RADIASI ELEKTROMAGNETIK (REM)

A.    Radiasi elektromagnetik (REM)

Radiasi elektromagnetik adalah energi yang dipancarkan menembus ruang dalam bentuk gelombang-gelombang. Untuk menggambarkan sifat-sifat REM, digunakan 2 teori yang saling melengkapi yaitu teori panjang gelombang dan teori korpuskuler. Teori panjang gelombang digunakan untuk menerangkan beberapa parameter REM yang berupa kecepatan, frekuensi, panjang gelombang, dan amplitude, dan tidak dapat menerangkan fenomena-fenomena yang berkaitan dengan serapan atau emisi dari tenaga radiasi. Untuk proses ini, maka diperlukan teori korpuskuler yang menyatakan bahwa radiasi elektromagnetik sebagai partikel yang bertenaga yang disebut foton. Tenaga foton berbangding langsung dengan frekuensi radiasi.

Ada 2 teori yang digunakan :

            1. Teori panjang gelombang dan kecepatan

REM juga dicirikan dengan frekuensi (banyaknya daur.lingkar lengkap tiap detik). Radiasi dengan frekuensi lebih tinggi mengandung gelombang lebih banyak per detik. Hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi adalah sbb:

v = frekuensi (Hertz)

C = cepat rambat gelombang (3x10⁸ m/s)

λ = panjang gelombang (cm)

2. Teori partikel atau foton

            - Cahaya adalah sumber energi

            - REM dipancarkan dalam bentuk paket-paket energi yang menyerupai partikel yang disebut foton atau kuantum. Energi suatu foton memiliki hubungan sebagi berikut :

             

      E=hv

E = energi foton

H = tetapan Planck

             

Suatu molekul memiliki panjang gelombang sendiri-sendiri. Panjang gelombang suatu molekul memiliki panjang gelombang yang tetap untuk terjadinya absorbansi yang maksimum.

B.       Zat – Zat Pengoksidasi

     Penyerapan sinar tampak atau ultraviolet oleh suatu molekul dapat menyebabkan terjadinya eksitasi molekul tersebut dari tingkat energy dasar ke tingkat energy yang lebih tinggi. Proses ini melalui dua tahap:

     Tahap 1 : M + hv → M*

     Tahap 2 : M* → M + heat

Umur molekul yang tereksitasi M* ini sangat pendek (10^-8-10^-9 detik) dan molekul kembali ke tingkat dasar lagi M. Proses ini disebut reaksi fotokimia.

            Tiga jenis transisi electron, yaitu:

1.      Zat pengoksdasi yang mengandung electron p, σ, dan n

Zat pengoksdasi yang mengandung electron p, σ, dan n meliputi molekul/ion organic juga sejumlah ion anorganik. Semua senyawa organic mampu mengabsorbsi cahaya, sebab semua senyawa organic mengandung electron valensi yang dapat dieksitasi ke tingkat energy yang lebih tinggi.  Energy eksitasi untuk electron membentuk ikatan tunggal adalah cukup tinggi sehingga pengabsorsiannya terbatas pada daerah ultra violet vakum (λ <185 nm), di mana komponen-komponen atmosfer juga mengabsorbsi secara kuat.

2.      Absorbsi yang melibatkan electron d dan f

Kebanyakan ion – ion logam transisi mengabsorbsi radiasi di daerah spectrum ultra violet atau sinar tampak. Untuk deret lantanida dan aktinida, proses pengabsorbsian menyebabkan transisi electron 4f dan 5f. Sedangkan untuk deret pertama dan kedua logam transisi menyebabkan transisi electron 3d dan 4d.

3.      Absorbsi perpindahan muatan (Charge-Transper Absorption)

Zat – zat yang menunjukkan absorbs perpindahan muatan sangat penting, karena absorbtivitas molarnya sangat besar (Smax > 10.000). Hal ini meningkatkan kesensitipan pendekatan dan penentuan zat-zat pengabsorbsi. Beberapa komplek anorganik memperlihatkan absorbs perpindahan muatan dan karenanya disebut komplek perpindahan muatan (Charge-transfer complexes). Contoh yang umum dari komplek tersebut adalah komplek – komplek besi (III) tiosianat dan fenolat, besi (II) o-penantrolina, komplek molekul yodium yodida, dan komplek fero-feri sianida yang berwarna biru Prussia.

C.      Kromofor

Tabel 1.1 memperlihatkan kromofor organic yang umum dan perkiraan lokasi absorbs maksimumnya. Data ini hanya dapat memberikan petunjuk kasar untuk identifikasi gugus fungsional, karena posisi maksimal juga dipengaruhi oleh pelarut dan struktur molekul kromofor.

Pengaruh Konjugasi Kromofor

            Dalam orbital molekul, electron p dianggap terdelokalisasi oleh proses konjugasi, artinya electron p dapat berpindah tempat di dalam molekul. Pengaruh delokalisasi ini menurunkan tingkat energy orbital p* dan membuatnya kurang bersifat antibonding. Akibatnya absorbs maksimum digeser ke panjan gelombang yang lebih besar.

Tabel 1.1 Sifat Absorbsi beberapa Kromofor

kromotor	contoh	pelarut	λmax (nm)	Smax	transisi
alkena	C6H13CH=CH2	n-neptana	177	13000	p®p*
alkuna	C6H11CºC-CH3	idem	178	10000	p®p*
			196	2000	-
			225	160	-
karbonil	CH3COCH3	n-heksana	186	1000	n®σ*
			280	16	n®p*
	CH3COH	idem	180	besar	n®σ*
			293	12	n®p*
karboksilat	CH3COOH	etanol	204	41	n®p*
amida	CH3CONH2	air	214	60	n®p*
azo	CH3N = NCH3	etanol	339	5	n®p*
nitro	CH3NO2	Isooktana	280	22	n®p*
nitroso	C4H9NO	etyleter	300	100	-
			665	20	n®p*
nitrat	C2H6ONO2	dioxan	270	12	n®p*

D.    Auksokrom

Ø  Suatu subtituen pada kromofor yang menghasilkan pergeseran merah

Ø  Ciri auksokrom adalah heteroatom yang langsung terikat pada kromofor, misalnya : CH₃O^-, Cl^-, OH^-, NH₂.

Ø  Contoh : pada konjugasi pasangan electron bebas pada atom nitrogen dari enamina akan mengeser serapan maksimum dari harga ikatan ganda terisolasi pada 190nm ke 230nm. Subtituen nitrogen adalah auksokrom. Suatu auksokrom akan memperpanjang kromofor dan menghasilkan suatu kromofor baru.

Pergeseran merah atau efek batokromik merupakan pergeseran serapan maksimum ke panjang gelombang lebih panjang. Hal ini dapat disebabkan oleh perubahan pelarut atau adanya suatu auksokrom. Geseran ke panjang gelombang yang lebih panjang mencerminkan fakta bahwa electron dalam suatui system tergabung (terkonjugasi) kurang kuat terikat daripada dalam suatu system tak tergabung.

Pergeseran biru atau efek hipokromik merupakan pergeseran ke panjang gelombang lebih pendek. Hal ini disebabkan oleh perubahan pelarut atau adanya konjugasi dari electron pasangan bebas pada atom nitrogen anilia dengan system ikatan π cincin benzene dihilankan dengan adanya protonasi. Anilia menyerap pada 230nm ( ε 8600) tetapi dalam larutan asam puncak utamanya hamper sama dengan benzene yaitu 203nm ( ε 7500), terjadi pergeseran biru.

Efek hiperkromik→kenaikan dalam intensitas serapan

Efek hipokromik→penurunan dalam intensitas serapan

Berkas radiasi dikenakan pada cuplikan dan intensitas radiasi yang ditransmisikan diukur. Radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas dari berkas radiasi yang ditransmisikan bila spesies penyerap tidak ada dengan intensitas yang ditransmisikan bila spesies penyerap ada. Kekuatan radiasi dari berkas cahaya sebanding dengan jumlah foton per detik yang melalui satu satuan luas penampang. Jika foton yang mengenai cuplikan tenaga yang sama dengan yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga, maka serapan dapat terjadi.

Tingkat kejadian absorbsi tergantung pada:

Ø  Jarak yang diarungi radiasi melewati larutan itu

Ø  Panjang gelombang radiasi

Ø  Sifat dasar spesies molekul dalam larutan.

E.       Instrumen Untuk Pengukuran Absorbsi Di Daerah Ultra Violet

Jenis-jenis instrument untuk pengukuran absorbs.

1.      Tabung Nessler

Tabung nessler adalah tabung gelas besar yang dasarnya rata dengan ukuran tinggi 175-200 mm dan garis tengah 25-32 mm dan garis tengah 21-25 mm.

2.      Kolorimeter Dubosq

Kolorimeter dubosq menggunakan prinsip yang serupa dengan tabung nessler yaitu membandingkan warna lautan analit dengan warna larutan standar. Akan tetapi, suatu alat pembanding yang dilengkapi teropong disunakan di dalam kolorimeter dubosq.

3.      Fotokolorimeter

Fotokolorimeter berguna untuk penentuan konsentrasi larutan berwarna seperti metode sebelumnya. Akan tetapi, alat yang digunakan di sini mempunyai komponen-komponen yang lebih rumit dari kolorimeter dubosq.