BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG 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 cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang ilmu dimana "cahaya tampak" digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa 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, elektron, fonon, gelombang suara, sinar x dan lain sebagainya. Spektroskopi umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk mengidentifikasi suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat untuk merekam spektrum disebut spektrometer. Spektroskopi juga digunakan secara intensif dalam astronomi dan penginderaan 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. Salah satu jenis spektroskopi adalah spektroskopi fluoresensi atom (AFS). Spektroskopi Fluoresensi merupakan suatu metode yang didasarkan pada penyerapan energi oleh suatu materi sama seperti metode spektroskopi lainnya. Bedanya terletak pada energi yang dibebaskannya setelah terjadi peristiwa pengujaan (eksitasi). Dengan Spektroskopi Fluoresensi, energi yang dipancarkan lebih kecil dari energi untuk eksitasi, karena sebagian energi yang digunakan misalnya untuk getaran (vibrasi), Akibat panjang gelombang untuk eksitasi berbeda dengan panjang gelombng untuk pancaran (emisi) dan perubahan panjang gelombang.

2 B. TUJUAN Tujuan dari makalah ini untuk mengetahui pengertian dari Spektroskopi Fluoresensi, alat yang digunakan, prinsip penggunaannya, manfaat (penerapan), dan kelebihan serta kekurangan dari Spektroskopi Fluoresensi. C. RUMUSAN MASALAH 1. Pengertian dari Spektroskopi Fluoresensi 2. Alat yang digunakan Spektroskopi Fluoresensi 3. Prinsip Spektroskopi Fluoresensi 4. Manfaat dari Spektroskopi Fluoresensi 5. Kelebihan serta kekurangan dari Spektroskopi Fluoresensi.

3 BAB II PEMBAHASAN 1. Pengertian Fluoresensi adalah emisi cahaya setelah penyerapan sinar ultraviolet (UV) atau cahaya tampak oleh molekul fluoresensi atau substruktur disebut fluorophore. Dengan demikian, fluorophore menyerap energi dalam bentuk cahaya pada panjang gelombang spesifik dan membebaskan energi dalam bentuk cahaya yang dipancarkan pada panjang gelombang yang lebih tinggi. Fluoresensi adalah proses pemancaran radiasi cahaya oleh suatu materi setelah tereksitasi oleh berkas cahaya berenergi tinggi. Emisi cahaya terjadi karena proses absorbsi cahaya oleh atom yang mengakibatkan keadaan atom tereksitasi. Keadaan atom yang tereksitasi akan kembali keadaan semula dengan melepaskan energi yang berupa cahaya (deeksitasi). Fluoresensi merupakan proses perpindahan tingkat energi dari keadaan atom tereksitasi (S1 atau S2) menuju ke keadaan stabil (ground states). Proses fluoresensi berlangsung kurang lebih 1 nano detik sedangkan proses fosforesensi berlangung lebih lama, sekitar 1 sampai dengan 1000 mili detik. 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. Spektroskopi Fluoresensi Atom. Pada metode ini seperti pada spektroskopi absorpsi atom untuk membentuk partikel-partikel atom diperlukan nyala api. Energi radiasi yang diserap oleh partikel atom akan dipancarkan kembali ke segala arah sebagai radiasi fluoresensi dengan panjang gelombang yang karakteristik. Sumber radiasi ditempatkan tegak lurus terhadap nyala api sehingga hanya radiasi fluoresensi yang dideteksi oleh detektor setelah melalui monokromator. Intensitas radiasi fluoresensi ini berbanding lurus dengan konsentrasi unsur.

4 2. Alat yang digunakan Dalam metode spektroskopi Fluoresensi ini, alat yang digunakan disebut dengan Spektrofotometer Fluoresensi. Komponen-komponen yang penting dari suatu instrumen untuk pengukuran flourosensi ditunjukan dalam gambar di bawah ini, perhatikan bahwa komponen (sumber, monokromator, dan sebagainya) yang sama terdapat juga dalam spektrofotometer. Berikut adalah instrumennya : Dasar set-up untuk sebuah alat untuk mengukur kondisi mapan fluoresense ditampilkan pada Gambar 7.6.

5 Terdiri dari sumber cahaya (biasanya xenon atau lampu merkuri), sebuah monokromator / atau filter untuk memilih panjang gelombang eksitasi; tempat sampel; detektor, yang mengubah cahaya yang dipancarkan ke listrik sinyal, dan unit untuk pembacaan data dan analisis. 3. Prinsip Spektroskopi Fluoresensi Prinsip-prinsip umum dapat diilustrasikan dengan diagram Jablonski (Veberg, 2006),seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.1. Menurut diagram Jablonski (Gambar 7.1), energi emisi lebih rendah dibandingkan dengan eksitasi. Ini berarti bahwa emisi fluoresensi yang lebih tinggi terjadi pada panjang gelombang dari penyerapan (eksitasi). Perbedaan antara eksitasi dan panjang gelombang emisi dikenal sebagai pergeseran Stoke. Langkah pertama (i) adalah eksitasi, di mana cahaya diserap oleh molekul, yang ditransfer ke keadaan tereksitasi secara elektronik yang berarti bahwa sebuah elektron bergerak dari keadaan dasar singlet, S 0, ke keadaan singlet tereksitasi S 1. Ini diikuti dengan relaksasi getaran atau konversi internal (ii), dimana molekul ini mengalami transisi dari elektronik atas ke yang lebih rendah S 1, tanpa radiasi apapun. Akhirnya, emisi terjadi (iii), biasanya 10-8 detik setelah eksitasi, ketika

6 kembali elektron kekeadaan dasar lebih stabil, S 0, memancarkan cahaya pada panjang gelombang yang sesuaidengan perbedaan energi antara kedua negara elektronik. Dalam molekul, masing-masing kondisi elektronik memiliki beberapa kondisi bagian getaran terkait. Dalam keadaan dasar, hampir semua molekul menempati tingkat vibrasi terendah. Dengan eksitasi dengan sinar UV atau terlihat, adalah mungkin untuk mempromosikan molekul yang tertarik ke salah satu tingkat getaran beberapa tingkat tereksitasi secara elektronik yang diberikan. Ini berarti bahwa emisi fluoresensi tidak hanya terjadi pada satu panjang gelombang tunggal, melainkan melalui distribusi panjang gelombang yang sesuai untuk transisi vibrasi beberapa sebagai komponen dari transisi elektronik tunggal. Inilah sebabnya mengapa eksitasi dan spektrum emisi diperoleh untuk menggambarkan secara rinci karakteristik molekul fluoresensi. 4. Penerapan dari Spektroskopi Fluoresensi Hanya sedikit ion anorganik yang berpendar, yang paling dikenal adalah ion uranil, UO Umumnya alanisis fluorometrik melibatkan molekul organik. Ada beberapa senyawa kelat logam yang berpendar yang memberikan metode yang peka untuk beberapa ion logam. Seringkali kelat logam diekstraksi dari dalam larutan berair menjadi suatu pelarut organik sebelum pengukuran, suatu proses dan sekaligus memisahkannya dari ion-ion pengganggu dan mengkonsentrasikan spesies yang berpendar. Misalnya, banyak terdapat reagensia flourometrik untuk aluminium dan berilium. Logam-logam yang lebih berat seperti Fe 2+, Co 2+, Ni 2+ dan Cu 2+ sebaliknya cenderung mematikan flourosens yang diperagakan oleh banyak zat pengkelat itu sendiri, hadinya logam itu dalam kompleks mendorong dibuangnya energi yang diserap secara tak radiantif. Kadang suatu analit yang tidak berpendar dapat diubah menjadi suatu molekul yang berpendar kuat, dengan suatu reaksi yang cepat dan kuantitatif, yang dengan muadah digabungkan ke dalam suatu prosedur analitik keseluruhan. Misalnya, hormon epinefrin (adrenalin) mudah diubah menjadi adrenolutin. Dalam larutan basa, anion folat dari adrenolutin berpendar dengan kuat (eksitasi 360 nm; pancaran 530 nm). Pasien dengan tumor tertentu pada kelenjar adrenalin dan juga beberapa

7 penderita tekanan darah tinggi menunjukkan kadar efinefrina yang meningkat dalam air seninya. Hormon yang terdapat pada kadar yang sangat rendah dapat dipekatkan dari dalam volume besar air seni dengan suatu prosedur penukar ion pada suatu ph dimana nitrogen amino diprotonkan untuk membentuk suatu kation R-NH 2 -CH 2, dielusi dalam sedikit volume dengan ditukar-ganti dengan H + dan diolah seperti di atas untuk membentuk flourofor itu. Beberapa vitamin dapat ditetapkan secara fluorometrik. Oksidasi lembut tiamina (vitamin B 1 ) oleh Fe(CN) 3-6, misalnya akan menghasilkan suatu produk yang disebut tiokrom yang memperagakan fluoresens biru pada kondisi yang tepat. Jika pancaran pendaran itu diukur terhadap dua porsi sampel, satu diolah dengan ferisianida dan yang lain tidak, orang dapat mengurangi kontribusi pengganggu nontiamina yang berpendar untuk meningkatkan selektivitas. Riboflavin (vitamin B 1 ) dan piridoksin (B 6 ) merupakan vitamin lain yang dapat ditetapkan oleh fluoresensi. Meskipun kebanyakan asam amino tidak berpendar, tetapi mudah bereaksi dengan reagen fluoresamina untuk membentuk senyawa yang sangat berpendar yang telah digunakan dalam biokimia untuk mendeteksi kuantitas. Metode fluoresensi sangat baik untuk menetapkan beberapa hidrokarbon aromatik polisiklik yang telah dikelompokkan sebagai polutan prioritas oleh Jawatan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (EPA), yang mengatakan bahwa fluoresens memberi deteksi yang sangat peka terhadap komponen-komponen sampel tertentu dalam kromatografi cairan. Misalnya pada produk Susu : Produk-produk susu mengandung beberapa fluorophores intrinsik. Misalnya asam amino aromatik dan asam nukleat, triptofan, tirosin dan fenilalanin dalam protein, vitamin A dan B 2, Nikotinamida adenin dinukleotida (NADH) dan klorofil, dan berbagai senyawa lainnya yang dapat ditemukan pada konsentrasi rendah atau sangat rendah di produk makanan.

8 5. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan dan kekurangan Spektroskopi Fluoresensi : Kelebihan : Karakteristik flouresensi spektrometri adalah sensitivitas yang tinggi. Fluorometri dapat menerima limit deteksi dengan kekuatan sinyal lebih rendah dari teknik lain. Limit deteksi sekitar M atau lebih rendah bisa saja diukur dari sebuah molekul. Langkah pertama pada pengukuran flouresensi adalah eksitasi elektronik dari sebuah molekul analit yang mengabsorbsi foton. Di flouresensi, spin pada keadaan dasar dan tereksitasi adalah sama. Pada banyak molekul organic, kedaan dasar adalah singlet state (semua spin berpasangan). Flouresensi terjadi ketika sebuah molekul dipromosikan ke keadaan tereksitasi dengan absorpsi, dan kemudian kembali pada keadaan dasar dengan emisi. Batas deteksi flouresensi sering kali berorde 10-9 M dan dengan tehnik deteksi yang istimewa hampir M. Sebagai pedoman, flouresensi lazim seribu kali lebih peka daripada spektrofotometri, meskipun nilai-nilai yang sebenarnya bergantung pada senyawa-senyawa yang dilibatkan dan instrumen mana yang tersedia. Fakta bahwa fluoresensi ditandai dengan dua parameter panjang gelombang yang signifikan meningkatkan spesifikasi dari metode ini, dibandingkan dengan teknik spektroskopi hanya didasarkan pada penyerapan. Suatu sifat yang menonjol dari analisis flourosensi adalah tingginya kepekaan dibandingkan dengan tehnik lazim lainnya, misalnya spektrofotometri. Sudah menjadi sifat lebih baik untuk mengukur sedikit cahaya lawan tak ada cahaya ketimbang mengukur pengurangan kecil dalam suatu berkas yang terang. Daya pancaran berpendar, P em dapat diukur tak bergantung pada daya cahaya masuk, P o. Pancaran dapat ditingkatan baik dengan baik dengan meningkatkan P o maupun dengan menggandakan isyarat detektor.

9 Kekurangan : Beberapa kondisi fisis yang mempengaruhi fluoresensi pada molekul antara lain polaritas, ion-ion, potensial listrik, suhu, tekanan, derajat keasaman (ph), jenis ikatan hidrogen,viskositas dan quencher (penghambat de-eksitasi). Kondisi-kondisi fisis tersebut mempengaruhi proses absorbsi energi cahaya eksitasi. Hal ini berpengaruh pada proses de-eksitasi molekul sehingga menghasilkan karakteristik intensitas dan spektrum emisi fluoresensi yang berbeda- beda. Bila suhu makin tinggi maka efisiensi kuantum fluoresensi makin berkurang. Hal ini disebabkan pada suhu yang lebih tinggi tabrakan-tabrakan antar molekul atau tabrakan antar molekul dengan pelarut menjadi lebih sering yang mana peristiwa tabrakan kelebihan energi molekul tereksitasi dilepaskan ke molekul pelarut.

10 BAB III PENUTUP D. KESIMPULAN 1. 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 cahaya dan materi. 2. Fluoresensi adalah emisi cahaya setelah penyerapan sinar ultraviolet (UV) atau cahaya tampak oleh molekul fluoresensi atau substruktur disebut fluorophore. 3. Kompenen Spektroskopi Fluoresensi terdiri dari sumber cahaya (biasanya xenon atau lampu merkuri), sebuah monokromator / atau filter untuk memilih panjang gelombang eksitasi; tempat sampel; detektor, yang mengubah cahaya yang dipancarkan ke listrik sinyal, dan unit untuk pembacaan data dan analisis. 4. Manfaat dari spektroskopi fluoresensi yaitu : a. Kesehatan b. Industri c. Ilmu pangan dan Kimia Pertanian

11 DAFTAR PUSTAKA Ed. Da Wen Sun Modern Technic for Food Autentication. Elsevier: New York. Ghalib, ibnu Kimia Farmasi Analisis. Pustaka Pelajar: Yogyakarta. Sumber: (diakses pada 06 Juni, 2012). Sumber: (diakses pada 06 Juni, 2012).