuk in%ormasi kualitati% dan sekaligus dapat digunakan untuk analisis kuantitati%. 5nalisis (ualitati% Penggunaan alat ini dalam analisis kuantitati% sedikit terbatas sebab spektrum sinar tampak atau sinar EA menghasilkan puncak#puncak serapan yang lebar sehingga dapat disimpulkan bahwa spektrum yang dihasilkan kurang menunjukan puncak#punca serapan. Damun, walaupun puncak yang dihasilkan bebentuk lebar, puncak tersebut masih dapat digunakan untuk memperoleh keterangan ada atau tidaknya gugus %ungsional tertentu dalam suatu molekul organik. 5nalisis (uantitati% Penggunaan sinar EA dalam analisis kuantitati% memberikan beberapa keuntungan, diantaranya L apat digunakan secara luas emiliki kepekaan tinggi (eselekti%annya cukup baik dan terkadang tinggi (etelitian tinggi 7idak rumit dan sepat Penerapan spektro%otometer EA#A8S dalam bidang -armasi (.
TEORI SPEKTROSKOPI F53OROMETRI
-luoresensi adalah proses pemancaran radiasi cahaya oleh suatu materi setelah tereksitasi oleh berkas cahaya berenergi tinggi. Imisi cahaya terjadi karena proses absorbsi cahaya oleh atom yang mengakibatkan keadaan atom tereksitasi. (eadaan atom yang tereksitasi akan kembali keadaan semula dengan melepaskan energi yang berupa cahaya !de#eksitasi$. -luoresensi merupakan proses perpindahan tingkat energi dari keadaan atom tereksitasi !S1 atau S)$ menuju ke keadaan stabil !ground states$. Proses %luoresensi berlangsung kurang lebih 1 nano detik sedangkan proses %os%oresensi berlangung lebih lama, sekitar 1 sampai dengan 1 mili detik. 7eknik analisis spektro%luorometri adalah termasuk salah satu tenik analisis instrumental disamping teknik kromatogra%i dan elektroanalisis kimia. 7eknik tersebut meman%aatkan %enomena interaksi materi dengan gelombang elektromagnetik seperti sinar#F, ultra'iolet, cahaya tampak dan in%ramerah. -enomena interaksi bersi%at spesi%ik baik absorpsi maupun emisi. 8nteraksi tersebut menghasilkan signal#signal yang disadap sebagai alat analisis kualitati% dan kuantitati%. 3ontoh teknik spektro%lourometri absorpsi adalah EA4A8S, in%ramerah !-7#8R$ dan absorpsi atom !55S$. Sedang contoh spektro%luorometri emisi adalah spektro%luorometri nyala dan inducti'ely coupled plasma !83P$, yang merupakan alat ampuh dalam analisis logam. asih banyak teknik lain yang didasarkan pada hamburan atau di%raksi cahaya seperti turbidimetri dan sinar#F. A.
Prinsip Dasar Spektroskopi F"o-rmetri
Prinsip#prinsip umum dapat diilustrasikan dengan diagram Jablonski !Aeberg, )B$, seperti yang ditunjukkan pada &ambar di bawah. enurut diagram Jablonski energi emisi lebih rendah dibandingkandengan eksitasi. 8ni berarti bahwa emisi %luoresensi yang lebih tinggi terjadi padapanjang gelombang dari penyerapan !eksitasi$. Perbedaan antara eksitasi dan panjanggelombang emisi dikenal sebagai pergeseran Stoke.
Gangkah pertama !i$ adalah eksitasi, di mana cahaya diserap oleh molekul,yang ditrans%er ke keadaan tereksitasi secara elektronik yang berarti bahwa sebuahelektron bergerak dari keadaan dasar singlet, S, ke keadaan singlet tereksitasiS‟1. 8nidiikuti dengan relaksasi getaran atau kon'ersi internal !ii$, dimana molekul inimengalami transisi dari elektronik atas ke yang lebih rendahS M1, tanpa radiasiapapun. 5khirnya, emisi terjadi !iii$, biasanya 1 # " detik setelah eksitasi, ketika kembali elektron kekeadaan dasar lebih stabil, S, memancarkan cahaya pada panjanggelombang yang sesuaidengan perbedaan energi antara kedua negara elektronik. alam molekul, masing#masing kondisi elektronik memiliki beberapa kondisibagian getaran terkait. alam keadaan dasar, hampir semua molekul menempatitingkat 'ibrasi terendah. engan eksitasi dengan sinar EA atau terlihat, adalahmungkin untuk mempromosikan molekul yang tertarik ke salah satu tingkat getaranbeberapa tingkat tereksitasi secara elektronik yang diberikan. 8ni berarti bahwa emisi%luoresensi tidak hanya terjadi pada satu panjang gelombang tunggal, melainkanmelalui distribusi panjang gelombang yang sesuai untuk transisi 'ibrasi beberapasebagai komponen dari transisi elektronik tunggal. 8nilah sebabnya mengapa eksitasidan spektrum emisi diperoleh untuk menggambarkan secara rinci karakteristik molekul %luoresensi 1. Guminesensi. Naitu emisi %otons dari keadaan tereksitasi elektronik. 7erdapat dua tipe luminesensi antara lain 0 a. Relaksasi dari keadaan eksitasi singlet eFcited. b. Rel aksasi dari keadaan eksitasi triplet. ). (eadaan singlet dan triplet stated. Naitu keadaan dasar dua elektron perorbital. (eadaan eksitasi singlet 0 elektron pada orbital tinggi memiliki arah spin berlawanan relati'e terhadap elektron dalam orbital lebih rendah. (eadaan eksitasi triplet 0 elektron 'alence tereksitasi secara spontan berbalik arah spinnya. Proses ini disebut intersystem crossing. Ilektron dalam kedua orbital sekarang memiliki arah spin yang sama. =. Jenis emisi iman %luoresensi kembali dari keadaan eksitasi singlet ke keadaan dasar, tidak memerlukan perubahan arah spin. -os%oresensi yaitu kembali dari keadaan eksitasi triplet ke keadaan dasar, elektron perlu perubahan arah spin. Gaju emisi %luoresensi beberapa tingkat lebih cepat dari pada %os%oresensi. Proses %luorosensi dalam keadaan tereksitasi, elektron akan di promosikan ke orbital anti# bonding menjadikan atom dalam ikatan kurang kuat terikat sehingga bergeser ke kanan kur'a energi potensial S1 akibatnya elektron terpromosikan ke le'el energi 'ibrational eksitasi S 1 lebih tinggi dari pada le'el 'ibrational dalam keadaan dasar. eteksi 'ibrational berlangsung lewat tabrakan intermolekul pada skala waktu 1#1)s !lebih cepat dari pada proses %luoresensi$. *.
A#sor#si
(etika suatu atom atau molekul mengabsorbsi energi cahaya sebesar hO5 maka elektron#elektron pada kondisi dasar !ground sate$ Sakan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi ke tinggat S1 atau S). Waktu yang dibutuhkan untuk proses tersebut kurang dari 1piko detik.
5tom akan mengalami kon'ersi internal atau relaksasi pada kondisi S1 dalam waktu yang sangat singkat sekitar 1#1ns, kemudian atom tersebut akan melepaskan sejumlah energi sebesar hO%yang berupa cahaya. (arenanya energi atom semakin lama semakin berkurang dan akan kembali menuju ke tingkat energi dasar S untuk mencapai keadaan suhu yang setimbang !thermally euilibrium$. Imisi %luoresensi dalam bentuk spektrum yang lebar terjadi akibat perpindahan tingkat energi S1 menuju ke sub#tingkat energi S yang berbeda#beda yang menunjukan tingkat keadaan energi dasar 'ibrasi atom , 1, dan ) berdasarkan prinsip -rank#3ondon. ,.
Instr-men
Pengukuran intensitas %luoresensi dapat dilakukan dengan suatu %luorometer %ilter sederhana. -luorometri adalah suatu metode analisis yang erat hubungannya dengan spektro%luorometri. Inergi yang di serap oleh molekul untuk transisi elektronik ke le'el energi yang lebih tinggi harus dilepaskan kembali pada waktu kembali ke le'el energi terendah. Inergi yang dilepaskan ini dapat berupa panas dan untuk beberapa molekul tertentu sebagian dari energi yang diserap dipancarkan kembali berupa cahaya !%luoresensi$. D.
Penerapan dari Spektroskopi F"-oresensi
/anya sedikit ion anorganik yang berpendar, yang paling dikenal adalah ionuranil, EC ))Q. Emumnya alanisis %luorometrik melibatkan molekul organik. 5dabeberapa senyawa kelat logam yang berpendar yang memberikan metode yang pekauntuk beberapa ion logam. Seringkali kelat logam diekstraksi dari dalam larutanberair menjadi suatu pelarut organik sebelum pengukuran, suatu proses dan sekaligusmemisahkannya dari ion#ion pengganggu dan mengkonsentrasikan spesies yangberpendar. isalnya, banyak terdapat reagensia %lourometrik untuk aluminium danberilium. Gogam#logam yang lebih berat seperti -e )Q, 3o)Q, Di)Qdan 3u)Qsebaliknyacenderung mematikan %lourosens yang diperagakan oleh banyak 6at pengkelat itusendiri, hadinya logam itu dalam kompleks mendorong dibuangnya energi yangdiserap secara tak radianti%.(adang suatu analit yang tidak berpendar dapat diubah menjadi suatu molekulyang berpendar kuat, dengan suatu reaksi yang cepat dan kuantitati%, yang denganmuadah digabungkan ke dalam suatu prosedur analitik keseluruhan. isalnya,hormon epine%rin !adrenalin$ mudah diubah menjadi adrenolutin. alam larutan basa,anion %olat dari adrenolutin berpendar dengan kuat !eksitasi =B nmL pancaran :=nm$. Pasien dengan tumor tertentu pada kelenjar adrenalin dan juga
beberapa penderita tekanan darah tinggi menunjukkan kadar e%ine%rina yang meningkat dalamair seninya. /ormon yang terdapat pada kadar yang sangat rendah dapat dipekatkandari dalam 'olume besar air seni dengan suatu prosedur penukar ion pada suatu p/dimana nitrogen amino diprotonkan untuk membentuk suatu kation RD/ )#3/),dielusi dalam sedikit 'olume dengan ditukar#ganti dengan /Qdan diolah seperti diatas untuk membentuk %louro%or itu. eberapa 'itamin dapat ditetapkan secara %luorometrik. Cksidasi lembuttiamina !'itamin 1$ oleh -e!3D$B=#, misalnya akan menghasilkan suatu produk yangdisebut tiokrom yang memperagakan %luoresens biru pada kondisi yang tepat. Jikapancaran pendaran itu diukur terhadap dua porsi sampel, satu diolah dengan%erisianida dan yang lain tidak, orang dapat mengurangi kontribusi pengganggu non#tiamina yang berpendar untuk meningkatkan selekti'itas. Ribo%la'in !'itamin 1$ danpiridoksin !B$ merupakan 'itamin lain yang dapat ditetapkan oleh %luoresensi.eskipun kebanyakan asam amino tidak berpendar, tetapi mudah bereaksidengan reagen %luoresamina untuk membentuk senyawa yang sangat berpendar yangtelah digunakan dalam biokimia untuk mendeteksi kuantitas.etode %luoresensi sangat baik untuk menetapkan beberapa hidrokarbon aromatik polisiklik yang telah dikelompokkan sebagai Kpolutan prioritasH oleh Jawatan Perlindungan Gingkungan 5merika Serikat !IP5$, yang mengatakan bahwa%luoresens memberi deteksi yang sangat peka terhadap komponen#komponen sampeltertentu dalam kromatogra%i cairan. isalnya pada produk Susu 0Produk#produk susu mengandung beberapa %luorophores intrinsik. isalnya asamamino aromatik dan asam nukleat, tripto%an, tirosin dan %enilalanin dalam protein,'itamin 5 dan ), Dikotinamida adenin dinukleotida !D5/$ dan kloro%il, danberbagai senyawa lainnya yang dapat ditemukan pada konsentrasi rendah atau sangatrendah di produk makanan.
Kromatografi gas-cair (GLC) A.
Pendahuluan Kromatografi gas-cair (GLC), atau kromatografi gas (GC), merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk pemisahan dan analisis. GC dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran. alam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi sebuah kompleks.
B. Landasan Teori Kromatografi Gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponenkomponennya dengan menggunakan gas sebagai fase bergerak yang mele!ati suatu lapisan serapan (sorben) yang diam. "eluruh bentuk kromatografi terdiri dari fase diam dan fase gerak. "ebagaiman dalam dalam fase gas-cair, Kromatografi gas fase gerak dan fase diamnya diantaranya # $ase gerak adalah gas dan %at terlarut terpisah sebagai uap. &emisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak •
•
$ase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada %at padat penunjangnya. 'agaimana kecepatan suatu senya!a tertentu bergerak melalui mesin, akan bergantung pada seberapa lama !aktu yang dihabiskan untuk bergerak dengan gas dan sebaliknya melekat dengan cairan dengan jalan yang sama.
alam kromatografi gas, fase yang bergerak (atau mobile phase) adalah sebuah operator gas, yang biasanya gas murni seperti helium atau yang tidak reactie seperti gas nitrogen. "tationary atau fasa diam merupakan tahap mikroskopis lapisan cair atau polimer yang mendukung gas murni, di dalam bagian dari sistem pipa-pipa kaca atau logam yang disebut kolom. *nstrumen yang digunakan untuk melakukan kromatografi gas disebut gas chromatograph (atau aerograph, gas pemisah). senya!a gas yang sedang dianalisis berinteraksi dengan dinding kolom yang dilapisi dengan berbagai tahapan stationary. *ni menyebabkan setiap kompleks ke elute di !aktu yang berbeda, yang dikenal sebagai ingatan !aktu yang kompleks. &erbandingan dari ingatan kali yang memberikan kegunaan analisis GC-nya. Kromatografi gas yang pada prinsipnya sama dengan kromatografi kolom (serta yang lainnya bentuk kromatografi, seperti +&LC, LC), tapi memiliki beberapa perbedaan penting. &ertama, proses memisahkan compounds dalam campuran dilakukan antara stationary fase cair dan gas fase bergerak, sedangkan pada kromatografi kolom yang seimbang adalah tahap yang solid dan bergerak adalah fase cair. (adi, nama lengkap prosedur adalah kromatografi gas-cair, merujuk ke ponsel dan stationary tahapan, masing-masing.) Kedua, melalui kolom yang lolos tahap gas terletak di sebuah oen dimana temperatur gas yang dapat dikontrol, sedangkan kromatografi kolom (biasanya) tidak memiliki kontrol seperti suhu. Ketiga, konsentrasi yang majemuk dalam fase gas adalah hanya salah satu fungsi dari tekanan uap dari gas. Kromatografi gas juga mirip dengan pecahan penyulingan, karena kedua proses memisahkan komponen dari campuran terutama berdasarkan titik didih (atau tekanan uap) perbedaan. amun, pecahan penyulingan biasanya digunakan untuk memisahkan komponen campuran pada skala besar, sedangkan GC dapat digunakan pada skala yang lebih kecil (yakni microscale). Kromatografi gas terkadang juga dikenal sebagai uap-tahap kromatografi (/&C), atau gas-cair kromatografi partisi (GL&C). 0lternatif nama ini, serta masing-masing singkatan, sering ditemukan dalam literatur ilmiah. iagram alir kromatografi gas-cair
C. Mekanisme kerja GC dan Komponen dalam Kromatografi Gas : 1. ase Mo!il "Gas Pem!a#a$.
$asa mobil (gas pemba!a) dipasok dari tanki melalui pengaturan pengurangan tekanan. Kemudian memba!a cuplikan langsung ke dalam kolom. ika hal ini terjadi, cuplikan tidak menyebar sebelum proses pemisahan. Cara ini cocok untuk cuplikan yang mudah menyerap. Gas pemba!a ini harus bersifat inert dan harus sangat murni. "eringkali gas pemba!a ini harus disaring untuk menahan debu uap air dan oksigen. Gas sering digunakan adalah 1, +1 +e dan 0r. %. &njeksi sampel "ejumlah kecil sampel yang akan dianalisis diinjeksikan pada mesin menggunakan semprit kecil. arum semprit menembus lempengan karet tebal (Lempengan karet ini disebut septum) yang mana akan mengubah bentuknya kembali secara otomatis ketika semprit ditarik keluar dari lempengan karet tersebut. *njektor berada dalam oen yang mana temperaturnya dapat dikontrol. 2en tersebut cukup panas sehingga sampel dapat mendidih dan diangkut ke kolom oleh gas pemba!a misalnya helium atau gas lainnya. $ase bergerak dalam kromatografi ini adalah gas, yang paling la%im adalah helium, hidrogen, atau nitrogen. Kompenen pilihan gas spemba!a terutama tergantung pada karakteristik detektor. Kromatografi gas komersial biasanya menyediakan katup pengatur tambahan untuk pengendalian tekanan yang baik pada inlet kolom. ekat inlet kolom ada suatu alat dimana sampel-sampel dapat dimasuukan kedalam aliran gas pemba!a. "ampel-sampel tersebut bisa berupa gas atau cairan yang mudah menguap. Lubang injeksi dipanaskan agar sampel cair teruapkan dengan cepat. '. Kolom 0liran gas selanjutnya menemui kolom yang diletakkan dalam oen bertemperatur konstan. *ni adalah jantung instrumen tesebut, tempat dimana proses kromartgrafi dasar berlangsung. Kolom memilki ariasi dalam hal ukuran dan bahan isian. abung diisi dengan bahan padat halus dengan luas permukaan besar yang relatif inert. &adatan iitu sebenarnya hanya sebuah penyangga mekanik untuk cairan, sebelum diisi kedalam kolom, padatan tersebut diimpregnasi dengan cairan yang diinginkan yang berpareran sebagai fasa stasioner sesungguhnya. Cairan ini harus stabil dan nonfolatil pada temperatur kolom, pemisahan dan harus sesuai untuk pemisahan tertentu. 0da dua tipe utama kolom dalam kromatografi gas-cair. ipe pertama, Kolom &artisi, berisi bahan padat inert menyangga lapisan tipis cairan, disebut Chromatography Gas Cair (GLC)3 ipe kedua, Kolom 0dsorbsi, berisi partikel penyerap yang umumnya digunakan untuk analisa gas permanen dan hydrokarbon rendah, biasa disebut Chromatography Gas &adat (G"C). Kolom biasanya dibuat dari baja tak berkarat dengan panjang antara 4 sampai 5 meter, dengan diameter internal sampai 5 mm. Kolom digulung sehingga dapat disesuakan dengan oen yang terkontrol secara termostatis.Kolom dipadatkan dengan tanah diatomae, yang merupakan batu yang sangat berpori. anah ini dilapisis dengan cairan bertitik didih tinggi, biasanya polimer lilin. Temperatur kolom •
emperatur kolom dapat berariasi antara 67 oC sampai 167 oC. emperatur kolom lebih rendah daripada gerbang injeksi pada oen, sehingga beberapa komponen campuran dapat
berkondensasi pada a!al kolom. Kolom memulai pada temperatur rendah dan kemudian terus menerus menjadi lebih panas diba!ah penga!asan komputer saat analisis berlangsung. •
Proses pemisahan pada kolom
•
0da tiga hal yang dapat berlangsung pada molekul tertentu dalam campuran yang diinjeksikan pada kolom# 8olekul dapat berkondensasi pada fase diam.
•
8olekul dapat larut dalam cairan pada permukaan fase diam
•
8olekul dapat tetap pada fase gas ari ketiga kemungkinan itu, tak satupun yang bersifat permanen."enya!a yang mempunyai titik didih yang lebih tinggi dari temperatur kolom secara jelas cenderung akan berkondensasi pada bagian a!al kolom. amun, beberapa bagian dari senya!a tersebut akan menguap kembali dengan dengan jalan yang sama seperti air yang menguap saat udara panas, meskipun temperatur diba!ah 477 7C. &eluangnya akan berkondensasi lebih sedikit selama berada didalam kolom. "ama halnya untuk beberapa molekul dapat larut dalam fase diam cair. 'eberapa senya!a akan lebih mudah larut dalam cairan dibanding yang lainnya. "enya!a yang lebih mudah larut akan menghabiskan !aktunya untuk diserap pada fase diam# sedangkan senya!a yang suka larut akan menghabiskan !aktunya lebih banyak dalam fase gas. &roses dimana %at membagi dirinya menjadi dua pelarut yang tidak bercampurkan karena perbedaan kelarutan, dimana kelarutan dalam satu pelarut satu lebih mudah dibanding dengan pelarut lainnya disebut sebagai partisi. "ekarang, anda bisa beralasan untuk memperdebatkan bah!a gas seperti helium tidak dapat dijelaskan sebagai pelarut. etapi, istilah partisi masih dapat digunakan dalam kromatografi gas-cair. "ubstansi antara fase diam cair dan gas. 'eberapa molekul dalam substansi menghabiskan !aktu untuk larut dalam cairan dan beberapa lainnya menghabiskan !aktu untuk bergerak bersama-sama dengan gas. (. )etektor "etelah muncul dari kolom itu, aliran gas le!at melalui sis lain detektor. 8aka elusi %at terlarut dari kolom itu mengatur ketidakseimbangan antaradua sisi detektor yang direkam secara elektrik. Laju aliran gas pemba!a adalah hal yang sangat penting, dan biasanya pengukur aliran untuk itu tersedia. "ecara normal gas-gas yang muncul dialirkan keluar pada tekanan atmosfir. Karena pekerja laboratorium secara terus menerus terpapar oleh uap senya!a-senya!a yang terkromatogafi yang mungkin tak baik !alaupun kadarnya biasanya kecil maka entilasi pada keluaran instrumen harus diperhatikan. Ketentuan bisa dibuat untuk menjebak %at terlarut yang dipisahkan setelah muncul dari kolom jika hal ini dibutuhkan untuk penyelidikan lebih lanjut. 0da beberapa tipe detektor yang biasa digunakan. etektor ionisasi nyala dijelaskan pada bagian ba!ah penjelasan ini, merupakan detektor yang umum dan lebih mudah untuk dijelaskan daripada detektor alternatif lainnya. etektor ionisasi nyala
alam mekanisme reaksi, pembakaran senya!a organik merupakan hal yang sangat kompleks. "elama proses, sejumlah ion-ion dan elektron-elektron dihasilkan dalam nyala. Kehadiran ion dan elektron dapat dideteksi. "eluruh detektor ditutup dalam oen yang lebih panas dibanding dengan temperatur kolom. +al itu menghentikan kondensasi dalam detektor. ika tidak terdapat senya!a organik datang dari kolom, anda hanya memiliki nyala hidrogen yang terbakar dalam air. "ekarang, anggaplah bah!a satu senya!a dalam campuran anda analisa mulai masuk ke dalam detektor. Ketika dibakar, itu akan menghasilkan sejumlah ion-ion dan elektron-elektron dalam nyala. *on positif akan beratraksi pada katoda silinder. *on-ion negatif dan elektron-elektron akan beratraksi pancarannya masing-masing yang mana merupakan anoda.+al ini serupa dengan apa yang terjadi selama elektrolisis normal. &ada katoda, ion positif akan mendatangi elektron-elektron dari katoda dan menjadi netral. &ada anoda, beberapa elektron dalam nyala akan dipindahkan pada elektroda positif3 ion-ion negatif akan memberikan elektron-elektronnya pada elektroda dan menjadi netral. Kehilangam elektron-elektron dari satu elektroda dan perolehan dari elektroda lain, akan menghasilkan aliran elektron-elektron dalam sirkuit eksternal dari anoda ke katoda. engan kata lain, anda akan memperoleh arus listrik. 0rus yang diperoleh tidak besar, tetapi dapat diperkuat. ika senya!a-senya!a organik lebih banyak dalam nyala, maka akan banyak juga dihasilkan ion-ion, dan dengan demikian akan terjadi arus listrik yang lebih kuat. *ni adalah pendekatan yang beralasan, khususnya jka anda berbicara tentang senya!a-senya!a yang serupa, arus yang anda ukur sebanding dengan jumlah senya!a dalam nyala. Kekurangan utama dari detektor ini adalah pengrusakan setiap hasil yang keluar dari kolom sebagaimana yang terdeteksi. ika anda akan mengrimkan hasil ke spektrometer massa, misalnya untuk analisa lanjut, anda tidak dapat menggunakan detektor tipe ini.
*. Pen+atat ",e+order$ $ungsi recorder sebagai alat untuk mencetak hasil percobaan pada sebuah kertas yang hasilnya disebut kromatogram (kumpulan puncak grafik). +asil akan direkam sebagai urutan puncak-puncak3 setiap puncak me!akili satu senya!a dalam campuran yang melalui detektor. "epanjang anda mengontrol secara hati-hati kondisi dalam kolom, anda dapat menggunakan !aktu retensi untuk membantu mengidentifikasi senya!a yang tampak-tentu saja anda atau seseorang lain telah menganalisa senya!a murni dari berbagai senya!a pada kondisi yang sama.
•
0rea diba!ah puncak sebanding dengan jumlah setiap senya!a yang telah mele!ati detektor, dan area ini dapat dihitung secara otomatis melalui komputer yang dihubungkan dengan monitor. 0rea yang akan diukur tampak sebagai bagian yang ber!arna hijau dalam gambar yang disederhanakan. &erlu dicatat bah!a tinggi puncak tidak merupakan masalah, tetapi total area diba!ah puncak. alam beberapa contoh tertentu, bagian kiri gambar adalah puncak tertinggi dan memiliki area yang paling luas. +al ini tidak selalu merupakan hal seharusnya.. 8ungkin saja sejumlah besar satu senya!a dapat tampak, tetapi dapat terbukti dari kolom dalam jumlah relatif sedikit melalui jumlah yang lama. &engukuran area selain tinggi puncak dapat dipergunakan dalam hal ini. -aktu retensi 9aktu yang digunakan oleh senya!a tertentu untuk bergerak melalui kolom menuju ke detektor disebut sebagi !aktu retensi. 9aktu ini diukur berdasarkan !aktu dari saat sampel diinjeksikan pada titik dimana tampilan menunujukkan tinggi puncak maksimum untuk senya!a itu. "etiap senya!a memiliki !aktu retensi yang berbeda. :ntuk senya!a tertentu, !aktu retensi sangat berariasi dan bergantung pada# itik didih senya!a. "enya!a yang mendidih pada temperatur yang lebih tinggi daripada temperatur kolom, akan menghabiskan hampir seluruh !aktunya untuk berkondensasi sebagai cairan pada a!al kolom. engan demikian, titik didih yang tinggi akan memiliki !aktu retensi yang lama. Kelarutan dalam fase cair. "enya!a yang lebih mudah larut dalam fase cair, akan mempunyai !aktu lebih singkat untuk diba!a oleh gas pemba!a.. Kelarutan yang tinggi dalam fase cair berarti memiiki !aktu retensi yang lama. emperatur kolom. emperatur tinggi menyebakan pergerakan molekul-molekul dalam fase gas3 baik karena molekul-molekul lebih mudah menguap, atau karena energi atraksi yang
tinggi cairan dan oleh karena itu tidak lama tertambatkan. emperatur kolom yang tinggi mempersingkat !aktu retensi untuk segala sesuatunya di dalam kolom. :ntuk memberikan sampel dan kolom, tidak ada banyak yang bisa dikerjakan menggunakan titik didih senya!a atau kelarutannya dalam fase cair, tetapi anda dapat mempunyai pengatur temperatur. "emakin rendah temperatur kolom semakin baik pemisahan yang akan anda dapatkan, tetapi akan memakan !aktu yang lama untuk mendapatkan senya!a karena kondensasi yang lama pada bagian a!al kolom. engan kata lain, menggunakan temperatur tinggi, segala sesuatunya akan melalui kolom lebih cepat, tetapi pemisihannya kurang baik. ika segala sesuatunya melalui kolom dalam !aktu yang sangat singkat, tidak akan terdapat jarak antara puncak-puncak dalam kromatogram. a!abannya dimulai dengan kolom dengan suhu yang rendah kemudian perlahan-lahan secara teratur temperaturnya dinaikkan. &ada a!alnya, senya!a yang menghabiskan lebih banyak !aktunya dalam fase gas akan melalui kolom secara cepat dan dapat dideteksi. engan adanya sedikit pertambahan temperatur akan memperjelas perlekatan senya!a. &eningkatan temperatur masih dapat lebih ;melekatan; molekul-molekul fase diam melalui kolom. ). Penerapan kromatografi gas 4. :ntuk identifikasi senya!a engan suatu kolom tertentu dan dengan semua fariabelnya seperti temperatur dan laju alir, dikendalikan secara cermat, !aktu retensi atau olume retensi suatu %at terlarut merupakan suatu besaran dari %at terlarut tersebut, seperti halnya titk didih atau halnya indek bias adalah besaran. *ni menunjukkan bah!a sifat retensi dapat digunakan untuk mengetahui suatu senya!a. 1. 0nalisis kuantitatif engan GC tergantung pada hubungan antara jumlah suatu %at terlarut dan ukuran dari pita elusi yang dihasilkan. "ecara umum dengan detektor diferensial, ukuran jumlah %at terlarut yang paling baik adalah luas diba!ah pita elusi. umlah %at terlarut < faktor kalibrasi = luas diba!ah pita elusi. Keterbasan GC adalah olatilitas sampel itu harus mempunyai tekanan uap yang cukup pada temperatur kolom tersebut, dan ini segera menghilangkan banyak jenis sampel. "uatu perhitungan yang aktual tidak mungkin dilakukan tetapi harus diperkirakan bah!a sekitar 17> senya!a kimia yang diketahui kurang cukup olatil.kebanyakan sampel organik tidak cukup olatil untuk memungkinkan penerapan langsung dari GC. . CA,A K,/A K,0MAT0G,A& GA 4. 8encuci jarum suntik dengan aseton dengan mengisi jarum suntik mendepak sepenuhnya dan aseton limbah ke kertas handuk. Cuci 1-? kali. 1. arik beberapa sampel 0nda ke dalam jarum suntik. 0nda mungkin perlu untuk menghilangkan gelembung udara di dalam tabung suntik oleh plunyer bergerak cepat ke atas dan ke ba!ah sementara jarum dalam sampel. 'iasanya 4-1 mL sampel disuntikkan ke dalam GC. 'oleh saja
memiliki gelembung udara kecil dalam jarum suntik. amun, 0nda tidak ingin menyuntikkan sebagian besar udara atau puncak 0nda akan terlalu kecil pada tabel perekam. ?. &astikan tabel perekam dan diatur ke kecepatan grafik yang sesuai (0rro! 0). 8engatur baseline menggunakan nol pada tabel perekam (0rro! '). engan pena di tempat, menyalakan bagan (0rro! ), pastikan pena ke ba!ah (yang menandai kertas) dan kertas bergerak. 5. 8enyuntikkan sampel 0nda baik ke kolom 0 atau kolom ' sesuai instruksi. &egang tingkat jarum suntik dan mendorong jarum sepenuhnya ke injector. "etelah 0nda tidak dapat lagi melihat jarum, dengan cepat mendorong pendorong dan kemudian tarik jarum suntik injeksi keluar dari pelabuhan. *njeksi Catatan # injector sangat panas, jadi berhati-hatilah untuk tidak menyentuh perak disk. arum akan mele!ati septum karet, sehingga 0nda akan merasa beberapa perla!anan. :ntuk beberapa GC kita itu, kolom tidak menyelaraskan benar dalam injector, sehingga jarum hits bagian depan kolom logam. ika 0nda merasa bah!a 0nda mendorong terhadap logam, menarik jarum keluar dari injector dan coba lagi, mungkin di sudut yang sedikit berbeda. arum harus benar-benar menghilang ke dalam injeksi untuk injeksi yang tepat sampel ke kolom GC."untikkan dengan cepat untuk hasil terbaik. angan ragu untuk menyuntikkan jarum setelah benar diposisikan di pelabuhan injeksi.Lepaskan jarum suntik segera setelah injeksi. (&elaksanaan catatan C dan membantu untuk memastikan bah!a semua sampel memasuki GC kolom di sekitar !aktu yang sama.) 6. 8enandai !aktu injeksi 0nda pada tabel perekam. *ni dapat dilakukan dengan menyesuaikan nol tepat setelah sampel disuntikkan. +al ini sering nyaman bagi satu orang untuk menyuntikkan sampel sementara pasangan laboratorium menandai !aktu injeksi di bagan perekam. @. 'ersihkan jarum suntik 0nda segera setelah injeksi. arum suntik sering tersumbat dengan cepat dan harus diganti jika mereka tidak dibersihkan setelah setiap penggunaan. A. Catatan pengaturan perekam grafik 0nda selama berjalan. 0nda perlu mengetahui kecepatan grafik dan pengaturan skala penuh. B. Catatan pengaturan GC selama 0nda berlari. "ebuah tombol di bagian tengah ba!ah GC dapat diubah untuk membaca kolom (atau oen) suhu, suhu detektor dan suhu injektor pelabuhan dalam C. embatan saat ini ditampilkan dalam m0. &erhatikan bah!a ada dua skala pada layar. 'erhati-hati untuk membaca skala yang tepatD . AMPL 2A3G )APAT )&A3AL&& )3GA3 GC "ampel yang dapat dianalisis dengan GC diantaranya adalah # 4. &roduk Gas 0lam 1. Kemurnian &elarut ?. 0sam Lemak 5. Eesidu &estisida 6. &olusi :dara @. 0lkohol A. "teroid B. 8inyak 0tsiri F. $laor 47. Ganja (mariyuana)
G. APL&KA& K,0MAT0G,A& GA Kromatografi gas telah digunakan pada sejumlah besar senya!a-senya!a dalam berbagai bidang. alam senya!a organic dan anorganik, senya!a logam, karena persyaratan yang digunakan adalah tekanan uap yang cocok pada suhu saat analisa dilakukan. 'erikut beberapa kegunaan kromatografi gas pada bidang-bidangmya adalah # 4.
1.
?. 5. 6.
@.
A.
B.
F.
&olusi udara Kromatografi gas merupakan alat yang penting karena daya pemisahan yang digabungkan dengan daya sensitiitas dan pemilihan detector GLC menjadi alat yang ideal untuk menentukan banyak senya!a yang terdapat dalam udara yang kotor, KGCdipakai untuk menetukan 0lkil-0lkil imbal, +idrokarbon, aldehid, keton "2 , + ", dan beberapa oksida dari nitrogen dll. Klinik iklinik kromatografi gas menjadi alat untuk menangani senya!a-senya!a dalam klinik seperti # asam-asam amino, karbohidrat, C2 , dan 2 dalam darah, asam-asam lemak dan turunannya, trigliserida-trigliserida, plasma steroid, barbiturate, dan itamin 'ahan-bahan pelapis igunakan untuk menganalisa polimer-polimer setelah dipirolisa, karet dan resin-resin sintesis. 8inyak atsiri igunakan untuk pengujian kulaitas terhadap minyak permen, jeruk sitrat, dll. 'ahan makanan igunakan dengan LC dan kolom-kolom, untuk mempelajari pemalsuanatau pencampuran, kontaminasi dan pembungkusan dengan plastic pada bahan makanan, juga dapat dipakai unutk menguji jus, aspirin, kopi dll. "isa-sisa peptisida KGC dengan detector yang sensitie dapat menentukan atau pengontrolan sisa-sisa peptisida yang diantaranya senya!a yang mengandung halogen, belerang, nitrogen, dan fosfor. &erminyakan Kromatografi gas dapat digunakan unutk memisahkan dan mengidentifikasi hasil-hasildari gasgas hidrokarbon yang ringan. 'idang farmasi dan obat-obatan Kromatografi gas digunakan dalam pengontrolan kualitas, analisa hasil-hasilbaru dalam pengamatan metabolisme dalam %at-%atalir biologi 'idang kimia penelitian igunakan untuk menentukan lama reaksi pada pengujian kemurnian hasil.
4. KLB&4A3 )A3 KK5,A3GA3 K,0MAT0G,A& GA •
4. 1.
Kelebihan 9aktu analisis yang singkat dan ketajaman pemisahan yang tinggal. apat menggunakan kolom lebih panjang untuk menghasilkan efisiensi pemisahan yang tinggi.
?. 5.
Gas mempunyai ikositas yang rendah. Kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat sehingga analisis relatif cepat dan sensitifitasnya tinggi. &emakaian fase cair memungkinkan kita memilih dari sejumlah fase diam yang sangat beragam yang akan memisahkan hampir segala macam campuran.
6.
•
4. 1.
Kekurangan eknik Kromatografi gas terbatas untuk %at yang mudah menguap Kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar. &emisahan pada tingkat mg mudah dilakukan, pemisahan pada tingkat gram mungkin dilakukan, tetapi pemisahan dalam tingkat pon atau ton sukar dilakukan kecuali jika ada metode lain. $ase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan %at terlarut.
?.
high performance liHuid chromatography (HPLC ) A.
Pengertian dan Prinsip Dasar HPLC HPLC secara mendasar merupakan perkembangan tingkat tinggi dari kromatografi kolom. Selain dari pelarut yang menetes melalui kolom dibawah grafitasi, didukung melalui tekanan tinggi sampai dengan 4 atm. !ni membuatnya lebih cepat. Prinsip ker"a HPLC adalah sebagai berikut # dengan bantuan pompa fasa gerak cair dialirkan melalui kolom ke detector. Cuplikan dimasukkan ke dalam aliran fasa gerak dengan cara penyuntikan. Di dalam kolom ter"adi pemisahan komponen$komponen campuran. %arena perbedaan kekuatan interaksi antara solute$solut terhadap fasa diam. Solut$solut yang kurang kuat interaksinya dengan fasa diam akan keluar dari kolom lebih dulu. Sebaliknya, solut$solut yang kuat berinteraksi dengan fasa diam maka solute$solut tersebut akan keluar kolom dideteksi oleh detector kemudian direkam dalam bentuk kromatogram kromatografi gas. Seperti pada kromatografi gas, "umlah peak menyatakan konsentrasi komponen dalam campuran. Computer dapat digunakan untuk mengontrol ker"a sistem HPLC dan mengumpulkan serta mengolah data hasil pengukuran HPLC.
&. !nstrumentasi %romatografi Cairan %iner"a 'inggi !nstrumentasi %romatografi Cairan %iner"a 'inggi, yaitu# 1. Fasa Gerak (asa gerak dalam HPLC adalah berupa )at cair dan disebut "uga eluen atau pelariut. &erbeda dengan kromatografi gas, HPLC mempunyai lebih banyak pilihan fasa gerak, dibandingkan dengan fasa gerak untuk kromatografi gas. Dalam kromatografi gas, fasa gerak hanya sebagai pembawa solute melewati kolom menu"u detector. Sebaliknya dalam HPLC, fasa gerak selain berfungsi membawa komponen$ komponen campuran menu"u detector, fasa gerak dapat berinteraksi dengan solute$solut. *leh
karena itu, fasa gerak dalam HPLC merupakan salah satu faktor penentu keberhasilan proses pemisahan. Persyaratan fasa gerak HPLC, +at cair yang akan digunakan sebagai fasa gerak HPLC harus memenuhi beberapa persyaratan berikut# . )at cair harus bertindak sebagai pelarut yang baik untuk cuplikan yang akan di analisis. -. )at cair harus murni sekali untuk menghindarkan masuknya kotoran yang dapat menganggu interpretasi kromatogram. . )at cair harus "ernih sekali untuk menghindarkan penyumbatan pada kolom. 4. )at cair harus mudah diperoleh, murah, tidak mudah terbakar, dan tidak beracun. /. )at cair tidak kental. 0. sesuai dengan detektor. 2. Jenis fasa gerak (asa gerak untuk kromatografi partisi, adsorpsi, dan penukar ion bersifat interaktif dalam arti fasa gerak berinteraksi dengan komponen$komponen cuplikan. 1kibatnya, waktu retensi sangat dipengaruhi oleh "enis pelarut. Sebaliknya fasa gerak untuk kromatografi eksklusi bersifat non interaktif. *leh karena itu, waktu retensi dengan kromatografi ini tidak bergantung pada komposisi fasa gerak. 2. Pompa Pompa dalam HPLC dapat dianalogikan dengan "antung pada manusia yang berfungsi untuk mengalirkan fasa gerak cair melalui kolom yang berisi serbuk halus. Pompa yang dapat digunakan dalam HPLC harus memenuhi persyaratan # . 2enghasilkan tekanan sampai 0 psi 3ponsin-5 -. %eluaran bebas pulsa . %ecepatan alir berkisar antara ,$ mLmenit 4. &ahan tahan korosi Dikenal tiga "enis pompa yang masing$masing memiliki kenutungan dan kekurangannya yaitu pompa reciprocating, displacement dan pneumatic.
C. Pompa reciprocating 6enis pompa ini sekarang banyak dipakai. Pompa ini terdiri dari ruangan kecil tempat pelarut yang dipompa dengan cara gerakan piston mundur$ma"u yang di"alankan oleh motor. Piston berupa batang gelas dan berkontak langsung dengan pelarut. D. Pompa displacement Pompa ini menyerupai syringe 3alat suntik5 terdiri dari tabung yang dilengkapi pendorong yang digerakan oleh motor. Pompa ini "uga menghasilkan aliran yang cenderung tidak bergantung tekanan baik kolom dan 7iskositas pelarut. Selain itu, keluaran pompa ini bebas pulsa. 1kan tetapi pompa ini keterbatasan kapasitas pelarut 38-/ mL5 dan tidak mudah untuk melakukan pergantian pelarut. E. Pompa pneumatic Dalam pompa ini pelarut di dorong oleh gas bertekanan tinggi. Pompa "enis ini murah dan bebas pulsa.
1kan tetapi mempunyai keterbatasan kapasitas dan tekanan yang dihasilkan 39- psi5 serta kecepatan alir bergantung pada 7iskositas pelarut dan tekanan balik kolom. 3. Unit istem Pen!untikan atau Pengin"eksian ampel %adang kala, faktor ketidaktepatan pengukuran HPLC terletak pada keterulangan pemasukan cuplikan ke dalam peking kolom. 2asalahnya, kebanyakan memasukan cuplikan ke dalam kolom dapat menyebabkan band broadening. *leh karena itu, cuplikan yang dimasukkan harus sekecil mungkin, beberapa puluh mikroliter. Selain itu, perlu diusahakan tekanan tidak menurun ketika memasukkan cuplikan ke dalam aliran fasa gerak. &erikut beberapa teknik pemasukan cuplikan ke dalam sistem HPLC # . !n"eksi Syringe 1lat yang paling dulu dan paling mudah untuk memasukkan cuplikan adalah syringe. Syringe disuntikkan melalui septum 3seal karet5 dan untuk ini dirancang syringe yang tahan tekanan sampai / psi. akan tetapi keterulangan in"eksi syringe ini sedikit lebih baik dari -$ : dan sering lebih "elek. -. !n"eksi ;stop$flow< !n"eksi stop$floe adalah "enis in"eksi syringe kedua tapi di sini aliran pelarut dihentikan sementara, sambungan pada u"ung kolom dibuka dan cuplikan disuntikan langsung ke dalam u"ung kolom. Setelah menyambungkan kembali kolom maka pelarut dialirkan kembali. . %ran Cuplikan 6enis pemasukan cuplikan ini disebut "uga loop dan paling banyak digunakan. =ntuk memasukkan cuplikan ke dalam aliran fasa gerak perlu dua langkah# 3a5 se"umlah 7olume cuplikan disuntikkan ke dalam loop dalam posisi ;load<, cuplikan masih berada dalam loop, 3b5 kran diputar untuk mengubah posisi ;load< men"adi posisi ;in"eksi< dan fasa gerak membawa cuplikan ke dalam kolom. Loop dapat diganti$ganti dan tersedia berbagai ukuran 7olume dari / hingga />L. Dengan sistem pemasukan cuplikan ini memungkinkan memasukkan cuplikan pada tekanan ? psi dengan ketelitian tinggi. 6uga loop mikro tersedia dengan 7olume ,/ hingga / >L. #. $olom %olom HPLC biasanya terbuat dari stainless steel walaupun ada "uga yang terbuat dari gelas berdinding tebal. %olom utama berisi fas diam, tempat ter"adinya pemisahan campuran men"adi komponen$komponennya. %. Detector &erbagai detector untuk HPLC telah tersedia, walaupun demikian detector harus memenuhi persyaratan berikut# 35 cukup sensiti7e@ 3-5stabilitas dan keterulangan tinggi@35 respon linear terhadap solute@ 345 waktu respon pendek sehinggatidak bergantung kecepatan alir @3/5realibilitas tinggi dan mudah digunakan@ 305 tidak merusak cuplikan. Detector HPLC dikelompokan ke dalam tiga "enis, yaitu# detector umum memberi respon terhadap fasa gerak yang dimodulasi dengan adanaya solute. Sebaliknya, detector sepesifik memberi respon terhadap beberapa sifat solute yang tidak dimiliki oleh fasa gerak. 'erakhir, detectoe yang bersifat umum terhadap solute setelah fasa gerak
dihilangkan dengan penguapan. Detector berdasarkan absorpsi =A merupakan detector HPLC yang paling banyak di pake. Detector elektrokimia paling banyak dipakai terutama dalam HPLC penukar ion.
C. Cara $er"a &P'C 2ula$mula sol7en diambil melalui pompa. Sol7en ini dikemudian masuk ke dalam katup in"eksi berbutar, yang dipasang tepat pada sampel loop. Dengan pertolongan mikrosiring, sampel dimasukan ke dalam sampel loop yang kemudian bersama$sama dengan sol7en masuk ke dalam kolom. Hasil pemisahan dideteksi oleh detector, yang penampakannya ditun"ukan oleh perekam 3pencatat B recorder5. 'ekanan sol7en di atur dengan pengatur dan pengukur tekanan. Pompa pemasuk sol7en pada tekanan konstan hingga tekanan kurang lebih 4/ psi dengan la"u alir rendah, yakni beberapa milliliter per menit. ekorder menghasilkan kromatogram )at$)at yang dipisahkan dari suatu sampel. 'ahap pemekatan dengan ekstraksi sol7en dan penguapan untuk memperkecil 7olum sering kali diperlukan sebelum penger"aan sampel dengan HPLC. Hal ini terutama sering dilakukan untuk analisis senyawa$senyawa hidrokarbon aromatic polisiklik 3P1H5 atau residu pestisida dalam makanan. Sebagai alternati7e lain, sampel air dapat di absorpsi oleh suatu adsorben padat 3C atau C yang terikat pada silica gel5, diikuti dengan desorpsi dalam suatu sol7en yang kemudian langsung dimasukan kedalam kolom. Suatu sol7en dengan polaritas rendah, misalnya CH berair yang secara bertingkat mengalami perubahan men"adi CH*H murni, men"amin pemisahan yang baik pada C$ yang terikat pada silica gel.
D. %elebihan HPLC Dibandingkan dengan kromatografi gas, kromatografi cair kiner"a tinggi 3%C%' atau HPLC B High Performance LiEuid Chromatography5 mempunyai beberapa kelebihan. &eberapa kelebihan %C%' diantaranya ialah . dapat dilaksanakan pada suhu kamar. -. cepat dan mudah melaksanakannya. . peka, detektor HPLC dapat di7ariasi dan unik. 4. pelarut pengembang bisa dipakai berulang kali demikian "uga dengan kolomnya. /. ideal untuk molekul besar dan ion. 0. mudah memperoleh cuplikan. ?. daya pisahnya baik. . dapat dihindari ter"adinya dekomposisikerusakan bahan yang di analisis. F. HPLC "uga dapat menganalisis senyawa yang tidak mudah menguap dan termolabil.
E. Aplikasi &P'C Dalam $e(idupan HPLC "uga cocok digunakan untuk memisahkan minyak atsiri. 2inyak atsiri terdiri atas campuran yang sangat rumit dan oleh karena itu HPLC berguna untuk memisahkan campuran rumit men"adi golongan$
golongan senyawa atau memisahkan golongan senyawa men"adi komponen$komponennya. HPLC digunakan untuk memisahkan golongan minyak, misalnya terpenoid tinggi, segala senyawa "enis fenol, alkaloid, lipid dan gula. HPLC baik digunakan untuk senyawa yang dapat dideteksi di daerah spekrum =A atau spectrum sinar tampak. %olom yang tersedia mempunyai banyak sekali pelat teori 3lebih dari . untuk kolom cm5, dan kromatografi dilakukan dalam kondisi mendekati kondisi ideal demikian rupa sehingga dapat diperoleh dalam beberapa menit dan ditafsirkan secara kuantitatif dengan ketepatan yang lumayan. Cuplikan dapat dipisahkan secara preparati7e. $E)*PU'A+ F. G Prinsip dasar HPLC adalah pemisahan analit berdasarkan kepolarannya, dengan fase diam berupa kolom dan larutan tertentu sebagai fase geraknya G !nstrumentasi HPLC yaitu# . (asa erak -. Pompa . =nit Sistem Penyuntikan atau Pengin"eksian Sampel 4. %olom /. Detector G Dibandingkan dengan kromatografi gas, kromatografi cair kiner"a tinggi 3%C%' atau HPLC B High Performance LiEuid Chromatography5 mempunyai beberapa kelebihan. G HPLC digunakan untuk memisahkan golongan minyak, misalnya terpenoid tinggi, segala senyawa "enis fenol, alkaloid, lipid dan gula.
XRD (X-RAY DIFFRACTION)
Spektroskopi di%raksi sinar#> !>#ray di%raction4>R$ merupakan salah satu metoda karakterisasi material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. 7eknik ini digunakan untuk mengidenti%ikasi %asa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. A. PRINSIP XRD
Prinsip dari alat >R (X-ray powder diffraction) adalah sinar > yang dihasilkan dari suatu logam tertentu memiliki panjang gelombang tertentu, sehingga dengan mem%ariasi besar sudut pantulan sehingga terjadi pantulan elastis yang dapat dideteksi.aka menurut /ukum ragg jarak antar bidang atom dapat dihitung dengan data di%raksi yang dihasilkan pada besar sudut ; sudut tertentu. Prinsip ini di gambarkan dengan diagram dibawah ini.
i%raksi sinar#> terjadi pada hamburan elastis %oton#%oton sinar#> oleh atom dalam sebuah kisi periodik. /amburan monokromatis sinar#> dalam %asa tersebut memberikan inter%erensi yang konstrukti%. asar dari penggunaan di%raksi sinar#> untuk mempelajari kisi kristal adalah berdasarkan persamaan ragg 0 n.7 8 '.d.sin 9 : n 8 1;';...
dengan adalah panjang gelombang sinar#> yang digunakan, d adalah jarak antara dua bidang kisi, adalah sudut antara sinar datang dengan bidang normal, dan n adalah bilangan bulat yang disebut sebagai orde pembiasan. erdasarkan persamaan ragg, jika seberkas sinar#> di jatuhkan pada sampel kristal, maka bidang kristal itu akan membiaskan sinar#> yang memiliki panjang gelombang sama dengan jarak antar kisi dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah puncak di%raksi. akin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat intensitas pembiasan yang dihasilkannya. 7iap puncak yang muncul pada pola >R mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi. Puncak#puncak yang didapatkan dari data pengukuran ini kemudian
dicocokkan dengan standar di%raksi sinar#> untuk hampir semua jenis material. Standar in i disebut J3PS.
*. S3M*ER SINAR
7abung Sinar#> Pada umumnya, sinar diciptakan dengan percepatan arus listrik, atau setara dengan transisi kuantum partikel dari satu energi state ke lainnya. 3ontoh 0 radio ! electron berosilasi di antenna$ , lampu merkuri !transisi antara atom$. (etika sebuah elektron menabrak anoda 0 a. enabrak atom dengan kecepatan perlahan, dan menciptakan radiasi bremstrahlung atau panjang gelombang kontinyu b. Secara langsung menabrak atom dan menyebabkan terjadinya transisi menghasilkan panjang gelombang garis Sinar > merupakan radiasi elektromagnetik yang memiliki energi tinggi sekitar ) eA sampai 1 eA. Sinar > dihasilkan oleh interaksi antara berkas elektron eksternal dengan elektron pada kulit atom. Spektrum Sinar > memilki panjang gelombang 1#: ; 1 nm, ber%rekuensi 11+ #1) /6 dan memiliki energi 1= #1B eA. Panjang gelombang sinar > memiliki orde yang sama dengan jarak antar atom sehingga dapat digunakan sebagai sumber di%raksi kristal.
(omponen >R ada ) macam yaitu0 1. Slit dan %ilm ). onokromator
Sinar#> dihasilkan di suatu tabung sinar katode dengan pemanasan kawat pijar untuk menghasilkan elektron#elektron, kemudian electron#elektron tersebut dipercepat terhadap suatu target dengan memberikan suatu 'oltase, dan menembak target dengan elektron. (etika elektron# elektron mempunyai energi yang cukup untuk mengeluarkan elektron#elektron dalam target, karakteristik spektrum sinar#> dihasilkan. Spektrum ini terdiri atas beberapa komponen# komponen, yang paling umum adalah ( dan (T. (a berisi, pada sebagian, dari (1 dan (). (1 mempunyai panjang gelombang sedikit lebih pendek dan dua kali lebih intensitas dari (). Panjang gelombang yang spesi%ik merupakan karakteristik dari bahan target !3u, -e, o, 3r$. isaring, oleh kertas perak atau kristal monochrometers, yang akan menghasilkan sinar#> monokromatik yang diperlukan untuk di%raksi. 7embaga adalah bahan sasaran yang paling umum untuk di%%raction kristal tunggal, dengan radiasi 3u ( 2:*1"U. Sinar#> ini bersi%at collimated dan mengarahkan ke sampel. Saat sampel dan detektor diputar, intensitas Sinar > pantul itu direkam. (etika geometri dari peristiwa sinar#> tersebut memenuhi persamaan ragg, inter%erens konstrukti% terjadi dan suatu puncak di dalam intensitas terjadi. etektor akan merekam dan memproses isyarat penyinaran ini dan mengkon'ersi isyarat itu menjadi suatu arus yang akan dikeluarkan pada printer atau layar komputer. C. INSTRUMENTASI ALAT
Petunjuk Penggunaan, Penyiapan Sample
•
Ambil sepersepuluh berat sample (murni lebih bai) !erus sample "alam bentu bubu# $uran uran% "ari &' m atau *-mesh lebih
•
"isuai •
•
•
Letaan "alam sample h+l"er Harus "iperhatian a%ar men"apatan permuaan ,an% "atar "an men"apatan "istribusi aa "ari +rientasi-+rientasi isi $ntu analisa "ari tanah liat ,an% memerluan sin%le +rientasi. teni-teni ,an% husus untu persiapan tanah liat telah "iberian +leh $/!/
D. DATA YANG DIPROLEH
/asil yang diperoleh dapi pengukuran dengan menggunakan instrument >#Ray i%%raction !>R$ adalah gra%ik dik%raktogram. i%raktogram adalah output yang merupakan gra%ik antara ) !di%%raction angle$ pada sumbu > 'ersus intensitas pada sumbu N. 8ntensitas sinar#> yang didi%raksikan secara terus#menerus direkam sebagai contoh dan detektor berputar melalui sudut mereka masing#masing. Sebuah puncak dalam intensitas terjadi ketika mineral berisi kisi#kisi dengan d#spacings sesuai dengan di%raksi sinar#> pada nilai eski masing#masing puncak terdiri dari dua pemantulan yang terpisah !(1 dan ()$, pada nilai#nilai kecil dari ) lokasi#lokasi puncak tumpang#tindih dengan () muncul sebagai suatu gundukan pada sisi (1. Pemisahan lebih besar terjadi pada nilai#nilai yang lebih tinggi .
) merupakan sudut antara sinar dating dengan sinar pantul. Sedangkan intensitas merupakan jumlah banyaknya >#Ray yang didi%raksikan oleh kisi#kisi kristal yang mungkin. (isi kristal ini juga tergantung dari kristal itu sendiri. (isi#kisi ini dibentuk oleh atom#atom penyusun kristal. Jika tidak ada atom#atom yang menyusun suatu bidang kisi pada kristal, maka sinar > yang dating tidak dapat didi%raksikan atau dengan kata lain tidak ada kisi tersebut.
E. INFORMASI
erdasarkan gambar bagan tersebut dapat dijelaskan bahwa pembangkit sinar#F menghasilkan radiasi ektromagnetik setelah dikendalikan oleh celah penyimpang !S1$selanjutnya
jatuh pada cuplikan4sampel. Sinar yang dihamburkan oleh cuplikan dipusatkan pada celah penerima !S)$ dan jatuh pada detektor yang sekaligus mengubahnya menjadi bentuk cahaya tampak !%oton$.
1. ).
=. *.
8n%ormasi yang dapat diperoleh dari analisa dengan menggunakan >R tersebutyaitu sebagai berikut0 Pembangkit sinar#F menghasilkan radiasi elektromagnetik setelah dikendalikan oleh celah penyimpang !S$ Posisi puncak di%raksi memberikan gambaran tentang parameter kisi !a$, jarak antar bidang !dhkl$, struktur kristal dan orientasi dari sel satuan !d hkl$ struktur kristal dan orientasi dari sel satuan. 8ntensitas relati% puncak di%raksi memberikan gambaran tentang posisi atom dalam sel satuan. entuk puncak di%raksi memberikan gambaran tentang ukuran kristal dan ketidaksempurnaan kisi. !dhkl$ dikelompokkan dalam beberapa grup, dengan intensitas relati% paling tinggi pertama disebut d1, kedua d), ketiga d= dan seterusnya.
ari pola di%raksi padatan kristal yang teranalisa oleh >R tersebut, kita jugaakan mendapatkan beberapa in%ormasi lain diantaranya 0 1. Panjang gelombang sinar > yang digunakan !$ ). Crde pembiasan 4 kekuatan intensitas !n$ =. Sudut antara sinar datang dengan bidang normal !$ Dengan persamaan Bragg, kita dapat memperoleh nilai jarak antara dua bidang kisi (d) berdasarkan sudut sinar datng bidang. KE3NAAN DAN AP5IKASI
•
0e%unaam "an apliasi XRD1
•
2embe"aan antara material ,an% bersi3at ristal "en%an am+r3
•
2embe"aan antara material ,an% bersi3at ristal "en%an am+r3#
•
2en%uur maam-maam eaaan "an pen,impan%an ristal#
•
0araterisasi material ristal
•
I"enti3iasi mineral-mineral ,an% berbutir halus seperti tanah liat
•
Penentuan "imensi-"imensi sel satuan
engan teknik#teknik yang khusus, >R dapat digunakan untuk0 1. enentukan struktur kristal dengan menggunakan Riet'eld re%inement ). 5nalisis kuantitati% dari mineral =. (arakteristik sampel %ilm KE3NT3NAN DAN KER3IAN DARI =RD KRISTA5 DAN *3*3K
1. (ristal 7unggal # (euntungan 0 (ita dapat mempelajari struktur kristal tersebut. # (erugian 0 Sangat sulit mendapatkan senyawa dalam bentuk kristalnya ). ubuk # (erugian 0 Sulit untuk menentukan strukturnya # (euntungan 0 Gebih mudah memperoleh senyawa dalam bentuk bubuk (euntungan utama penggunaan sinar#> dalam karakterisasi material adalah kemampuan penetrasinya, sebab sinar#> memiliki energi sangat tinggi akibat panjang gelombangnya yang pendek. Sinar#> adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang ,:#), mikron. Sinar ini dihasilkan dari penembakan logam dengan elektron berenergi tinggi. Ilektron itu mengalami perlambatan saat masuk ke dalam logam dan menyebabkan elektron pada kulit atom logam tersebut terpental membentuk kekosongan. Ilektron dengan energi yang lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan memancarkan kelebihan energinya sebagai %oton sinar#>. >#ray di%raksi 8nstrumen yang tepat dirancang untuk aplikasi dalam microstructure pengukuran, pengujian dan penelitian mendalam dalam penyelidikan.
A. Penertian
SI !Scanning Ilectron icroscope$ adalah salah satu jenis mikroscop electron yang menggunakan berkas electron untuk menggambarkan bentuk permukaan dari material yang dianalisis. Prinsip kerja dari SI ini adalah dengan menggambarkan permukaan benda atau material dengan berkas electron yang dipantulkan dengan energy tinggi. Permukaan material yang disinari atau terkena berkar electron akan memantulkan kembali berkas electron atau dinamakan berkas electron sekunder ke segala arah. 7etapi dari semua berkas electron yang dipantulkan terdapat satu berkas electron yang dipantulkan dengan intensitas tertinggi. etector yang terdapat di dalam SI akan mendeteksi berkas electron berintensitas tertinggi yang dipantulkan oleh benda atau material yang dianalisis. Selain itu juga dapat menentukan lokasi berkas electron yang berintensitas tertinggi itu. (etika dilakukan pengamatan terhadap material, lokasi permukaan benda yang ditembak dengan berkas elektron yang ber intensitas tertinggi di ; scan keseluruh permukaan material pengamatan. (arena luasnya daerah pengamatan kita dapat membatasi lokasi pengamatan yang kita lakukan dengan melakukan 6oon ; in atau 6oon ; out. engan meman%aatkan berkas pantulan dari benda tersebut maka in%ormasi dapat di ketahui dengan menggunakan program pengolahan citra yang terdapat dalam computer. SI !Scanning Ilectron icroscope$ memiliki resolusi yang lebih tinggi dari pada mikroskop optic. /al ini di sebabkan oleh panjang gelombang de roglie yang memiliki electron lebih pendekdek daripada gelombang optic. (arena makin kecil panjang gelombang yang digunakan maka makin tinggi resolusi mikroskop. !&ambar SI$ SI mempunyai deptho%%ield yang besar, yang dapat mem%okuskan jumlah sampel yang lebih banyak pada satu waktu dan menghasilkan bayangan yang baik dari sampel tiga dimensi. SI juga menghasilkan bayangan dengan resolusi tinggi, yang berarti mendekati bayangan yang dapat diuji dengan perbesaran tinggi. (ombinasiperbesaranyanglebihtinggi,dark%ield,resolusi yang lebih besar,dankomposisi serta in%ormasi kristallogra%i membuat SI merupakan satu dari peralatan yang paling ban yak digunakan dalam penelitian, RV industri khususnya industri semikonductor Ilektron memiliki resolusi yang lebih tinggi daripada cahaya. 3ahaya hanya mampu mencapai )nm sedangkan elektron bisa mencapai resolusi sampai ,1 ; ,) nm. ibawah ini diberikan perbandingan hasil gambar mikroskop cahaya engan elektron
isamping itu dengan menggunakan elektron kita juga bisa mendapatkan beberapa jenis pantulan yang berguna untuk keperluan karakterisasi. Jika elektron mengenai suatu benda maka akan timbul dua jenis pantulan yaitu pantulan elastis dan pantulan non elastis seperti pada gambar dibawah ini. 1. Pada sebuah mikroskop elektron !SI$ terdapat beberapa peralatan utama antara lain0 Pistol elektron, biasanya berupa %ilamen yang terbuat dari unsur yang mudah melepas elektron misal tungsten.
).
Gensa untuk elektron, berupa lensa magnetis karena elektron yang bermuatan negati% dapat dibelokkan oleh medan magnet. =. Sistem 'akum, karena elektron sangat kecil dan ringan maka jika ada molekul udara yang lain elektron yang berjalan menuju sasaran akan terpencar oleh tumbukan sebelum mengenai sasaran sehingga menghilangkan molekul udara menjadi sangat penting. SI tersusun dari beberapa bagian yang dapat dibuat suatu skema seperti berikut a. Penem#ak E"ektron $E"ektron -n&
5da dua tipe dari elektron &un, yaitu0 1.Termal
Pada emisi jenis ini, energi luar yang masuk ke bahan ialah dalam bentuk energi panas. Cleh elektron energi panas ini diubah menjadi energi kinetik. Semakinbesar panas yang diterima oleh bahan maka akan semakin besar pula kenaikan energy kinetik yang terjadi pada elektron, dengan semakin besarnya kenaikan energi kinetic dari elektron maka gerakan elektron menjadi semakin cepat dan semakin tidakmenentu. Pada situasi inilah akan terdapat elektron yang pada ahirnya terlepas keluarmelalui permukaan bahan. Pada proses emisi thermionic dan juga pada proses emisilainnya, bahan yang digunakan sebagai asal ataupun sumber elektron disebut sebagaiemiter atau lebih sering disebut katoda !cathode$, sedangkan bahan yangmenerima elektron disebut sebagai anoda. alam konteks tabung hampa !'acuumtube$ anoda lebih sering disebut sebagai plate. alam proses emisi thermionic dikenal dua macam jenis katoda yaitu 0 a$ (atoda panas langsung !irect /eated 3athode, disingkat /3$ b$ (atoda panas tak langsung !8ndirect /eated 3athode, disingkat 8/3$ Pada katoda jenis ini katoda selain sebagai sumber elektron juga dialiri oleh arusheater !pemanas$.aterial yang digunakan untuk membuat katoda diantaranya adalah 0 7ungsten -ilamen aterial ini adalah material yang pertama kali digunakan orang untuk membuatkatode. 7ungsten memiliki dua kelebihan untuk digunakan sebagai katoda yaitumemiliki ketahanan mekanik dan juga titik lebur yang tinggi !sekitar =* derajat3elcius$, sehingga tungsten banyak digunakan untuk aplikasi khas yaitu tabung >Rayyang bekerja pada tegangan sekitar :A dan temperature tinggi. 5kan tetapiuntuk aplikasi yang umum terutama untuk aplikasi 7abung 5udio dimana tegangankerja dan temperature tidak terlalu tinggi maka tungsten bukan material yang
ideal,hal ini disebabkan karena tungsten memilik %ungsi kerja yang tinggi! *,:) eA$ danjuga temperature kerja optimal yang cukup tinggi !sekitar !! dera"at celcius)# 2. Field emission
Pada emisi jenis ini yang menjadi penyebab lepasnya elektron dari bahan ialahadanya gaya tarik medan listrik luar yang diberikan pada bahan. Pada katoda yangdigunakan pada proses emisi ini dikenakan medan listrik yang cukup besarsehingga tarikan yang terjadi dari medan listrik pada elektron menyebabkanelektron memiliki energi yang cukup untuk lompat keluar dari permukaan katoda.Imisi medan listrik adalah salah satu emisi utama yang terjadi pada 'acuum tubeselain emisi thermionic. Jenis katoda yang digunakan adalah 0 3old -ield Imission Schottky -ield Imission &un
#. "ensa Manet . seondar+ E"ektron Detetor d. *akattered E"etron Detetor
emikian, SI mempunyai resolusi tinggi dan %amiliar untuk mengamati obyekbenda berukuran nano meter.eskipun demikian, resolusi tinggi tersebut didapatkanuntuk scan dalam arah hori6ontal, sedangkan scan secara 'ertikal !tinggi rendahnyastruktur$ resolusinya rendah.8ni merupakan kelemahan SI yang belum diketahuipemecahannya. Damun demikian, sejak sekitar tahun 19+#an, telah dikembangkanmikroskop baru yang mempunyai resolusi tinggi baik secara hori6ontal maupun secara'ertikal, yang dikenal dengan scanning probe microscopy !SP$! Ckta'iana, )1 $. i bawah ini disajikan hasil pengamatan SI dengan berbagai batasdan kemungkinan pembesarannya. *. Prinsip Ker!a A"at
1. Prinsip kerja dari SI adalah sebagai berikut0 Sebuah pistol elektron memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda. ). Gensa magnetik mem%okuskan elektron menuju ke sampel. =. Sinar elektron yang ter%okus memindai !scan$ keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pemindai. *. (etika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor !3R7$.
Secara lengkap skema SI dijelaskan oleh gambar dibawah ini0 (sumber$iastate#edu)
5da beberapa sinyal yang penting yang dihasilkan oleh SI. ari pantulan inelastis didapatkan sinyal elektron sekunder dan karakteristik sinar > sedangkan dari pantulan elastis didapatkan sinyal backscattered electron. Sinyal #sinyal tersebut dijelaskan pada gambar dibawah ini. Perbedaan gambar dari sinyal elektron sekunder dengan backscattered adalah sebagai berikut0 elektron sekunder menghasilkan topogra%i dari benda yang dianalisa, permukaan yang tinggi berwarna lebih cerah dari permukaan rendah. Sedangkan backscattered elektron memberikan perbedaan berat molekul dari atom ; atom yang menyusun permukaan, atom dengan berat molekul tinggi akan berwarna lebih cerah daripada atom dengan berat molekul rendah. 3ontoh perbandingan gambar dari kedua sinyal ini disajikan pada gambar dibawah ini. ekanisme kontras dari elektron sekunder dijelaskan dengan gambar dibawah ini. Permukaan yang tinggi akan lebih banyak melepaskan elektron dan menghasilkan gambar yang lebih cerah dibandingkan permukaan yang rendah atau datar. Sedangkan mekasime kontras dari backscattered elektron dijelaskan dengan gambar dibawah ini yang secara prinsip atom ; atom dengan densitas atau berat molekul lebih besar akan memantulkan lebih banyak elektron sehingga tampak lebih cerah dari atom berdensitas rendah. aka teknik ini sangat berguna untuk membedakan jenis atom. Damun untuk mengenali jenis atom dipermukaan yang mengandung multi atom para peneliti lebih banyak mengunakan teknik IS !Inergy ispersi'e Spectroscopy$. Sebagian besar alat SI dilengkapi dengan kemampuan ini, namun tidak semua SI punya %itur ini. IS dihasilkan dari Sinar > karakteristik, yaitu dengan menembakkan sinar > pada posisi yang ingin kita ketahui komposisinya. aka setelah ditembakkan pada posisi yang diinginkan maka akan muncul puncak ; puncak tertentu yang mewakili suatu unsur yang terkandung. engan IS kita juga bisa membuat elemental mapping !pemetaan elemen$ dengan memberikan warna berbeda ; beda dari masing ; masing elemen di permukaan bahan. IS bisa digunakan untuk menganalisa secara kunatitati% dari persentase masing ; masing elemen. 3ontoh dari aplikasi IS digambarkan pada diagram dibawah ini. (sumber$ umich#edu)
3. Prinsip Cperasi 8nsiden elektron sinar membangkitkan elektron dalam keadaan energi yang lebih rendah, mendorong ejeksi mereka dan mengakibatkan pembentukan lubang elektron dalam struktur elektronik atom.Ilektron dari kulit, energi luar yang lebih tinggi kemudian mengisi lubang, dan kelebihan energi elektron tersebut dilepaskan dalam bentuk %oton sinar#>. Pelepasan ini sinar#> menciptakan garis spektrum yang sangat spesi%ik untuk setiap elemen. engan cara ini data >#
ray emisi dapat dianalisis untuk karakterisasi sampel di pertanyaan. Sebagai contoh, kehadiran tembaga ditunjukkan oleh dua ( puncak disebut demikian !( dan ( T$ pada sekitar ", dan ",9 keA dan puncak G pada ,": eA. alam unsur#unsur berat seperti tungsten, sebuah ot transisi yang berbeda yang mungkin dan banyak puncak karena itu hadir! 8rawan, )1 $. Pada SI sampel tidak ditembus oleh elektron sehingga hanya pendaran hasil dari tumbukan elektron dengan sampel yang ditangkap oleh detektor dan diolah! Ckto'iawan, )9 $. D. Instr-mentasi
•
Konfi-rasi Sistem
engan system kon'ensional, I> yang berdiri sendiri dikombinasikan dengan SI yang terpisah, sehingga operator harus belajar menggunakan kedua system, dan masing#masing system harus dioperasikan secara terpisah. elalui SI#I>, SI dan I> digabungk an menjadi satu unit, mengurangi kebutuhan akan Cperasi yang komplek4 rumit. -ungsi dari suatu SI dan I> digabungkan menjadi satu unit, sehingga kon%igurasi dapat dibagi menjadi unit SI dan unit I>. Enit SI terdiri dari detektor I>, dan panel operasi terdiri dari ) monitor, sebuah keyboard dan mouse. Entaian pengendali I>, ) komputer dan disk dri'e C ditempatkan dalam suatu rak padat terletak di sebelah panel operasi. &ambar ) menunjukkan bagian luar dari gabungan SI#I> dan gambar = menunjukkan kon%igurasi4susunan system Entuk menggabungkan %ungsi SI dan I> dalam suatu alat SI#I>, computer dari tiap unit dihubungkan dengan suatu Ithernet untuk pembagian data, dan so%tware /i#ouse yang dikembangkan memberikan pengoperasian yang mudah. engan Ithernet dan so%tware /i# ouse, satu keyboard, satu mouse, dan dua monitor dapat digunakan menjalankan dengan lembut %ungsi dari SI maupun I>. /ubungan user pada unit SI berdedikasi pada jendela I> yang dapat digunakan untuk mengontrol unit I>. -older#%older windows dapat diatur menjadi XsharedY, mengi6inkan data dibagi antara ) komputer. 3ara kerja jauh lebih sederhana, dan menampilkan gambar lebih mudah, melalui pengaturan salah satu monitor untuk menampilkan gambar pengamatan dan monitor yang onitor yang lai menampilkan data analisis.(arena masing#masing system harus dioperasikan secara terpisah, maka perlu dipelajari operasi dari SI d an I> secara tersendiri. E. 5plikasi SI#I> adalah nama 2dispersi>e =2ra+ spektroskopi eneri analisis yang dilakukan dengan menggunakanSEM . 5lat dipakai umumnya untuk aplikasi yang cukup ber'ariasi pada permasalahan eksplorasi dan produksi migas, termasuk didalamnya0 I'aluasi kualitas batuan
reser'oir melalui studi diagnosa yang meliputi identi%ikasi dan interpretasi keberadaan mineral dan distribusinya pada sistem porositas batuan. 8n'estigasi permasalahan produksi migas seperti e%ek dari clay minerals, steam%loods dan chemical treatments yang terjadi p ada peralatan pemboran, gra'elpacks dan pada reser'oir 8denti%ikasi dari mikro%osil untuk penentuan umur dan lingkungan pengendapan 7au%ik, )"$. 8nstrumen ini sangat cocok untuk berbagai jenis in'estigasi. /al ini mungkin untuk menyelidiki misalnya struktur serat kayu dan kertas, logam.permukaan %raktur, produksi cacat di karet dan plastic. etail terkecil yang dapat dilihat pada gambar SI adalah *#: nm !*#: sepersejuta milimeter$. etail terkecil yang dapat dianalisis adalah p )#= !)#= seperseribu milimeter$. 5plikasi dari teknik SI ; IS dirangkum sebagai berikut0
1.7opogra%i0 enganalisa permukaan dan teksture !kekerasan, re%lekti'itas dsb$ ). or%ologi0 enganalisa bentuk dan ukuran dari benda sampel =. (omposisi0 enganalisa komposisi dari permukaan benda secara kuantitati% dan kualitati%. Sedangkan kelemahan dari teknik SI antara lain0
1. emerlukan kondisi 'akum ). /anya menganalisa permukaan =. Resolusi lebih rendah dari 7I *. Sampel harus bahan yang kondukti%, jika tidak konduktor maka perlu dilapis logam seperti emas.
pH meter Pengertian p4 p+ adalah suatu satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan. :nit p+ diukur pada skala 7 sampai 45. *stilah p+ berasal dari p, lambang matematika dari negatif logaritma, dan +, lambang kimia untuk unsur +idrogen. efinisi yang formal tentang p+ adalah negatie logaritma dari aktiitas ion +ydrogen. p4 6 7log849. p+ dibentuk dari informasi kuantitatif yang dinyatakan oleh tingkat derajat keasaman atau basa yang berkaitan dengan aktiitas ion hydrogen. ilai p+ dari suatu unsur adalah perbandingan antara konsentrasi ion hydrogen I+J dengan konsentrasi ion hidroksil I2+-. ika konsentrasi +J lebih besar dari 2+-, material disebut asam3 yaitu nilai p+ adalah kurang dari A. ika konsentrasi 2+- lebih besar dari +J, material disebut basa, dengan suatu nilai p+ lebih besar dari A. ika konsentrasi +J sama dengan 2+- maka material disebut sebagai material netral. 0sam dan basa mempunyai ion hydrogen bebas dan ion alkali bebas.'esarnya konsentrasi ion +J dalam larutan disebut derajat keasaman. :ntuk menyatakan derajat keasaman suatu larutan dipakai pengertian p+. 0tas dasar pengertian ini, ditentukan# - ika nilai p+ < p2+ < A, maka larutan bersifat netral. - ika nilai p+ A, maka larutan bersifat asam. - ika nilai p+ M A, maka larutan bersifat basa. - &ada suhu kamar# pK! < p+ J p2+ < 45
kala p4
&engukuran p+ secara kasar bias dilakukan dengan kertas p+ atau kertas indicator p+, dengan perubahan !arna pada leel p+ yang berariasi. *ndicator ini mempunyai keterbatasan pada tingkat akurasi pengukuran, dan dapat terjadi kesalahan pengamatan !arna yang disebabkan larutan sampel yang ber!arna atau sampel yang keruh. 8easurement p+ in harsh diffraction can do !ith conducted !ith paper p+ or paper indicator p+ method, !ith color transformation at !hich ariety of p+ leel. his *ndicator hae limitation at leel of measurement accuration, and can happen mistake of colour perception that caused the liHuid sample has character chromatic sample or turbid sample. &engukuran p+ yang lebih akurat biasa dilakukan dengan menggunakan p+ meter. "estem pengukuran p+ mempunyai tiga bagian yaitu elektroda pengukuran p+, elektroda reffernsi,dan alat pengukur impedansi tinggi. p+ elektroda dapat diasumsikan sebagai battery, dengan oltase yang berariasi hasil pengukuran dari p+ larutan yang diukur. ejarah p4 meter "ejarah dalam mengukur kadar keasaman cairan secara elektris dimulai pada tahun 4F7@ ketika 8a= Cremer di dalam studinya tentang hubungan cairan (interaksi antara %at cair dan %at padat) dan ditemukan ternyata hubungan antara cairan bisa dipelajari dengan bertiupnya suatu gelembung dari kaca tipis satu cairan yang di tempatkan di dalam dan di luar. *tu membuat suatu tegangan elektrik yang bisa diukur. Gagasan ini telah diambil lebih lanjut oleh $rit% +aber (yang menemukan sintese amoniak dan tiruan fertiliser) dan Nygmunt Klemsie!ic% yang menemukan bah!a bohlamgelembung kaca (yang ia namakan elektrode kaca) bisa digunakan untuk mengukur aktiitas ion hidrogen yang diikuti s uatu fungsi logaritmis. Kemudian ahli biokimia enmark "oren "orensen menemukan skala p+ pada tahun 4F7F. Karena kepekaan di dalam dinding gelas sangat tinggi, berkisar antara 47 sampai 477 8ega-2hm, oltase elektrode kaca t idak bisa diukur dengan teliti sampai tabung elektron telah ditemukan. Kemudian, penemuan transistor efek medan (field-effect transistors $Os) dan integrated sirkit ( *Cs) dengan meringankan temperatur, membuatnya mungkin untuk mengukur oltase elektrode kaca itu dengan teliti. /oltase yang diproduksi oleh satu p+ unit (misalnya saja dari p+
kema elektroda p4 meter
p+ meter akan mengukur potensial listrik (pada gambar alirannya searah jarum jam) antara merkuri Cloride (+gCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCl) yang merupakan larutan didalam gelas electrode serta potensial antara larutan dan elektroda perak. etapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda gelas dapat berubah ter gantung sampelnya, oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi dengan menggunkan larutan yang eHuialen yang lainya untuk menetapkan nilai dari p+. Olektroda pembanding calomel terdiri dari tabung gelas yang berisi pot assium kloride (KCl) yang merupakan elektrolit yang mana terjadi kontak dengan mercuri chloride (+gCl) diujung larutan KCl. abung gelas ini mudah pecah sehingga untuk menghubungkannya digunkan ceramic berpori atau bahan sejenisnya. Olektroda semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsure natrium. Olektroda gelas terdiri dari tabung kaca yang kokoh yang tersambung dengan gelembung kaca tipis yang. idalamnya terdapat larutan KCl sebagai buffer p+ A. Olektroda perak yang ujungnya merupakan perak kloride (0gCl1) dihubungkan kedalam larutan tersebut. :ntuk meminimalisir pengaruh electric yang gak diinginkan, alat tersebut dilindungi oleh suatu lapisan kertas pelindung yang biasanya terdapat dibagian dalam elektroda gelas. &ada kebanyakan p+ meter modern sudah dilengkapi dengan ther mistor temperature yaitu suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperature. 0ntara elektroda pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan.
lektroda p4 meter modern Keterangan gambar. 4. a sensing part of electrode, a bulb made from a specific glass 1. sometimes the electrode contains a small amount of 0gCl precipitate inside the glass electrode ?. internal liHuid, usually 7.48 +Cl for p+ electrodes or 7.48 8eCl for p8e electrodes 5. internal electrode, usually siler chloride electrode or calomel electrode 6. body of electrode, made from non-conductie glass or plastics. @. reference electrode, usually the same type as 5 A. junction !ith studied liHuid, usually made from ceramics or capillary !ith asbestos or Huart % fiber. Cara Penggunaan. Cali!rasi "ebelum p+ meter digunakan, p+ meter harus dikalibrasi ter lebih dahulu dengan menggunkan standar p+ atau sering disebut buffer p+. "t andar p+ adalah larutan yang nilai p+-nya telah diketahui pada setiap perubahan suhu. "tandar p+ merupakan larutan buffer p+ (penyangga p+) dimana nilainya relatie konstan dan tidak mudah berubah. :rutan kerja kalibrasi p+ meter adalah # 4. "iapkan buffer p+ A dan buffer p+ 5 1. 'uka penutup plastic elektroda ?. 'ilas elektroda dengan air * (e *onisasi air bebas ion) dan keringkan dengan menggunakan kertas tisu 5. yalakan p+ meter dengan menekan tombol 22$$. 6. 8asukan elektroda kedalam larutan buffer p+ A @. ekan tombol C0L dua kali, putar elektroda agar larutan buffer homogeny A. 'iarkan beberapa saat sampai nilai yang tertera di disply tidak berubah B. ekan tombol C0L satu k ali lagi, dan biarkan tulisan C0L pada disply berhenti berkedip F. 0ngkat elektroda dari larutan buffer p+ A, kemudian bilas dengan air * beberapa kali dan keringkan dengan kertas tisu 47.8asukan elektroda kedalam larutan buffer p+ 5 44.ekan tombol C0L dua kali, putar elektroda agar larutan buffer homogeny 41.'iarkan beberapa saat sampai nilai yang tertera di dispaly tidak berubah 4?.ekan tombol C0L satu kali lagi, dan biarkan tulisan C0L pada dispaly berhenti berkedip 45.0ngkat elektroda dari larutan buffer p+ 5, kemudian bilas dengan air * beberapa kali dan keringkan dengan kertas tisu
46.&ada layar bagian ba!ah akan muncul angka A dan angka 5 yang menunjukan p+ meter t ersebut telah dikalibrasi dengan buffer p+ A dan buffer p+ 5 [email protected]+ meter telah siap digunakan Pengukuran p4 Larutan "etelah p+ meter dikalibrasi maka p+ meter tersebut sudah siap digunakan. 'iasanya kalibrasi disarankan dilakukan setiap 4 kali sehari sebelum digunakan. Cara pengukurannya adalah sebagai berikut # 4. "iapkan sampel larutan yang akan di check p+-nya. 1. ika larutan panas, biarkan larutan mendingin sampai dengan suhunya sama dengan suhu ketika kalibrasi. Contohnya jika kalibrasi dilakukan pada suhu 17C maka pengukuranpun dilakukan pada suhu 17C. ?. 'uka penutup plastic elektroda, bilas dengan air * dan keringkan dengan menggunakan kert as tisu. 5. yalakan p+ meter dengan menekan tombol 22$$. 6. 8asukan elektroda kedalam sampel, kumudian putar agar larutan homogeny. @. ekan tombol 8O0" untuk memulai pengukuran, pada layar akan muncul tulisan +2L yang kelapkelip. A. 'iarkan sampai tulisan +2L pada layar berhenti k elap-kelip. B. ilai p+ yang ditunjukan pada layar adalah nilai p+ larutan yang di check F. 8atikan p+ meter dengan menekan kembali tombol 22$$ Pemeliharaan p4 meter p+ meter harus dilakukan pera!atan berkala untuk menjaga umur pakai dari alat tersebut. &emeliharaannya meliputi # a) 'atere, penggantian batere dilakukan jika pada layar muncul tulisan lo! battery b) Olektroda, pembersihan elektroda bisa dilakukan berkala setiap minimal satu minggu satu kali. &embersihannya menggunakan larutan +CL 7.4 (encer) dengan cara direndam selama ?7 menit, kemudian dibersihkan dengan air *. c) &enyimpanan, ketika tidak dipakai, elektroda terut ama bagian gelembung gelasnya harus selalu berada pada keadaan lembab. 2leh karena itu penyimpanan elektroda disarankan s elalu direndam dengan menggunkan air *. &enyimpanan pada posisi kering akan menyebabkan membrane gelas yang terdapat pada gelembung elektroda akan mudah rusak dan pembacaannya tidak akurat. d) "uhu penyimpan. Ketika disimpan, p+ meter t idak boleh berada pada suhu ruangan yang panas karena akan menyebabkan sensor suhu pada alat cepat rusak. 'erikut ada ideo cara penggunaan p+ meter, silakan saja langsung klik disini. Gam!ar Alat dan Keterangan
Keterangan gam!ar dan tom!ol p4 meter 4. 'ody p+ meter 1. 'ody elektroda ?. Layar 5. Kabel elektroda 6. Kabel sensor suhu @. ombol 8O0" untuk pengukuran A. ombol 82O untuk pemilihan mode pengukuran B. ombol "et untuk setting pengukuran F. ombol C0L untuk proses kalibrasi 47.ombol C0L 00 untuk mereie! data kalibrasi yang telah dilaukan 44.ombol 22$$ 41.ombol ata 2: untuk mengeluarkan data yang sudah di input 4?.ombol OOE 45.Olektroda gelas 46.Olektroda pembanding (reference) Ma+am7ma+am p4 Meter
