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.
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.
Komentar
Posting Komentar