makalah analisis biomaterial
DESCRIPTION
TEKNOBIOMEDIK, KULIAH ANALISIS BIOMATERIAL, BIOMATERIALTRANSCRIPT
ABSTRAK
Spektrofotometri merupakan alat
untuk mengukur transmitan atau absorban
suatu sampel sebagai fungsi panjang
gelombang yang telah banyak digunakan
khususnya pada laboratorium optik karena
metode analisa di dasarkan pada
pengukuran serapan sinar monokromatis
oleh suatu lajur larutan berwarna pada
panjang gelombamg spesifik dengan
menggunakan monokromator prisma atau
kisi difraksi dengan detektor fototube.
Dalam percobaan yang telah di lakukan,
spektrofotometer yang di gunakan
memiliki sumber cahaya monokromatis
(Laser He-Ne) dan photodetector. Larutan
sampel yang digunakan dalam percobaan
adalah larutan gula C12H22O11 . Perhitungan
dengan hasil dari percobaan dilakukan
berdasarkan pada hukum Lambert-Beer
dimana tegangan diasumsikan sebagai It
(Intensitas sinar yang diterima
photodetektor).
Kata kunci : Spektrofotometri, Laser He-
Ne, Larutan gula C12H22O11.
PENDAHULUAN
Spektrofotometri merupakan suatu
metoda analisa yang didasarkan pada
pengukuran serapan sinar monokromatis
oleh suatu lajur larutan berwarna pada
panjang gelombamg spesifik dengan
menggunakan monokromator prisma atau
kisi difraksi dengan detektor fototube.
Spektrofotometer adalah alat untuk
mengukur transmitan atau absorban suatu
sampel sebagai fungsi panjang gelombang.
Sedangkan pengukuran menggunakan
spektrofotometer ini, metoda yang
digunakan sering disebut dengan
spektrofotometri. Spektrofotometri dapat
dianggap sebagai perluasan suatu
pemeriksaan visual dengan studi yang
lebih mendalam dari absorbsi energi.
Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur
pada berbagai panjang gelombang dan
dialirkan oleh suatu perekam untuk
menghasilkan spektrum tertentu yang khas
untuk komponen yang berbeda.
Absorbsi sinar oleh larutan
mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu :
A = log ( Io / It ) = a b c
Keterangan :
Io = Intensitas sinar datang
It = Intensitas sinar yang diteruskan
a = Absorptivitas
b = Panjang sel/kuvet
c = konsentrasi (g/l)
A = Absorban
Spektrofotometri merupakan bagian
dari fotometri dan dapat dibedakan dari
filter fotometri sebagai berikut :
1. Daerah jangkauan spektrum
Filter fotometer hanya dapat
digunakan untuk mengukur serapan sinar
tampak (400-750 nm). Sedangkan
spektrofotometer dapat mengukur serapan
di daerah tampak, UV (200-380 nm)
maupun IR (> 750 nm).
2. Sumber sinar
Sesuai dengan daerah jangkauan
spektrumnya maka spektrofotometer
menggunakan sumber sinar yang berbeda
pada masing-masing daerah (sinar tampak,
UV, IR). Sedangkan sumber sinar filter
fotometer hanya untuk daerah tampak.
3. Monokromator
Filter fotometer menggunakan
filter sebagai monokrmator. Tetapi pada
spektro digunakan kisi atau prisma yang
daya resolusinya lebih baik.
4. Detektor
- Filter fotometer menggunakan detektor
fotosel
- Spektrofotometer menggunakan tabung
penggandaan foton atau fototube.
Komponen utama dari
spektrofotometer yaitu :
1. Sumber cahaya
Untuk radisi kontinu :
- Untuk daerah UV dan daerah tampak :
- Lampu wolfram (lampu pijar)
menghasilkan spektrum kontiniu pada
gelombang 320- 2500 nm.
- Lampu hidrogen atau deutrium (160 -375
nm)
- Lampu gas xenon (250-600 nm)
Untuk daerah IR
Ada tiga macam sumber sinar yang dapat
digunakan :
- Lampu Nerst,dibuat dari campuran
zirkonium oxida (38%) Itrium oxida
(38%) dan erbiumoxida (3%)
- Lampu globar dibuat dari silisium
Carbida (SiC).
- Lampu Nkrom terdiri dari pita nikel
krom dengan panjang gelombang 0,4 – 20
nm
- Spektrum radiasi garis UV atau tampak :
- Lampu uap (lampu Natrium, Lampu
Raksa)
- Lampu katoda cekung/lampu katoda
berongga
- Lampu pembawa muatan dan elektroda
(elektrodeless dhischarge lamp)
- Laser
2. Pengatur Intensitas
Berfungsi untuk mengatur
intensitas sinar yang dihasilkan oleh
sumber cahaya agar sinar yang masuk
tetap konstan.
3. Monokromator
Berfungsi untuk merubah sinar
polikromatis menjadi sinar
monokromatis sesuai yang dibutuhkan
oleh pengukuran
Macam-macam monokromator :
- Prisma
- kaca untuk daerah sinar tampak
- kuarsa untuk daerah UV
- Rock salt (kristal garam) untuk daerah
IR
- Kisi difraksi
Keuntungan menggunakan kisi :
- Dispersi sinar merata
- Dispersi lebih baik dengan ukuran
pendispersi yang sama
- Dapat digunakan dalam seluruh
jangkauan spektrum
4. Kuvet
Pada pengukuran di daerah sinar
tampak digunakan kuvet kaca dan daerah
UV digunakan kuvet kuarsa serta kristal
garam untuk daerah IR.
5. Detektor
Berfungsi untuk merubah sinar
menjadi energi listrik yang sebanding
dengan besaran yang dapat diukur.
Syarat-syarat ideal sebuah detektor :
- Kepekan yang tinggi
- Perbandingan isyarat atau signal
dengan bising tinggi
- Respon konstan pada berbagai
panjang gelombang.
- Waktu respon cepat dan signal
minimum tanpa radiasi.
- Signal listrik yang dihasilkan harus
sebanding dengan tenaga radiasi.
Macam-macam detektor :
- Detektor foto (Photo detector)
- Photocell
- Phototube
- Hantaran foto
- Dioda foto
- Detektor panas
6. Penguat (amplifier)
Berfungsi untuk memperbesar arus
yang dihasilkan oleh detektor agar dapat
dibaca oleh indikator.
7. Indikator
Dapat berupa :
- Recorder
- Komputer
Laser He – Ne merupakan salah satu
tipe laser dimana medium aktif dari laser
ini adalah gas helium neon. Laser He-Ne
sering digunakan dalam bidang optik
dikarenakan compact, portable dan mudah
digunakan sebagai sumber cahaya yang
terlihat untuk berbagai keperluan seperti
penilitian.
Laser Helium Neon
Mekanisme populasi inverse pada
laser He-Ne meliputi kombinasi dari
tumbukan electron He dengan taranfer
electron dari helium ke neon.
Perbandingan campuran gas ini berkisar
90% helium dan 10% neon. Senyawa
gabungan gas helium dan neon
ditempatkan pada rongga tertutup,
resonant cavity, yang diapit oleh dua buah
cermin. Salah satu cermin memantulkan
berkas foton secara sempurna dan yang
lainya memantulkan sebagian. Pemantulan
dari cermin ini berfungsi untuk
memperkuat cahaya laser. Ketika terjadi
proses penembakan gas, electron akan
terakslerasi turun dari tabung yang
kemudian akan menumbuk atom helium,
sehingga atom tersebut akan tereksitasi ke
tingkat energi yang lebih tinggi.
Gula
Gula merupakan karbohidrat
sederhana yang menjadi sumber energi dan
komoditi perdagangan utama. Gula paling
banyak diperdagangkan dalam bentuk
kristal sukrosa padat. Gula digunakan
untuk mengubah rasa menjadi manis dan
keadaan makanan atau minuman. Gula
sederhana, seperti glukosa (yang
diproduksi dari sukrosa dengan enzim atau
hidrolisis asam), menyimpan energi yang
akan digunakan oleh sel. (Wikipedia :
2011)
METODOLOGI PENELITIAN
Bahan
Bahan yang digunakan dalam
percobaan ini antara lain: akuades dan gula
pasir.
Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam
percobaan ini antara lain: seperangkat laser
He-Ne, voltmeter digital, timbangan
digital, kuvet, tabung reaksi, lem cair dan
seperangkat photodetector.
Cara Kerja
1.Perangkat laser He-Ne dan photodetector
yang telah terhubung dengan voltmeter
disusun sedemikian rupa hingga berkas
laser yang timbul dapat jatuh tepat di
sensor photodetector.
2. Kuvet dibersihkan sebersih mungkin
kemudian diletakkan tepat diantara
perangkat laser dan photodetector dan
diusahakan berkas laser melewati tepat
pada badan kuvet dan tidak berubah-ubah
posisinya (kami gunakan lem untuk
melekatkan kuvet).
3. Nyalakan laser, kemudian hitung nilai
voltase pada voltmeter pada keadaan kuvet
kosong.
4. Buat larutan akuades dan gula pada
tabung reaksi sebanyak 10 jenis beda
konsentrasi, mulai dari larutan dengan 0,5
gram gula hingga 5 gram gula yang diukur
menggunakan timbangan digital.
5. Masukkan tiap larutan secara bergantian
pada kuvet untuk diambil nilai
absorbansinya, mulai dari konsentrasi
terkecil hingga terbesar dan pembacaan
nilai pada voltmeter diambil yang terbesar.
6. Kemudian berdasarkan Hukum
Lambert-Beer, yaitu :
A = log ( Io / It ) = a b c
Keterangan :
Io = Intensitas sinar datang
It = Intensitas sinar yang diteruskan
a = Absorptivitas
b = Panjang sel/kuvet
c = konsentrasi (g/l)
A = Absorban
Maka akan didapatkan besarnya nilai a
(absortivitas). Artinya, konsentrasi
semakin tinggi maka absorbansi yang
dihasilkan semakin tinggi, begitupun
sebaliknya konsentrasi semakin rendah
jika nilai absorbansinya semakin rendah
pula.
HASIL
Panjang kuvet = 1,4 cm
V ( kuvet berisi air ) = 17,79 cm
Volume air = 15 ml
Mr gula = 342
Konsentr
asi
sampel
(C)
dalam
Mol/liter
Intensi
tas
sinar
datang
(Io)
dalam
volt
Intensit
as sinar
yang
diterusk
an (It)
dalam
volt
Absorba
nsi (A)
0,0974 17,79 17,79 0
0,1949 17,79 17,80 -0,00024
0,2924 17,79 17,81 -0,00048
0,3898 17,79 17,80 -0,00024
0,4873 17,79 17,80 -0,00024
0,5847 17,79 17,80 -0,00024
0,6822 17,79 17,80 -0,00024
0,7797 17,79 17,79 0
0,8771 17,79 15,81 0,05124
0,9746 17,79 13,85 0,10872
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
f(x) = 0.0834030842834235 x − 0.0288768872067579
Grafik Absorbansi terhadap Konsentrasi
Ab-sorba...
Konsentrasi
Abs
orba
nsi
Y = 0,0834x – 0,0289
m = a.b
a = m/ b = 0,0834/1,4 = 0,0595
Dalam eksperimen yang dilakukan,
cahaya yang diserap diukur sebagai
absorbansi (A) It/I0 atau I0/It (perbandingan
cahaya datang dengan cahaya setelah
melewati materi (sampel) sedangkan
cahaya yang hamburkan diukur sebagai
transmitansi (T), dinyatakan dengan
hukum lambert-beer atau Hukum Beer
yang berbunyi: “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.
Secara eksperimen, hukum Lambert-beer
akan terpenuhi apabila peralatan yang
digunakan memenuhi kriteria-kriteria
berikut:
1. Sinar yang masuk atau sinar yang
mengenai sel sampel berupa sinar
dengan dengan panjang gelombang
tunggal (monokromatis).
2. Penyerapan sinar oleh suatu
molekul yang ada di dalam larutan
tidak dipengaruhi oleh molekul
yang lain yang ada bersama dalam
satu larutan.
3. Penyerapan terjadi di dalam
volume larutan yang luas
penampang (tebal kuvet) yang
sama.
4. Penyerapan tidak menghasilkan
pemancaran sinar pendafluor.
Artinya larutan yang diukur harus
benar-benar jernih agar tidak
terjadi hamburan cahaya oleh
partikel-partikel koloid atau
suspensi yang ada di dalam larutan.
5. Konsentrasi analit rendah. Karena
apabila konsentrasi tinggi akan
menggangu kelinearan grafik
absorbansi versus konsntrasi.
Berdasarkan hasil spektofotometri yang
didapatn ini terlihat bahwa pada grafik
absorbansi terhadap konsentrasi, tidak
didapatkan grafik yang linier. Semakin
tinggi konsentrasi sampel maka intensitas
cahaya yang diteruskan (It) akan semakin
kecil. Hasil yang didapatkan ini tidak
sesuai dengan literatur. adapun faktor-
faktor yang sering menyebabkan kesalahan
dalam menggunakan spektrofotometer
dalam mengukur konsentrasi :
1. Adanya serapan oleh pelarut. Hal
ini dapat diatasi dengan
penggunaan blangko, yaitu larutan
yang berisi selain komponen yang
akan dianalisis termasuk zat
pembentuk warna.
2. Serapan oleh kuvet. Kuvet yang
ada biasanya dari bahan gelas atau
kuarsa, namun kuvet dari kuarsa
memiliki kualitas yang lebih baik.
3. Kesalahan fotometrik normal pada
pengukuran dengan absorbansi
sangat rendah atau sangat tinggi,
hal ini dapat diatur dengan
pengaturan konsentrasi, sesuai
dengan kisaran sensitivitas dari alat
yang digunakan (melalui
pengenceran atau pemekatan).
KESIMPULAN
Alat spektrofotometri sederhana
dengan menggunakan sensor He-
Ne ini adalah alat untuk
menentukan nilai konsentrasi kadar
suatu zat dalam larutan, salah
satunya kadar gula.
Dari percobaan diperoleh konsentrasi
larutan gula dengan persamaan garis
regresi : Y = 0,3926x + 0,0545
Nilai absortivitas : a = m/ b =
0,0834/1,4 = 0,0595
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2011. “Gula”. http://id.wikipedia.org/wiki/Gula diakses pada tanggal 7 Januari 2012. Pukul 18.00 WIB.
Eko. 2010. “SPEKTROFOTOMETRI”. http://ekop07.student.ipb.ac.id/2010/06/19/spektro fotometri/ diakses pada tanggal 7 Januari 2012. Pukul 18.45 WIB.
Giwangkara, E.G. 2007. “Spektrofotometri Infra Merah”. http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_analisis/spektrofotometri_infra_merah/ diakses pada tanggal 7 Januari 2012. Pukul 18.15 WIB.
Keenan R. 1992. Kimia untuk Universitas. Jakarta : Erlangga.
Panji, dkk. 2010. “SPEKTROFOTOMETER”. http://panjicm.wordpress.com/2010/07/15/31/ diakses pada tanggal 8 Januari 2012. Pukul 08.55 WIB.
Ratna, dkk. 2009. “Konsentrasi Larutan”. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-smk/kelas_x/konsentrasi-larutan-2/ diakses pada tanggal 8 Januari 2012. Pukul 09.05 WIB.
Ricci, Ignacio. 2008. “Laser Helium Neon (He-Ne)”. http://magnafandy.wordpress.com/ 2008/06/11/laser-helium-neon-he-%E2%80%93-ne/ diakses pada tanggal 8 Januari 2012. Pukul 09.20 WIB.
Saputra, Yoki Edy. 2009. “Spektrofotometri”. http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/ kimia_analisis/spektrofotometri/ diakses pada tanggal 8 Januari 2012. Pukul 09.35 WIB.