Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi berdasarkan interaksi dengan radiasi elektromagnetik. Terdapat empat teknik utama untuk menganalisis struktur senyawa yaitu spektroskopi UV-Vis, inframerah, NMR dan massa. Spektroskopi UV-Vis menganalisis transisi elektronik molekul sedangkan inframerah menganalisis vibrasi molekul. Kedua teknik ini memberikan informasi struktur senyawa.

1. SPEKTROSKOPI
Ramdhani Andriansyah Ahmad, S.TP
KIMIA ANALITIK INSTRUMENTASI
Universitas Al-
Ihya Kuningan

2. SPEKTROSKOPI
 Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan
atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang
dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut.
 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, elektron, fonon, gelombang suara,
sinar x dan lain sebagainya

3. Terdapat EMPAT TEKNIK yang digunakan kimiawan untuk menganalsis struktur senyawa:
1. Spektroskopi ultraviolet-tampak (UV-VIS) merupakan metode yang digunakan sejak
periode 1930-an
2. Spektroskopi inframerah digunakan sejak periode 1940-an
3. Spektroskopi resonansi magnetic inti (Nuclear Magnetic Resonance- NMR)
4. Spektroskopi massa (Mass Spectrometry- MS)
SPEKTROSKOPI

4. Konsep Dasar Interaksi Gelombang
Elektromagnetik dan Molekul
 Radiasi elektromagentik dapat dipertimbangkan sebagai suatu gelombang medan listrik yang
merambat bersama-sama dengan komponen magnetiknya
 Radiasi elektromagnetik dapat dideskripsikan melalui parameter frekuensi atau panjang
gelombangnya. Kedua parameter tersebut secara proporsional terbalik antara satu dan lain sesuai
dengan persamaan:
𝝀𝒗 = 𝒄
Keterangan:
𝝀 : Panjang gelomban radiasi
v : Frekuensi radiasi elektromagnetik
c : Besaran ketepatan cahaya

5. Konsep Dasar Interaksi Gelombang
Elektromagnetik dan Molekul
 Radiasi elektromagnetik dipertimbangkan sebagai paket-paket energi yang disebut foton. Foton
inilah yang memiliki besaran energi yang spesifik dan disebut terkuantifikasi. Energi dari setiap
foton dapat diturunkan dengan relasi persamaan:
E = hv
Keterangan:
h : konstanta Plank sebesar 6,266 x 10−34
𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘

6. Konsep Dasar Interaksi Gelombang
Elektromagnetik dan Molekul
TEORI
KLASIK
GELOMBANG
RADIASI
ELEKTROMAGNETIK

7. Konsep Dasar Interaksi Gelombang
Elektromagnetik dan Molekul
SPREKTUM
ELEKTROMAGNETIK

8. o Peningkatan energi radiasi elektromagnetik dapat menyebabkan
terjadinya transisi rotasi, vibrasi, dan elektronik dari suatu molekul.
o Terdapat tiga faktor yang mempengaruhi intensitas absorpsi radiasi
elektomagnetik diantaranya:
1. Kemungkinan Transisi, ukuran bisa tidaknya suatu transisi
dapat terjadi
2. Konsentrasi dan
3. Jarak Tempuh dari Sampel, dimana konsentrasi dan jarak
tempuh merefleksikan jumlah molekul dimana radiasi
elektromagnetik harus melaluinya
Konsep Spektroskopi Absorpsi

9. Konsep Spektroskopi Absorpsi
Radiasi yang diterima
Radiasi yang
ditransmisikan
I0
Absorpsi sebesar
50% I0
I = 0,5 x I0
Radiasi yang diterima
I0
Absorpsi sebesar
50% I0
Radiasi yang
ditransmisikan
I = 0,5 x I0
Absorpsi sebesar
50% I
Radiasi yang
ditransmisikan
I’ = 0,51 x I = 0,25 x I0
Apabila sampel dapat menyerap 50% dari
radiasi yang diterima dan apabila jarak
tempuh digandakan, sampel tambahan
tersebut akan menyerap 50% dari radiasi
yang tersisa yang diterima
Ilustrasi Efek Menggandakan Jarak Tempuh Pada Intensitas Penyerapan
Catatan: Ilustrasi hanya dapat diaplikasikan apabila semua molekul dalam sampel berkontribusi dalam absorpsi

10. Konsep Spektroskopi Absorpsi
HUKUM BEER LAMBERT
Hukum Dasar Spektroskopi Absorpsi
Cahaya yang diserap, diukur sebagai absorbansi (A) sedangkan cahaya
yang dihamburkan diukur sebagai transmitansi (T), dinyatakan dengan
hukum Lambert-Beer
“Jumlah radiasi cahaya tampak (ultraviolet, inframerah dan sebagainya)
yang diserap atau ditransmisikan oleh suatu larutan merupakan suatu
fungsi eksponen dari konsentrasi zat dan tebal larutan))
𝑳𝒐𝒈
𝑰𝟎
𝑰
= 𝜺𝒄𝒍
Keterangan :
𝜺 : Koefisien ekstingsi, besaran yang merefleksikan kemungkinan transisi dan besaran yang sudah
ditentukan dari suatu transisi

11. Spektroskopi Absorpsi UV- Tampak
o Absorpsi radiasi elektromagnetik di daerah UV di
daerah UV-Tampak mentransfer sejumlah energi yang
tepat untuk menyebabkan transisi dalam tingkat-
tingkat energi elektronik dari ikatan molekul dan
menghasilkan eksistasi elektron dari keadaan dasar
ke keadaan terekstraksi.
o Namun, penyerapan tersebut hanya akan terjadi jika
energi foton sesuai/ sama dengan energi transisi
o Dalam nomenklatur spektroskopik, fitur structural dari
molekul yang bertanggung jawab untuk penyerapan
sinar UV disebut sebagai kromofor
Keadaan terekstraksi
Orbital anti-ikatan
Orbital ikatan
hv
LUMO
HUMO
Keadaan dasar
∆𝐸
Serapan foton yang memiliki energi tepat dengan
energi antara orbital ikatan dan orbital anti-ikatan
dapat menghasilkan eksitasi suatu elektron
o Analisa spektroskopi UV- Tampak standar dilakukan
pada larutan sampel yang encer dan direferensikan
ke sampel pelarut murni
o Analisa UV dilakukan dalam kuvet kuarsa yang
transparan hingga sekitar 170 nm untuk spectrum
tampak dapat menggunakan kuvet gelas atau plastik

12. TABEL
KROMOFOR-
KROMOFOR
DASAR
DAN
TRANSISI
ELEKTRONIKNYA

13. Instrumentasi Spekstroskopi UV-Tampak
o Spektroskopi UV-Tampak beroperasi pada
prinsip sinar ganda (double beam), dengan satu
sinar yang melewati sampel dan yang lainnya
melewati sel referensi. Versi spektometer yang
digunakan pada gambar disamping
menggunakan dua lampu:
1. Lampu deuterium (D2); memancarkan cahaya
dalam kisaran dari 190 nm s/d 340,8 nm
yang diubah
2. Lampu halogen dalam kisaran dari 340,8 nm
s/d 1.100 nm (cahaya tampak)

14. Instrumentasi Spekstroskopi UV-Tampak
o Cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya
(deuterium dan halogen) melewati sebuah
cermin yang dapat melakukan ‘switching’
sumber cahaya pada kisaran 295 s/d 364 nm.
Cahaya kemudian diteruskan melalui slit dan
kemudian sampai pada kisi defraksi yang
berfungsi memecah cahaya menjadi panjang
gelombang komponennya dengan cara yang
mirip prisma
o Cahaya kemudia melalui filter dan dipecah oleh
beam splitter sehingga menjadi dua sinar-satu
sinar, sedangkan sinar lain mengenai sampel
o Sinar yang diteruskan kemudian difokuskan ke
detector

15. o Klorofil dan Karatenoid merupakan senyawa antioksidan yang potensial. Kedua senyawa ini
sering ditemukan pada tanaman sayuran.
o Klorofil adalah pigmen pada tumbuhan alga, cyanobacteria. Klorofil merupakan komponen
yang penting dalam penyerapan cahaya, penghantar energi dan proses penyerapan energi
dan berperan dalam reaksi transfer elektron pada kompleks pusat reaksi dalam produksi
potensial listtik transmembrane.
o Saat ini, kurang lebih seratus jenis klorofil di alam telah teridentifikasi dan semunya memiiki
struktur dasar kmia terrapyrrole
Sifat Spektroskopis UV-Tampak
dari Klorofil

16. o Studi kasus: dilakukan ekstraksi klorofil pada daun bayar, daun jarak dan
papaya kemudian diuji absorbansi menggunakan teknikspektrometer UV-Vis
o Hasil pengujian dari daun bayam, jarak, dan pepaya memberikan konfirmasi bahwa
intensitas yang teramati dari spektrum absorbansi berada direntang panjang
gelombang ultraviolet (UV) dan cahaya tampak (400 nm – 850 nm).
o Berdasarkan spektrum absorbansi tersebut, ketiga jenis daun memiliki karakteristik
optik yang berbeda. Daun jarak memiliki kemampuan menyerap yang lebih kuat
dibandingkan daun bayam dan pepaya. Sementara itu, intensitas absorbansi pada
rentang panjang gelombang ultraviolet (UV) menunjukan serapan yang lebih dominan
dibandingkan cahaya tampak. Adanya serapan pada rentang UV diindikasikan
berasal dari gugus hidroksil yang berasal dari penggunaan asam asetat di
larutan ekstrak klorofil.
o Sedangkan, intensitas absorbansi pada rentang cahaya tampak, panjang
gelombang 665 nm dari kandungan klorofil daun jarak memiliki puncak yang
lebih dominan jelas dibandingkan daun bayam dan pepaya. Adanya intensitas
absorbansi pada panjang gelombang 665 nm memberikan informasi bahwa
ekstrak daun jarak memiliki kadar klorofil a lebih banyak dibandingkan daun
yang lain. Artinya, ketiga jenis daun tersebut memiliki dua jenis kadar klorofil a
dan b.
Sifat Spektroskopis UV-Tampak dari Klorofil

17. o Secara struktur, karotenoid adalah isoprenoid poliena yang dibentuk oleh penggabungan
delapan C5 unit-unit isoprena.
o Jenis karatenoid sangat banyak, sudah ditemukan lebih dari 600 jenis karotenoid. Berdasarkan
struktur kimianya karotenoid terbagi menjadi dua golongan besar yaitu karoten dan xantofil.
Xantofil adalah kelompok golongan karoten teroksigenisasi dan bersifat lebih polar
dibandingkan karoten
o Sifat spektroskopi karotenoid dapat ditelusuri ke sifat elektronik dari sistem elektron- phi
terkonjungasinya
Sifat Spektroskopis UV-Tampak
dari Karotenoid

18. Spektroskopi Inframerah
● Inframerah
adalah radiasi elektromagnetik dari suatu panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya
tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang mikro.
● Spektroskopi IR
Studi mengenai interaksi antara energi cahaya dan materi, dimana energi yang dipancarkan
berasal dari sinar infra merah
Atau suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang
berada pada daerah panjang gelombang 0,75–1.000 μm atau pada bilangan gelombang
13.000–10 cm-1 dengan menggunakan suatu alat yaitu Spektrofotometer Inframerah.
● Spektrofotometer IR
Instrumen yang digunakan untuk mengukur penyerapan radiasi inframerah pada berbagai
panjang gelombang.

20. Pada Alat Spektrofotometer IR
(2-50 µm/4000-200 cm-1)

21. Dimana :
h : tetapan Planck (6,6242 x 10-27 erg det)
ʋ : frekuensi (Hz atau cm-1)
c : kecepatan cahaya (3 x 1010 cm dt-1)
λ : panjang gelombang (cm)
(v) : angka/bilangan gelombang (cm-1)
Bila radiasi infra merah dilewatkan melalui suatu cuplikan, maka molekul-molekulnya dapat
menyerap (mengabsorpsi) energi dan terjadilah transisi diantara tingkat vibrasi (ground
state) dan tingkat vibrasi tereksitasi (excited state).

22. Transisi dari tingkat energi vibrasi yang lebih rendah menuju tingkat
energi vibrasi yang lebih tinggi dan disertai transfer energi dari
sumber radiasi terhadap atom

23. HUKUM HOOKE

24. Macam-Macam Vibrasi
1. Vibrasi Regangan (Streching)
Dalam vibrasi ini, atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya
sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak
berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu:

25. Macam-Macam Vibrasi
2. Vibrasi Bengkokan (Bending)
Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar,
maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan yang dapat menyebabkan perubahan
sudut ikatan. Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu :

30. INSTRUMENTASI SPREKTOMETER
INFRAMERAH

31. Diagram Skematik dari Spektrometer IR

32. (radiasi maksimum 7100/cm)
(radiasi maksimum 5500/cm)
(radiasi maksimum lebih rendah dari gloer dan glober)

33. dan padatan

38. THANK YOU
DO YOU
ANY
QUESTION?