Bismillahirrahmanirrahim. Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh. Alhamdulillah kita lanjutkan diskusi kita di karakterisasi material lanjut.
Kalau di bagian pertama dulu kita sudah membahas tentang teknik difraksi, X-ray diffraction, maka di bagian dua ini kita mau masuk ke spektrofotometri atau spektroskopi. Baca keduanya merefer pada hal yang sama. Kita masuk ke metode spektroskopi.
Pertama kita akan berikan gambaran secara umum spektroskopi ini bagaimana sih. Kemudian di bagian selanjutnya kita masuk ke lebih detail terkait dengan UV-Vis infrared spektroskopi dan juga Fourier transform infrared spektroskopi. Ini gambar intinya spektroskopi itu sesuatu yang berhubungan dengan interaksi sebuah gelombang elektromagnetik dengan materi, dengan meters, atom dan molekul. Bagaimana interaksinya? Ada elektronik, ada vibrasi, ada rotasi.
Kita akan bahas lebih jauh di depan. Oke, spektroskopi mempelajari interaksi, yang dipelajari adalah interaksi antara apa? Antara gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang tertentu, rentang panjang gelombang tertentu. dengan materi memperoleh interaksi antara materi dengan gelombang elektromagnetik pada rentang terdiri berarti kita mempunyai sebuah meters disini contohnya metersnya ini kita berikan gelombang elektromagnetik kita sinari misalnya awalnya saya memiliki intensitas 1000, 1000 foton maka kemungkinannya ada 3 sebagian foton tadi akan dipantulkan kita sebut sebagai reflected maka teknik karakterisasi yang menggunakan pantulan ini kita sebut sebagai reflectance spektroskopi, tapi disini kita akan membahas lebih dalam sebagian lagi cahaya ini masuk dan berinteraksi dengan materi maka dia diserap atau hilang disini ya, kita sebut sebagai absorbansi atau serapan sesuatu foton tadi diserap maka absorbans spektroskopi tekniknya namanya diantara yang dipantulkan dan diserap ini ada sisanya yang diteruskan kita sebut ini sebagai transmisasi, yang ditransmit yang diteruskan ini sebagai transmitten spektrum spok maka hubungannya adalah seperti bom Kirchhoff di listrik ini juga sama, kalau saya memiliki seribu foton gelombang elektromagnetik, misalnya yang diteruskan ada 600, yang dipantulkan ada 250 pastinya bagaimana? pastinya yang berinteraksi dengan materi ini Sorban sini, selisihnya ya, 1000, tadi 250 dipantulkan, 600 diteruskan, maka yang diabsorb atau diserap ya, 150, oke.
Di awal dan akhir sama, jumlah kuotan di awal, jumlah kuotan di akhir. Oke, makanya kita sebut sebagai intensitas mula-mula, sama dengan intensitas yang dipantulkan. Ditambah intensitas yang diserap, ditambah intensitas yang diteruskan.
Jadi itu secara sederhana konsep dasarnya seperti ini. Saya yang masuk, kemungkinannya semua ada tiga. Refleksi, absorpsi, atau transmisi.
Kepala satu persatu. Interaksi antara materi dengan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik itu apa sih?
Pada rentang panjang gelombang tertentu itu rentangnya berapa sih? Ini rumah elektronik, rumah elektrik, kita pelajari di fisika dasar 2 ya, adalah osilasi dari medan listrik, elektrik pil, dan medan magnet. Medan listrik dan medan magnet ini saling tegak lurus, 90 derajat. Yang bergerak, arah geraknya kemana? Tegak lurus E dan tegak lurus B.
Jadi osilasi medan listrik dan medan magnet yang merampat melalui ruang. Tentu saja dia membawa energi. Energinya dibawa oleh gerombak ini tersebut. Nah, rantang panjang gelombang berapa saja radiasi elektromagnetik itu? Panjang sekali dari yang energinya paling rendah, gelombang radio, kira-kira panjang gelombangnya 1 meter, sampai yang energinya paling tinggi, sinar gamma.
Nah, yang dipakai untuk spektroskopi tidak semuanya. Kita hanya menggunakan rentang yang sangat kecil. Yang utama tentu saja adalah cahaya tampak. Cahaya tampak itu spektrum yang kecil sekali.
Cahaya yang bisa dilihat oleh mata manusia. Yaitu dari 400 nanometer sampai 700 nanometer. Kita sebut sebagai visible.
Di bawah 400 nanometer, artinya panjang gelombangnya lebih kecil, energinya lebih besar, kita memiliki UV, ultraviolet. ultraviolet ini rentangnya sangat banyak jadi kita biasanya memakai yang ultraviolet yang dekat dengan visible saja yang kita sebut sebagai normal UV kalau di sini vacuum UV ini energinya sangat tinggi berbahaya untuk manusia jadi biasanya hanya bagian yang UV biasa bukan yang vacuum kita sebut sebagai ultraviolet Di sisi lain, ada juga yang panjang gelombangnya di bawah sayamira. Kita sebut bagi inframira, infrahid. Ini kita pakai untuk spektroskop.
Maka kita kenal ada namanya UV-Vis, ada VisNir, ada IR spektroskopi. Itu menggunakan panjang gelombang antara IR, visible, dan ultraviolet. Yang lain ada tidak, Pak? Ada X-ray.
Ini juga ada XPS X-ray. apa B-nya? nggak tahu, saya lupa X-ray apa-apa spektroskopi itu juga menggunakan sinar X tapi dalam kasus ini kita tidak mempelajari kita batasi hanya di UV, BIS, dan infrared kita kembali lagi ya tadi adalah materi materi kita sudah tahu, kita sudah belajar di fisika material interaksi-interaksinya apa sih? ya ini, tiga ini bisa refleksi bisa absorpsi bisa transmisi kita bahas satu persatu transmisi, transmittance itu apa?
transmittancy bahasa Inggrisnya transmittance ini mengkuantifikasi besarnya persentase intensitas radiasi yang diteruskan setelah dia melalui sebuah material. Saya mempunyai radiasi di sini. Kita memiliki radiasi awalnya yang merah ini, I0.
Yang dimaksud transmitansi adalah yang diteruskan. Ini yang diteruskan adalah IT IT, transmitansi Terhadap apa? Terhadap mula-mula Terhadap I0 Misalnya tadi kita pakai mula-mula Yang ditransmitasikan adalah 600 Mula-mulanya adalah 1000 Maka transmitansinya 0,6 Atau persentenya adalah 60% Yang disebut sebagai transmitansi T transmittan adalah intensitas yang ditransmit. IT dibagi intensitas mula-mula atau intensitas awal. Atau dalam kata lain kalau kita menyatakan sebagai persentase maka kita punya persente.
Persente adalah IT kali 0, maka IT dibagi 0 kalikan 100%. Nah ini transmittan sini memiliki nilai maksimum 100, minimum 0. Atau juga dia memiliki nilai di antara kedua. Contoh tipikal transmitansi. Apa? Anda bisa bayangkan sesuatu yang meneruskan cahaya apa?
Kaca. Kaca ini kaca umumnya adalah berbuat dari soda lime glass. Ini kaca, dia meneruskan panjang gelombang.
Kita lihat di sini, sisi sumbu Y-nya adalah transmitansi persente, sumbu X-nya adalah panjang gelombang. Maka kita lihat di sini. Panjang ke lombang 300 mungkin ya? 300 ke bawah ternyata.
Yang diteruskan berapa? 0. Artinya semuanya diserap oleh si kaca tadi. Ini panjang gelombang UV. Visible di mana? 400 sampai 700. Ini kita lihat kaca untuk panjang gelombang visible bagaimana?
Meneruskan. Hampir 90% cahaya yang diterimanya dalam rentang cahaya tampak diteruskan. Maka kita bisa lihat kaca itu transparan.
Warna merah, kuning, hijau, biru. Dari seberang kaca kita bisa lihat. Tetapi kita lihat di sini, semakin panjang gelombangnya, 1.000, 1.500, 2.000, 2.500, 2.700, ini menjadi sekitar hanya 30% yang diteruskan.
Ini panjang gelombang apa? Infrared. Pertama ini near, near air. Di sini adalah mid-IR, di sana adalah far-IR.
Di near, kaca ini meneruskan, hampir sama-sama seperti visi. Tapi mulai mid-IR, hanya 30% saja yang diteruskan. Kalau saya memiliki 1000 foton, hanya 300 yang bisa menembus kaca. Bisanya bagaimana? Ya diserap, atau mungkin dibunuh.
Maka kita sebut ada namanya efek rumah kaca. Efek rumah kaca bagaimana? Gas-gas yang tadi ya, dia menahan radiasi inframerah. Sehingga seolah-olah seperti di kaca. Misalnya kita di kantor yang tembok-tembok sisinya terbuat dari kaca kan, sinar matahari semuanya bisa masuk.
Tetapi panas yang dihasilkan di dalam ruangan tadi tidak bisa keluar. Kenapa? Karena terhalang ini transmisinya cuma 30%.
Jadi semakin lama akan semakin panas. Kalau tanpa, itu asal-muasal istilah efek rumah kerja. Itu ya transmisian C.
Nah selanjutnya adalah absorbansi. Absorbansi ini mengkuantifikasi besarnya yang diserap. Kalau tadi adalah IT dibagi I0, sekarang IA.
Dibagi I0. Ini yang kita sebut sebagai absorbansi. Tapi absorbansi log.
Absorbansi ini relatif sulit untuk diukur secara langsung. Kita menyorotkan cahaya. Misalnya saya menyorot cahaya di sini, kan saya bisa ukur intensitas awalnya berapa?
Oh, seribu. Intensitas yang diterima di sini berapa? Ini saya memiliki detektor.
Ternyata 600. Ini kan kita bisa mengukur. Yang diteruskan 600. Berarti yang kira-kira yang diserap dan direfleksikan berapa? 400. Kalau absorbansi bagaimana kita bisa mengukur di sini?
Berapa sih yang diserap? Susah. Maka untuk mengukur absorbansi ini tidak bisa dilakukan secara langsung. Tetapi secara tidak langsung. Kita dapat hitung melalui nilai transmitansi.
dalam berbagai situasi kita bisa mengabaikan I yang direfleksikan. Ini R-nya kecil, R. Sehingga kalau tadi adalah I0 itu sama dengan I yang direfleksikan, ditambah I yang di-absorb, ditambah I yang di-transmit. Ini kita sementara kita abaikan dulu. Tidak ada yang direfleksikan.
Kenapa seperti itu nanti kita bahas selanjutnya. I0 sama dengan Ia plus It Kalau Ia, ya sama dengan I0 dikurangi It Kita dapatkan Oke, kalau masing-masing saya bagi dengan I0, jadi sisi kanan saya bagi dengan I0, sisi kiri juga saya bagi dengan Maka saya dapatkan Ia per I0 sama dengan I0 per I01 Dikurangi It per I0 Nah, ini kita Kemarin tahu IT per I0 apa? T.
Kemarin tadi. IA per I0 sama dengan 1 minus T. Maka kita definisikan. Ada yang namanya besaran, namanya absorbansi.
Besarnya adalah A. Tadi kita tahu ada besaran persen T. Ini ada satu lagi besaran namanya A.
Apa itu definisinya? Adalah logaritmik dari IA per I0. dari Ia per I0.
Atau log, tadi Ia per I0 apa? 1 minus It per I0. Maka 1 di log berapa? 0. Ini minus It per I0 di log bagaimana?
Minus log It per I0. Atau It per I0 tadi adalah T, maka bisa menjadi minus log T. Hubungan A dan T. Itu A sama dengan minus log T. Kalau persen T, kita cuma tahu persen T tidak ada T, bagaimana?
Ya, dihitung lagi ulang. Misalnya seperti ini, maka saya, bagaimana? Persen T kali T itu kan kalikan 100 ya. Nah, ini kali 100 per 100 misalnya ya. Ini 100. Bagaimana?
100 minus 100 IT per 0. Ini kan jadinya persent ini. Persent T. Ini jadinya berapa? 2 ya. Log 100 berapa?
2. Kalikan 100 persen ini. 100 persen itu kan 100 per 100. Ini 100 persen. Ya sudah.
100 per 100. 100 ini kalikan 100. 2 minus persen T. Betul nggak? 100 minus persen T.
100 minus persen T. persen T. Maka kalau saya log kan bagaimana? Log. Ini kan log 100 berapa?
2. Log minus T berapa? Minus log persen T. Jadi, saya juga bisa tulis absorbansi adalah 2 minus log persen T. Maka kalau dibalik, kalau mau kita ingin tahu persen T dari data A bagaimana?
Data ulang saja. Persent T sama dengan 10 berpangkat, 2 dikurangi A. Ini bisa interchangeable. Kalau kita punya data persent T, kita bisa menghitung data A. Dan sebaliknya kita punya data A, kita bisa menghitung data persent T.
Grafik asolubansi seperti apa? Seperti ini kira-kira. Sumbu Y-nya adalah asoluban A.
Sobat satuannya apa? Tidak ada satuan. Ini kenapa ya? Karena cuma persentase saja 0 sampai 100%. Eh maaf, log saja, nilai log.
Berarti paling kecil 1. Bagaimana hubungan antara persente dan A? Kalau 100%, hanya berapa? Kalau 100% diteruskan, berarti artinya yang diserap berapa? 0, tidak kebagian. yang diserap adalah 0% yang sepersatunya misalnya 10 nilainya 100% ini kan 1 kalau T nya 1 hanya 0 kalau T nya 0,1 hanya 1, kalau T nya 0,01 hanya 2 0,001 A3 tapi umumnya A itu antaranya 2 sampai 3 jarang yang sampai intensitas 0,001 masih bisa dideteksi oleh detektor jadi nanya berkisar antara 2 atau 3 Sumbu Y tadi A adalah sumbu X adalah panjang kelompok.
Blok antara absorpansi terhadap panjang kelompok. Nah, dari sini kita bisa dapatkan beberapa serapan maksimumnya, lamba maksimumnya berapa. Contoh saya memiliki klorofil. Klorofil A, ini yang spektrum hijau. Ini lambda maksimumnya di titik 430 di sini dan 662. Ini lambda maksimumnya, kita bisa tarik.
Untuk absorpansi maksimumnya itu di... Lambdanya berapa? Oh, ternyata di sini 4, 4, 2. Ini juga sama. Oh, ternyata di sini 6, 6, 2. Oke, maknanya 4, 3, 2. Iklorofil B juga sama. 4, 5, 3 dan 6, 4, 2. Kita sebut sebagai lambda max.
Dimana lambda yang menghasilkan absorpansi paling tinggi. Ini kita bisa digunakan untuk analisis. Contohnya adalah.
selanjutnya nah ini intensitas cahaya dari beberapa pengamatan oleh PIR ternyata dia berkurang secara eksponensial berapa banyak sih yang diserap ini ternyata sebanding dengan eksponensial jadi P yang diteruskan Ada konsentrasi material. Jadi semakin pekat materialnya, semakin banyak zat-zat yang menyerapnya, semakin sedikit yang dikeluarkan. Dan ini hubungannya adalah eksponensial.
Maka log yang ditransmiti. Pagi awal berbanding terbalik dengan seperci. atau dengan kata lain karena lawan dari yang diteruskan ini yang diserap, maka saya bisa tuliskan log A per I 0 banding dengan C semakin pekat konsentrasi klorofil misalnya maka akan semakin banyak yang diserap atau semakin sedikit yang diteruskan, ini kita sebut sebagai birlo di sisi lain Lambert juga melakukan penelitian, ternyata intensitas radiasi juga berkurang secara eksponensial, sama seperti tadi, terhadap seberapa panjang lintasannya.
Jadi log I T per I 0 berbanding terperik dengan se per L. Semakin panjang lintasannya, saya memiliki sampel yang 1 cm, 2 cm, 3 cm, semakin tebal. maka yang diserap akan semakin banyak, yang dituliskan semakin sedikit.
Kita bisa lihat ya, kaca mobil yang tipis, kaca rumah yang tipis 0,2, kan lebih terang di dalam ruangan dibanding kaca yang 0,5 atau 1 cm atau 2 cm. Sama juga seperti itu, ini secara eksponensi. Jadi lambed low bagaimana? Log it per i0 sebanding dengan Seper L atau kalau saya tuliskan log IA per I0 sebanding dengan L. Ini kalau kita gabung keduanya, maka log IA per I0 kita definisikan tadi sebagai apa?
Absorbansi ya. Sebanding dengan C, sebanding dengan L. Tinggal tambahkan saja sebuah konstanta.
C itu adalah konsentrasi dalam satuannya mol per liter atau molar, M besar. L adalah panjang lintasan kuvet rumia, kuvet itu atau senternya itu dibuat 1 cm panjang lintasan. Sedangkan E adalah kita sebut sebagai konstanta molar absorptivitas, seberapa menyerap radiasi sebuah material.
seberapa kuat serapan sebuah material per satu molar per sentimeter berhadap radiasi tertentu. Ini yang kita rangkum dengan hukum Birnambet. Digunakan untuk apa? Untuk mendeteksi konsentrasi. Biasanya di parmasi, farmaseutikal, ilmu-ilmu kesehatan, kimia, kimia terapan, dan sebagainya ini biasanya digunakan untuk menentukan konsentrasi.
Contohnya seperti ini. Kita disuruh menentukan koefisien absorptivitas klorofil. Saya membuat larutan klorofil dalam berbagai konsentrasi.
Konsentrasinya 0,01 milimolar. Ternyata serapan pada panjang gelombang 665-nya sebesar 0,45. Konsentrasinya saya naikkan 0,02. Jadi 1,02.
0,05, 2,25. 0,1, 4,3. Ini kita menggunakan kuvet yang normal, panjangnya 1 cm.
Kita kira berapa sih nilai E dari klorofil? Mular absorptivitasnya. Maka kita bisa gunakan persamaan.
Di A sama dengan epsilon C kali F. Kita punya absorpansi di sini terhadap konsentrasi C. Absorbansi, konsentrasi. Ini kan persamaan garis lurus. A sama dengan sesuatu.
A sebagai fungsi dari C. Maka saya bisa dituliskan E kalikan L kalikan C. Ini kan sama dengan persamaan garis lurus.
X, C-nya berapa? 0 di sini. Maka kita plotkan saja A pada sumbu Y dan C pada sumbu X.
Maka nanti kita akan dapatkan M. Saya plotkan seperti ini. Untuk X 0,01, Y nya 0,45. 0,01, 0,45. Kemudian 0,02, 1,0.
0,02, 0,02. Kemudian 0,05, 2,2. Misalnya seperti itu. 1, 4,38. Saya dapatkan 4 titik.
Ini kan persamaan garis lurus. Maka kalau saya hubungkan di arusnya, garis lurus. Ini tidak.
Exactly garis lurus tidak apa-apa. Ini R-nya cukup besar. Kita bisa lihat di sini. Yang kita bisa hitung adalah M-nya.
Gradienya. Kemiringan dari garis. Bagaimana slope-nya? Jadi X per D-nya.
Kalau Anda masukkan angka ini saja ke Excel misalnya, terus cari trendline, add trendline, linear, nanti akan keluar sendiri. Dari data ini saya muncul peaknya, M of slope-nya adalah 42,99 x 10 bangkat 3 per molar. Maka slope ini apa sih? Ini M. M itu apa?
Sebanding dengan E x L. Slopenya E kali L. Maka epsilon kali L.
Maka epsilon atau molar apsitifitasnya berapa? Slop dibagi L. Ini kita gunakan kuvet normal. Pandangnya 1 cm.
Jadi ini semua dibagi 1 cm. Berapa hasilnya? 42,99 kali 10 pangkat 3 molar per molar per cm.
Ini nilai dari apsitifitas. Kalau kita sudah mengetahui nilai absorptif suatu bahan, maka kita diberi larutan konsentrasi berapapun, kita bisa menentukan konsentrasinya berapa. Misalnya di suatu larutan, hasil uji bibit tertentu, bibit bayam tertentu, yang dikasih nyalir menghasilkan kromofil dalam jumlah banyak. Misalnya satu ternyata dibuat larutan, absorbansinya 4,0.
Berapa berarti ini? Konsentrasinya kira-kira di dalam larutan itu. Bisa tinggal cari. A-nya kita sudah tahu, 4,0. Misalnya, E kita sudah tahu, 42,99 kalau 10,43.
L-nya kita juga tahu, 1 cm. Maka dengan kata lain C bisa dengan mudah ditentukan kita tahu absorbansi dari sebuah larutan C konsentrasinya kita bisa tentukan nah ini yang banyak digunakan di dunia kerja analisis, dunia analitis oke, sejauh ini ada yang perlu ditanyakan mudah-mudahan bisa dipahami dan cukup jelas kalau belum jelas nanti bisa diulang-ulang Kalau tidak ada yang ditanyakan, kita cukupkan dulu sekian. Kita sambung di tema selanjutnya.
Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.