Selasa, 19 Juni 2012

makalah spektroskopi


MAKALAH FISIKA KUANTUM
“SPEKTROSKOPI”

OLEH
MARTNUS MISSA
NURHADI
JEMS ATAMANI
YENDELINA TAEK

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS NUSA CENDANA
KUPANG
 2012

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan yang maha esa, karena atas berkat dan rahmatNya, kami dapat menyelesaikan makalah ini.
Kami sebagai penulis menyadari bahwa makalah ini ddiselesaikan dengan tidak dengan usaha kami sendiri, melainkan dengan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu kami sebagai penulis menyampaikan rasa terima kasih kami kepada semua yang telah membantu kami da;am menyelaesaikan malakah ini.
Akhirnya demi kesempurnaan malakah ini baik isi maupun bentuknya, kami sebagai penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang membangun demi kesempurnaan makalah kami ke depannya. Akhir kata kami mengucapkan terima kasih.








                                                                     Kupang,juni 2012

                                                                    Penulis



BAB I
PENDAHULUAN
A.               Latar Belakang
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap ataudipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajariinteraksi antar cahaya dan materi (syaifudin,2001). Spektroskopi telah diaplikasikan pada beberapa bidang diantaranya biofisika, biokimia, geofisika, kedokteran, kimia farmasi,astronomi sebagai analisa kandungan  protein, pengamatan batu permata,immonoossay, DNA sequencing, dan pengamatan lingkungan (bass,M.1995).
Spektrometer adalah alat untuk mengukur spectrum yang digunakan dalam spektroskopi. Spektrometer terdiri dari lima bagian utama yaitu, celah masuk, kolimator, pendispersi, lensa, detektor. Terdapat dua jenis spektrometer jika ditinjau dari bagian pendispersi, yaitu dengan prisma dan kisi. Pada spectrometer berbasis prisma, prisma memiliki keuntungan menghasilkan satu spektrum cahaya yang jelas (terang), tapi nilainya tidak linear. Dispersi akan berkurang secara signifikan di daerah panjang gelombang merah, dan analisis spektral selanjutnya memerlukan tiga referensi (pengukuran ulang) untuk kalibrasinya. Sedangkan pada kisi mempunyai kemampuan untuk memberikan resolusi yang sangat baik, tapi grating juga akan mendispersikan spectrum visibel pada gambar. Ini berarti tidak semua spektrum cocok di bidang kamera, mungkin diperlukan beberapa eksposur untuk menangkap gambar (Harrison, M. K. 2011).
Pada saat ini telah dikembangkan berbagai macam spektrometer baik yang berbiaya mahal, yang telah di produksi secara umum oleh beberapa perusahaan, untuk aplikasi medis, astronomi dan yang lain, ada juga berbiaya murah seperti spektrometer dengan grating yang dikembangkan oleh lighting sciences canada yang dapat digunakan sebagai instrument pengukuran optik, untuk mengukur spektrum cahaya dari beberapa sumber cahaya. Untuk pengembangan spectrometer berbiaya murah dapat dipertimbangkan penggunaan webcam sebagai elemen detektor. Telah dikembangkan spectrometer dengan menggunakan webcam namun elemen lainyng digunakan adalah grating sebagai elemen pendispersi hal ini yang  menjadi perbedaan dalam penelitian ini (Lighting Sciences Canada Ltd.2008). Sedangkan salah satu penelitian S2 jurusan teknik elektro ITS, mengembangkan video spektroskopi dengan menggunakan jaringan saraf tiruan untuk identifikasi jenis cairan (Syaifudin, 2001), dimana dalam hal ini tidak dikorelasikan hubungan antara materi yang diuji dengan panjang gelombang yang dilewatkan. Pada penelitian tugas akhir ini, dilakukan pengembangan spektrometer yang murah, dengan bagian pendispersi berupa prisma, dan webcam, yang diterapkan untuk menghitung konsentrasi suatu larutan dengan memperhatikan hubungan intensitas dan panjang gelombang.
Pada makalah ini penulis akan mengajak pembaca untuk mengenal lebih jauh spektroskopi, baik pengertiannya, jenis-jenis spektroskopi, dan alat yang dipakai untuk mengukur spekrtum.

B.               Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah:
1.                 Untuk mengetahui pengertian spektroskopi dan tipe spektroskopi
2.                 Untuk mengeteui metode-metode spektroskopi
3.                 Untuk mengetahui jenis-jenis spektroskopi
4.                 Untuk mengetahui alat merekam spectrum

C.               Rumusan masalah
Adapun rumusan masalah dalam pembuatan makalah ini, antara lain:
1.                 Apakah itu spektroskopi dan tipe spektroskopi?
2.                 Apakah metode-metode spektroskopi?
3.                 Apa sajakah jenis-jenis spektroskopi?
4.                 Apakah alat perekam spectrum?

D.               Manfaat
Manfaat pembuatan makalah ini adalah:
1.                 Bagi penulis
Untuk mengenal lebih jauh materi spektroskopi dan juga sebagai tugas mata kulia fisika kuantum, makalah ini juga sebagai prasyarat dalam mengikuti ujian akhir fisika kuantum.
2.                 Bagi pembaca
Untuk membantu para pembaca mengenal lebih jauh mengenai materi spektroskopi.

E.               Meteode pembuatan
Disini metode yang penulis gunakan adalah metoda tinjauan pustaka.

































BAB II
PEMBAHASAN

A.               Pengertian dan tipe Spektoskopi
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahayadan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang ilmu dimana "cahaya tampak" digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisis kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang seiring teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya tampak, tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik seperti gelombang mikro,gelombang radio, electron, foton, gelombang suara, sinar x dan lain sebagainya.
Spektroskopi pada umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk mengidentifikasi suatu subtansi melalui spectrum yang dipancarkan atau diserap.alat untuk merekam spectrum disebut spectrometer.
 Spektroskopi juga digunakan secara intensif dalam astronomi dan pengindraan jarak jauh. Kebanyakan teleskop-teleskop besar mempunyai spektrograf yang digunakan untuk mengukur komposisi kimia dan atribut fisik lainnya dari suatu objek astronomi atau untuk mengukur kecepatan objek astronomi berdasarkan pergeseran Doppler garis-garis spektral.
Spektroskopi merupakan studi antaraksi radiasi elektromagnetik dengan materi. Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk dari energi yang diteruskan melalui ruang dengan kecepatan yang luar biasa. Dikenal berbagai bentuk radiasi elektromagnetik dan yang mudah dilihat adalah cahaya atau sinar tampak. Contoh lain dari radiasi elektromagnetik adalah radiasi sinar gamma, sinar x, ultra violet, infra merah, gelombang mikro, dan gelombang radio.






Radiasi elektromagnetik dan tipe spektroskopi

Radiasi elektromagnetik
Tipe spektroskopi
Sinar gamma
Spektroskopi emisi sinar gamma
Sinar x
Spekroskopi absorpsi sinar x
Spektroskopi emisi sinar x
Ultra violet
spektroskopi absorpsi UV vakum
spektroskopi absorpsi UV
spektroskopi emisi UV
spektroskopi fluoresensi UV
Sinar tampak
Spektroskopi absorpsi VIS
Spektroskopi emisi VIS
Spektroskopi fluoresensi VIS
Infra merah
Spektroskopi absorpsi IR
Spektroskopi raman
Gelombang mikro
Spektroskopi gelombang mikro
Spektroskopi resonansi parametric
Electron (EPR)
Gelombang radio
Spektroskopi resonansi
Magnet inti

Radiasi Elektromagnetik mempunyai panjang gelombang, frekuensi, kecepatan, dan amplitudo.Panjang gelombang (dengan simbol ) adalah jarak antara dua puncak atau dua lembah dari suatu gelombang.
B.               Metode spektroskopi

a)    Spektroskopi UV-VIS
Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak (VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu yang sama. Karena spektroskopi UV-VIS berkaitan dengan proses berenergi tinggi yakni transisi elektron dalam molekul, informasi yang didapat cenderung untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya.Metoda ini sangat sensitif dan dengan demikian sangat cocok untuk tujuan analisis. Lebih lanjut,spetroskopi UV-VIS sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer. Menurut hukum ini, absorbans larutan sampel sebanding dengan panjang lintasan cahaya d dan konsentrasi larutannya c

b)    Spektroskopi infra merah
Dibandingkan dengan panjang gelombang sinar ultraviolet dan tampak, panjang gelombang infra merah lebih panjang dan dengan demikian energinya lebih rendah. Energi sinar inframerah akan berkaitan dengan energi vibrasi molekul. Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang yang diserapnya.
Vibrasi ulur dan tekuk adalah cara vibrasi yang dapat diekstitasi oleh sinar dengan bilangan gelombag (jumlah gelombang per satuan panjang) dalam rentang 1200-4000 cm–1. Hampir semua gugus fungsi organik memiliki bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu. Jadi daerah ini disebut daerah gugus fungsi dan absorpsinya disebut absorpsi khas.

Spektroskopi inframerah merupakan salah satu alat yang banyak dipakai untuk mengidentifikasi senyawa, baik alami maupun buatan. Dalam bidang fisika bahan, seperti bahan-bahan polimer, inframerah juga dipakai untuk mengkarakterisasi sampel. Suatu kendala yang menyulitkan dalam mengidentifikasi senyawa dengan inframerah adalah tidak adanya aturan yang baku untuk melakukan interpretasi spektrum. Karena kompleksnya interaksi dalam vibrasi molekul dalam suatu senyawa dan efek-efek eksternal yang sulit dikontrol seringkali prediksi teoretik tidak lagi sesuai. Pengetahuan dalam hal ini sebagian besar diperoleh secara empiris dan pengalaman. Spektroskopi inframerah dekat (IMD) didasarkan pada efek overtone molekul dan getaran kombinasi. Transisi dua efek ini “terlarang” dalam aturan larangan pada mekanika kuantum. Sebagai hasilnya, absorptivitas molar pada wilayah inframerah dekat cukup kecil.

Teknik ini memiliki keuntungan karena IMD secara umum dapat jauh menembus sampel daripada radiasi “inframerah sedang”. Teknik ini dikenal kurang sensitif, tetapi sangat berguna dalam pengujian material “mentah” (belum diolah), tanpa atau hanya sedikit persiapan sebelumnya. Dalam praktek, NIRS seringkali dikalibrasi dengan teknik lain yang lebih sensitif untuk mendapatkan hubungan antara hasil kedua teknik itu. Spektrum yang dihasilkan overtone molekul dan getaran kombinasi di bagian IMD umumnya sangat lebar, sehingga terbentuk spektrum-spekrum yang rumit. Ini menyulitkan penentuan komponen kimiawi yang spesifik. Teknik-teknik kalibrasi statistika multivariat (seperti analisis komponen utama atau kuadrat terkecil parsial) sering dipakai untuk memberikan informasi tentang kandungan kimiawi yang diinginkan.

Spektroskopi (Gelombang) Inframerah-Dekat (Inggris: Near-infrared Spectroscopy, biasa dikenal dengan singkatannya: NIRS) merupakan satu teknik spektroskopi yang menggunakan wilayah panjang gelombang inframerah pada spektrum elektromagnetik (sekitar 800 sampai 2500 nm). Dikatakan “inframerah dekat” (IMD) karena wilayah ini berada di dekat wilayah gelombang merah yang tampak. Penggunaan teknik (dan alat) ini umum di bidang farmasetika, diagnostik medis, ilmu pangan dan agrokimia (terutama yang terkait dengan pengujian kualitas), riset mesin bakar, serta spektroskopi dalam astronomi.NIRS umum dipakai dalam diagnostik medis, terutama dalam pengukuran kadar oksigen darah, atau juga kadar gula darah. Meskipun bukan teknik yang sangat sensitif, NIRS “tidak menakutkan” pasien/subjek karena tidak memerlukan pengambilan sampel (non-invasif) dan dilakukan langsung dengan menempelkan sensor di permukaan kulit.

C.               Jenis-jenis spektroskopi

a.     Penyerapan

Penyerapan spektroskopi adalah teknik di mana kekuatan seberkas cahaya diukur sebelum dan sesudah interaksi dengan sampel dibandingkan. teknik penyerapan spesifik cenderung disebut dengan panjang gelombang radiasi yang terukur seperti ultraviolet, inframerah atau spektroskopi penyerapan microwave. Penyerapan terjadi ketika energi dari foton sesuai dengan perbedaan energi antara dua negara material.

b.    Flouresensi
Fluoresensi spektroskopi menggunakan foton energi yang lebih tinggi untuk merangsang sampel, yang kemudian akan memancarkan foton energi yang lebih rendah. Teknik ini telah menjadi populer untuk biokimia dan aplikasi medis, dan dapat digunakan untuk mikroskopi confocal, fluoresensi mentransfer resonansi energi, dan pencitraan fluoresensi seumur hidup.



c.      Sinar X
Ketika X-ray dari frekuensi yang cukup (energi) berinteraksi dengan zat, elektron cangkang bagian dalam atom yang bersemangat untuk orbital kosong luar, atau mereka bisa dihapus sepenuhnya, ionisasi atom. Shell "lubang" batin kemudian akan diisi oleh elektron dari orbital luar. Energi yang tersedia dalam proses de-eksitasi yang dipancarkan sebagai radiasi (fluoresensi) atau akan menghapus elektron kurang-terikat lain dari atom (Auger effect). Frekuensi absorpsi atau emisi (energi) merupakan karakteristik dari atom tertentu. Selain itu, untuk atom tertentu, kecil frekuensi (energi) variasi yang merupakan ciri khas dari ikatan kimia terjadi. Dengan alat yang cocok, ini X-ray karakteristik frekuensi atau energi elektron Auger dapat diukur. Penyerapan sinar-X dan spektroskopi emisi yang digunakan dalam ilmu kimia dan bahan untuk menentukan komposisi unsur danikatankimia.
 
      X-ray kristalografi adalah proses hamburan; material kristalin scatter sinar-X di sudut didefinisikan dengan baik. Jika panjang gelombang insiden sinar-X yang diketahui, hal ini memungkinkan perhitungan jarak antara bidang atom dalam kristal. Intensitas dari sinar-X yang tersebar memberikan informasi tentang posisi atom dan memungkinkan pengaturan atom-atom dalam struktur kristal untuk dihitung. Namun, sinar X-ray maka tidak tersebar sesuai dengan panjang gelombang tersebut, yang ditetapkan pada nilai tertentu, dan X-ray difraksi dengan demikian bukanlah sebuah spektroskopi.
d.     Api
Sampel cair solusi yang disedot ke dalam burner atau nebulizer / kombinasi burner, desolvated, dikabutkan, dan kadang-kadang bersemangat untuk keadaan energi yang lebih tinggi elektronik. Penggunaan api selama analisis membutuhkan bahan bakar dan oksidan, biasanya dalam bentuk gas. bahan bakar gas yang umum digunakan adalah asetilena (etuna) atau hidrogen. gas oksidan umum digunakan adalah oksigen, udara, atau nitrous oxide. Metode ini seringkali mampu menganalisis analit Unsur logam di bagian per juta, miliar, atau mungkin rentang konsentrasi yang lebih rendah. Light detektor diperlukan untuk mendeteksi cahaya dengan informasi analisis yang berasal dari api.





D.               Spektrometer
Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar dibawah ini dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ). Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang selanjutnya disebut sebagai retardasi ( d ). Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram. Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red.
Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik.
Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride). Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS, yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekwensi modulasi tinggi, lebih sensitif, lebih cepat, tidak dipengaruhi oleh temperatur, sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah.










BAB III
PENUTUP
Dari uraian materi yang telah disajikan maka penulis ingin menyimpulkan beberapa hal yaitu:
1)    Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut.
2)    Metode spektroskopi yang sering dipakai adalah metode UV-VIS dan metode infra merah.
3)    Spektroskopi dapat dibagi atas beberapa jenis yaitu penyerapan,flouresensi,sinar X, dan api.
4)    Alat yang dipakai untuk mengukur spectrum adalah spectrometer.













Tidak ada komentar:

Poskan Komentar