1.1 Latar Belakang
Spektrum emisi suatu unsur kimia atau senyawa kimia adalah spektrum frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan atomunsur atau molekul kompleks tersebut ketika mereka kembali kekeadaan energi yang lebih rendah. Spektrum emisi pada setiap elemen adalah unik. Oleh karena itu, spektroskopi dapat digunakan untuk mengidentifikasi elemen-elemen dalam hal komposisi diketahui. Demikian pula, spektrum emisi molekul dapat digunakan dalam analisis kimia zat. Dalam fisika, emisi adalah proses dimana sebuah kuantum energi yang lebih tinggi pada area mekanik partikel dikonversi ke yang lebih rendah melalui emisi foton, sehingga memproduksi cahaya. Frekuensi cahaya yang dipancarkan adalah fungsi dari energi transisi. Karena energi harus dipertahankan maka perbedaan energi antara area ini sama dengan energi yang dibawa oleh foton. Keadaan energi dari transisi dapat menyebabkan emisi selama rentang yang sangat besar frekuensi.
B.
Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan yang dilakukan ini adalah:
1. Mahasiswa dapat
membuktikan atau mengidentifikasi bahan dengan menganalisa spektrum.
2. Mahasiswa dapat menentukan panjang gelombang dari
masing-masing garis spektrum.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Interaksi Radiasi Dengan Materi
Radiasi
berinteraksi dengan spesies kimia, dan kita dapat memperoleh informasi mengenai spesies tersebut. Interaksi ini dapat berupa refleksi, refraksi dan difraksi.
Cara interaksi dengan suatu sampel dapat dengan absorpsi, pemendaran (luminenscence),
emisi, dan penghamburan (scatting) tergantung pada sifat materi.
Absorpsi merupakan suatu berkas radiasi elektromagnetik, bila dilewatkan melalui sampel kimia,
sebagian akan terabsorpsi. Energi elektromagnetik ditransfer ke atom atau
molekul dalam sampel, berarti pertikel terpromosikan dari tingkat energi yang
lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu tingkat tereksitasi.
Absorpsi tergantung pada keadaan tisis, lingkungan spesies pengabsorpsi dan
faktor-faktor lainnya. Pada
absorpsi atom, atom dieksitasikan
ke tingkat yang lebih tinggi pada radiasi UV dan tampak menyebabkan transisi
elektron valensi dalam unsur (Underwood, 2002).
Emisi
radiasi merupakan radiasi
elektromagnetik di hasilkan bila ion, atom atau molekul tereksitasi kembali
ketingkat energi lebih
rendah atau energi dasar. Eksitasi dapat dilakukan dengan nyala, bunga api atau
loncatan listrik. Partikel teradiasi menghasilkan radiasi dengan panjang
gelombang tertentu, suatu spektrum garis.
Pendar flour
dan penda-fosfor, merupakan salah satu jenis proses emisi. Atom atau molekul
tereksitasi dengan absorpsi radiasi elektromagnetik dan suatu emisi terjadi
jika spesies tereksitasi kembali ke keadaan dasar. Pendar flour terjadi lebih
cepat dari pada pendar-fosfor dan berakhir sekitar 10-5 detik atau
kurang setelah eksitasi. Emisi pendar-fosfor terjadi lebih lama dari 10-5
detik dan dapat berlangsung beberapa menit atau bahkan berjam-jam setelah
radiasi dihentikan.
Penghamburan
seperti pada proses absorpsi emisi dan pemendaran maka penghamburan radiasi
elektromagnetik tidak memerlukan. Penghamburan meliputi pengacakan arah berkas.
Jika suatu berkas radiasi elektromagnetik tiba pada suatu partikel yang kecil,
partikel mengalami gangguan baik akibat medan listrik maupun medan magnet yang
berotasi selama radiasi (Endro,
2004).
B.
Spektrum Emisi dan Spektrum Absorpsi Atom
Spektrum merupakan bukti adanya
tingkat-tingkat energi
dalam suatu atom. Spektrum
dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu spektrum emisi dan spektrum absorpsi yang dapat diamati menggunakan
spektroskop. Spektrum emisi dihasilkan oleh suatu zat yang
memancarkan gelombang elektromagnetik dan dapat dibedakan menjadi tiga macam,
yaitu spektrum
garis, spektrum
pita, dan spektrum
kontinu. Spektrum
garis dihasilkan oleh gas-gas bertekanan rendah yang dipanaskan. Spektrum ini terdiri dari garis-garis
cahaya monokromatis dengan panjang gelombang tertentu yang merupakan
karakteristik dari unsur yang menghasilkan spektrum tersebut. Spektrum pita dihasilkan oleh gas-gas
dalam keadaan molekuler, misalnya gas H2, N2, O2,
dan CO. Spektrum yang dihasilkan berupa
kelompok-kelompok garis yang sangat rapat sehingga membentuk pita-pita. Spektrum kontinu adalah spektrum yang terdiri atas cahaya
dengan semua panjang gelombang, walaupun dengan intensitas yang berbeda. Spektrum ini dihasilkan oleh zat padat,
zat cair, dan gas yang berpijar
(Higuchi, 1961).
Spektrum absorpsi adalah spektrum
yang terjadi karena penyerapan panjang gelombang tertentu oleh suatu zat
terhadap radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki spectrum kontinu.
Spectrum ini terdiri dari sederetan garis-garis hitam pada spectrum kontinu.
Contoh spectrum absorpsi adalah spectrum matahari. Secara sepintas spectrum
matahari terlihat seperti spectrum kontinu. Akan tetapi, jika dicermati akan
tampak garis-garis terang-gelap yang disebut garis-garis franhoufer. Adanya
garis-garis franhoufer disebabkan cahaya putih dari bagian inti matahari
diserap oleh atom-atom atau molekul-molekul gas dalam atmosfer matahari maupun
atmosfer bumi.
Atom dapat mengadsorpsi atau melepas
energi sebagai foton hanya jika energi foton (hν) tepat sama dengan perbedaan
energi antara keadaan tereksitasi (E) dan keadaan dasar (G). Absorpsi dan
emisi dapat terjadi secara bertahap maupun secara langsung melalui lompatan
tingkatan energi yang besar. Misalnya, absorpsi dapat terjadi secara bertahap
dari G → E1 → E2 , tetapi dapat terjadi juga tanpa melalui tahapan tersebut G
→E2.
Panjang gelombang yang diserap oleh
atom dalam keadaan dasar akan sama dengan panjang gelombang yang diemisikan
oleh atom dalam keadaan tereksitasi, apabila energi transisi kedua keadaan
tersebut adalah sama tetapi dalam arah yang yang berlawanan. Atom dapat
mengadsorpsi atau melepas energi sebagai foton hanya jika energi foton (hν)
tepat sama dengan perbedaan energi antara keadaan tereksitasi (E) dan keadaan
dasar (G) (Wikipedia, 2014).
C. Spektrofotometri Emisi Atom
Spektrofotometri
adalah ilmu yang mempelajari tentang penggunaan spektrofotometer.
Spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektofotometer
adalah alat yang digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi
tersebut ditransmisikan, direfleksikan, atau diemisikan sebagai fungsi dari
panjang gelombang. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan
panjang gelombang tertentu, dan fotometer adalah alat pengukur intensitas
cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorpsi.
Spektroskopi
emisi merupakan spektroskopi atom dengan menggunakan sumber eksitasi selain
nyala api seperti busur listrik atau bunga api. Belakangan ini sumber eksitasi
yang sering digunakan adalah plasma argon. Metode ini bersifat spesifik dan
peka. Metode memerlukan persiapan sampel yang minimum, seperti sampel dapat
langsung diletakkan pada sumber eksitasi. Gangguan unsur-unsur lain pada
temperatur eksitasi lebih tinggi, namun semuanya tidak berarti. Karena pada
saat yang sama dapat diambil spektrum dari dua unsur atau lebih.
Keterbatasannya adalah perekaman yang dilakukan pada kertas fotografi, yang
perlu dicetak dan diinterprestasi. Intensitas radiasi tidak selalu reprodusibel
dan kesalahan relatif melebihi 1-2% (Khopkar, 1990).
Sumber
eksitasi sangat berpengaruh terhadap bentuk dan intensitas emisi. Selain
menyediakan energi yang cukup untuk menguapkan sampel, sumber juga menyebabkan
eksitasi elektronik partikel-partiekl elementer dalam gas. Garis spektrum
kejadiannnya yang terakhir inilah berguna untuk analisis spektroskopi emisi.
Molekul tereksitasi pada fase gas mengemisi spektrum, yaitu akibat transisi
dari suatu energi tereksitasi (E2) ke suatu tingkat energi
yang lebih rendah (E1) dengan pemancaran (emisi) foton dengan
energi hv.
hv = E2
– E1 Persamaan ………( 1)
Pada
masing-masing tingkat elektronik suatu molekul, terdapat sejumlah subtingkat
vibrasi, rotasi dengan energi yang berbeda, sehingga radiasi molekul
tereksitasi meliputi sejumlah frekuensi yang terkumpul dalam pita-pita;
masing-masing pita sesuai dengan suatu transisi dari suatu tingkat tereksitasi
ke tingkat energi elektronik lain yang lebih rendah. Sedangkan atom tereksitasi
atau ion monoatom pada fase gas mengemisikan spektrum garis. Pada spektrum
suatu spesies monoatomik tidak dijumpai struktur halus (fine structure)
vibrasi dan rotasi, sehingga spektrum emisi merupakan suatu deret frekuensi
individual myang sesuai dengan transisi antara berbagai tingkat energi
elektronik. Suatu garis spektrum mempunyai ketebalan spesifik. Spektrum emisi,
absorpsi atau pendar-fluor partikel atom terdiri dari garis-garis sempit
tertentu tempatnya yang berasal dari transisi elektronik elektron terluar (Kemp, 1975).
Pengukuran
dengan spektroskopi emisi dapat dimungkinkan karena masing-masing atom
mempunyai tingkat energi tertentu yang sesuai dengan posisi elektron. Pada
keadaan normal, elektron-elektron ini berada pada tingkat dasar dengan energi
terendah. Penambahan energi baik secara termal maupun elektrikal, menyebabkan
satu atau lebih elektron diletakkan pada tingkat energi lebih tinggi, menjauh
dari inti. Elektron tereksitasi ternyata lebih suka kembali ke tingkat dasar
dan pada proses ini kelebihan energi dipancarkan dalam bentuk energi radiasi
foton. Jika energi eksitasinya semakin besar, maka energi emisinya juga semakin
besar. Absorpsi sendiri (self absorpsion) kadangkala menurunkan
intensitas emisi. Orbital-orbital yang terlihat dalam transisi elektronik tidak semua transisi dari orbital
terisi ke orbital tak terisi terjadi. Di mana transisi adalah “forbidden”, maka
kebolehjadian terjadinya transisi adalah rendah dan intensitas jalur
serapnyapun rendah. Karena
elektron dalam molekul memiliki tenaga yang tak sama, maka tenaga yang diserap
dalam proses eksitasi dapat menyebabkan terjadinya 1 atau lebih transisi
tergantung pada jenis elektron yang terlihat (Nana, 2014).
Asal usul spektra dalam spektoskopis molekul adalah
emisi atau absorpsi sebuah foton. Ketika energi molekul berubah. Perbedaannya
dengan spektroskopis atom adalah energi molekul dapat berubah tidak hanya
sebgai hasil transisi elktronik tetapai juga karena transisi antara keadaan
vitrasi dan rotasinya. Karena itu, spektra molekul lebih rumit dari pada
spektra atom. Spektra molekul juga mengandung informasi yang berhubungan dengan
banyak sifat. Analisisnya menghasilkan nilai tentang kekuatan panjang dan sudut
ikatan spektra juga menyediakan cara untuk mengukur berbagai sifat molekul
khusunya momen dipol untuk (Atkins, 1996).
D. Jenis Spektrum
Spektrum merupakan suatu bukti adanya tingkat-tingkat energi dalam suatu
atom. Spektrum dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu spektrum emisi dan
spektrum absorpsi yang dapat diamati
menggunakan spektroskop. Spektrum
emisi dihasilkan oleh suatu zat yang memancarkan gelombang elektromagnetik dan
dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu spektrum garis, spektrum pita, dan
spektrum kontinu. Spektrum absorpsi adalah spektrum yang terjadi karena
penyerapan panjang gelombang tertentu oleh suatu zat terhadap radiasi gelombang
elektromagnetik yang memiliki spektrum kontinu. Spektrum ini terdiri dari
sederetan garis-garis hitam pada sederetan spektrum kontinu. Contoh spektrum
absorpsi adalah spektrum matahari. Secara sepintas spektrum matahari tampak
seperti spektrum kontinu. Akan tetapi, jika dicermati akan tampak garis-garis
gelap terang yang disebut dengan garis-garis Fraunhofer. Gejala emisi dan absorpsi pertama kali dijelaskan oleh Kirchoff pada tahun
1869 dengan mengajukan tiga hukum analisis spektrum, yaitu:
1). Zat padat ataupun zat cair yang memijar akan
memancarkan cahaya dengan spektrum pada seluruh panjang gelombang, sehingga
menghasilkan spektrum kontinu.
2). Gas renggang yang memijar akan memancarkan cahaya dengan
spektrum berupa garis-garis terang yang dinamakan spektrum garis.
3). Cahaya putih dari sumber cahaya bila dilewatkan
dari gas renggang yang dingin, maka gas itu akan menyerap panjang gelombang
tertentu sehingga pada spektrum kontinu terdapat garis-garis gelap yang
dinamakan garis serat atau garis absorbsi. Panjang garis serat ini tepat sama
dengan panjang gelombang garis emisi ini bila gas itu memijar.
Ternyata unsur-unsur kimia tertentu bila dalam keadaan gas akan
menghasilkan pola garis atau garis terang yang memiliki ciri khas tertentu. Ini
berarti tiap gas tertentu hanya menyerap atau memancarkan panjang gelombang
cahaya tertentu saja. Pola-pola garis spektrum unsur-unsur ini dapat digunakan
untuk manganalisis unsur yang dikandung oleh sumber cahaya. Adanya pola
karakteristik spektrum garis unsur tertentu ini dapat digunakan sebagai
indikator adanya unsur tersebut pada sumber yang memancarkan cahaya itu (Willard, 1989).
III. PROSEDUR PERCOBAAN.
3.1 Alat dan Bahan
Adapan alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:
1. Bingkai untuk lampu spektrum.
2. Lampu Spektrum AgZnCd 100
3. Lampu Spektrum
Na 100
4. Trafo Universal.
5. Bangku optik kecil
6. Jepitan Meja
7. Jepitan Leybolt
8. Celah Variable.
9. Penunjang pakai jepitan per
10. Layar tembus cahaya
11. Lemsa 1-50mm
12. Lensa 1-100mm
13. Lavil trali roland
3.2 Prosedur Percobaan
Prosedur dari percobaan
Spektrum Absorpsi dan Emisi ini adalah sebagai berikut.
1. Menyusun
alat sesuai skema dengan memasukkan salah satu lampu.
2. Memasangnya
di ujung awal bangku optik.Menghubungkan ke trafo universal dan
menghidupkannya.
3. Memasang
lensa 1-50 mm, celah variable, lensa 1-100 mm dan layar tembus cahaya pada
bangku optik sesuai skema.
4. .Menerangi
sempurna celah dan menggeser lensa 1-100 mm sampai celah tergambar jelas pada
layar tembus cahaya.
5. Memasukkan
lavia terali rouland pada penunjang dengan jepitan per dan memasangnya diantara
lensa 1-100 mm dan layar tembus cahaya pada bangku optik.
6. Memberikan
spektrum garis karakteristik bagi atom-atom yang teremisi pada Lampu spektrum
yang berbeda-beda.
7. Membandingkan
spektrum yang berbeda tersebut dengan tabel spektrum dari bahan yang digunakan,
sehingga dapat menentukan panjang gelombang dari masing-masing garis spektrum.
8. Menutup
celah variabel sampai garis spektrum masing-masing terpisah pada layar.
9.
Secara
berurutan memasang lampu spektrum yang berbeda pada bingkainya dan
membandingkan spektrum tersebut satu sama lain.
3.3. Sketsa Alat
IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. Data
Pengamatan
Adapun data yang diperoleh seperti
pada Tabel 1 dan Tabel 2 berikut ini :.
Tabel 1. Hasil Pengamatan Untuk Sumber
Cahaya Lampu Natrium
|
No
|
Celah Variabel(cm)
|
a (cm)
|
Warna Spektrum
|
Lebar Spektrum(cm)
|
Warna Spektrum
|
Jarak Antar Spektrum(cm)
|
|
1
|
0,4
|
9,3
|
Orange 1
|
0,3
|
O1 – O2
|
4,3
|
|
|
0,4
|
9,3
|
Orange 2
|
0,2
|
O1 – O3
|
8,4
|
|
|
0,4
|
9,3
|
Orange 3
|
0,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
0,6
|
9,3
|
Orange 1
|
0,4
|
O1 – O2
|
4,0
|
|
|
0,6
|
9,3
|
Orange 2
|
0,2
|
O1 – O3
|
8,2
|
|
|
0,6
|
9,3
|
Orange 3
|
0,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
0,8
|
9,3
|
Orange 1
|
0,3
|
O1 – O2
|
3,4
|
|
|
0,8
|
9,3
|
Orange 2
|
0,2
|
O1 – O3
|
8,2
|
|
|
0,8
|
9,3
|
Orange 3
|
0,2
|
|
|
Tabel 2.
Hasil Pengamatan Untuk Sumber Cahaya Lampu AgZnCd
|
No
|
Celah Variabel(cm)
|
a (cm)
|
Warna Spektrum
|
Lebar Spektrum(cm)
|
Warna Spektrum
|
Jarak Antar Spektrum(cm)
|
|
1
|
0,4
|
14,5
|
Kuning
|
0,25
|
K – U1
|
3,5
|
|
|
0,4
|
14,5
|
Orange 1
|
0,10
|
K – U2
|
4,0
|
|
|
0,4
|
14,5
|
Orange 2
|
0,15
|
K – O1
|
4,8
|
|
|
0,4
|
14,5
|
Ungu 1
|
0,30
|
K – O2
|
5,2
|
|
|
0,4
|
14,5
|
Ungu 2
|
0,20
|
K – H1
|
4,5
|
|
|
0,4
|
14,5
|
Hijau 1
|
0,20
|
K – H2
|
4,8
|
|
|
0,4
|
14,5
|
Hijau 2
|
0,20
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
0,6
|
14,5
|
Kuning
|
0,25
|
K – U1
|
4,0
|
|
|
0,6
|
14,5
|
Orange 1
|
0,30
|
K – U2
|
4,2
|
|
|
0,6
|
14,5
|
Orange 2
|
0,25
|
K – O1
|
5,9
|
|
|
0,6
|
14,5
|
Ungu 1
|
0,20
|
K – O2
|
5,7
|
|
|
0,6
|
14,5
|
Ungu 2
|
0,20
|
K – H1
|
5,0
|
|
|
0,6
|
14,5
|
Hijau 1
|
0,20
|
K – H2
|
5,3
|
|
|
0,6
|
14,5
|
Hijau 2
|
0,25
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
0,8
|
14,5
|
Kuning
|
0,30
|
K – U1
|
4,2
|
|
|
0,8
|
14,5
|
Orange 1
|
0,25
|
K – U2
|
4,4
|
|
|
0,8
|
14,5
|
Orange 2
|
0,25
|
K – O1
|
5,7
|
|
|
0,8
|
14,5
|
Ungu 1
|
0,30
|
K – O2
|
6,1
|
|
|
0,8
|
14,5
|
Ungu 2
|
0,20
|
K – H1
|
5,2
|
|
|
0,8
|
14,5
|
Hijau 1
|
0,20
|
K – H2
|
5,3
|
|
|
0,8
|
14,5
|
Hijau 2
|
0,25
|
|
|
B.
Pembahasan
Di dalam percobaan ini hal yang pertama kali dilakukan
yaitu menyiapkan
semua alat dan bahan yang di butuhkan serta mengecek kelengkapan alat yang dibutuhkan, antara lain: lampu Na, lampu (berisi Ag, Zn, Cd), catu daya, jepitan meja, bangku
optik kecil, jepitan leybold, celah variabel, jepitan penunjang per, terali rouland,
lensa f = 50 mm, lensa f = 100 mm, layar tembus cahaya, pita ukur, dan pensil.
Setelah semua alat dan bahan telah disiapkan secara lengkap dan disusun sesuai dengan sketsa
percobaan. Selanjutnya merangkai peralatan. Karena semua peralatan yang dibutuhkan telah dirangkai secara sempurna oleh asisten, sehingga
praktikan hanya perlu menghubungkan catu daya dengan sumber listrik lalu
menghidupkan trafo universal kemudian menunggu hingga lampu (sumber cahaya) menyala. Sebelum memulai pengambilan data asisten menerangkan
cara kerja alat dan menjelaskan terkait proses pengambilan data agar sesuai
dengan prosedur yang ada dalam buku panduan.
Percobaan
ini menggunakan dua lampu
sebagai sumber cahaya yang berbeda jenis secara bergantian yaitu berupa lampu
Na dan AgZnCd. Percobaan pertama dilakukan menggunakan lampu Natrium yang
dipasangkan pada bangku optik. Setelah itu meletakkan posisi lensa 1-50 mm tepat
didepan lampu Na.
Selanjutnya memasangkan
celah variabel dan lensa 1-100 mm pada bangku optik serta layar tembus cahaya.
Celah variabel berguna sebagai celah penerima sinar dan berfungsi untuk mengatur intensitas warna spektrum
yang dihasilkan oleh lampu yang sebelumnya masuk pada lensa
1-50 mm. Dari celah variabel, sinar akan
diteruskan menuju
lensa 1-100 mm
dan melewati lavil
terali rouland. Lavil terali
rouland ini berfungsi untuk mengatur jarak antara bangku optik dan layar tembus
cahaya, hingga akhirnya sinar sampai ke layar tembus cahaya.
Pada saat percobaan
menggunakan sumber cahaya dari lampu Na, warna spektrum yang dihasilkan berupa warna orange dengan lebar celah yang digunakan adalah 0,4 cm, 0,6
cm dan 0,8 cm. Percobaan selanjutnya menggunakan sumber cahaya lampu AgZnCd,
pada percobaan ini lebar celah variabel yang digunakan sama seperti pada lampu Na yaitu
0,4 cm, 0,6 cm, 0,8 cm. Warna
spektrum yang dihasilkan
berupa
warna kuning, orange,
hijau dan ungu.
Kemudian barulah praktikan
melakukan proses pengambilan data dan mengidentifikasi bahan dengan menganalisa
spektrum yang dihasilkan oleh kedua lampu tersebut.
Setiap alat dan bahan yang digunakan
memilki fungsi dan kegunaan masing-masing. Dalam hal ini menunjukkan bahwa
setiap alat sangat berperan besar dan berpengaruh terhadap hasil maupun data
pengamatan yang akan di dapatkan dalam percobaan. Seperti halnya penggunaan celah variabel, yang
memiliki peran dan fungsi yang sangat penting dalam pengambilan data sehingga
perlu adanya pendataan terhadap besar nilai celah variabel yang digunakan.
Dalam percobaan ini nilai celah variabel yang digunakan adalah sebesar 0.4 cm
0.6 cm 0.8 cm. Penggunaan nilai–nilai ini tentu memiliki alasan terhadap hasil
pengamatan bahwasannya besar kecilnya nilai celah variabel yang digunakan
berpengaruh terhadap lebar spektrum cahaya yang tampak pada layar tembus cahaya. Semakin besar
nilai celah variabel yang digunakan maka semakin jauh pula spektrum cahaya yang
di hasilkan. Hal ini dapat dibuktikan berdasarkan data pengamatan yang telah
diperoleh. Data
pengamatan pada Tabel
4.1
percobaan dengan lampu Natrium menunjukkan bahwa semakin besar nilai celah
variabel maka akan semakin dekat jarak antar spektrum dan semakin kecil nilai celah variable maka akan semakin
jauh jarak antar spektrum yang dihasilkan (saling berbanding
terbalik).
Spektrum
merupakan suatu bukti adanya tingkat-tingkat energi dalam satu atom. Spektrum
dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu spektrum Emisi dan spektrum
Absorpsi yang dapat diamati menggunakan
spektroskop. Spektrum emisi dihasilkan oleh suatu zat yang memancarkan
gelombang elektromagnetik dan dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu spektrum garis,
spektrum pita, dan spektrum
kontinu. Spektrum garis
dihasilkan oleh gas-gas yang bertekanan rendah yang dipanaskan. Spektrum pita
dihasilkan oleh gas dalam keadaan molekuler, misalnya gas H2, O2,
N2, dan CO. Spektrum
kontinu adalah spektrum yang
terdiri atas cahaya dengan semua panjang gelombang, walaupun dengan intensitas
yang berbeda. Spektrum Absorpsi adalah spektrum yang
terjadi karena penyerapan panjang gelombang tertentu oleh suatu zat terhadap
radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki spektrum
kontinu. Contoh spektrum
absorpsi adalah spektrum
matahari.
Ternyata unsur-unsur kimia tertentu bila dalam keadaan gas akan
menghasilkan pola garis atau garis terang yang memiliki ciri khas tertentu. Ini
berarti tiap gas tertentu hanya menyerap atau memancarkan panjang gelombang
cahaya tertentu saja. Pola-pola garis spektrum unsur-unsur ini dapat digunakan
untuk manganalisis unsur yang dikandung oleh sumber cahaya. Adanya pola
karakteristik spektrum garis unsur tertentu ini dapat digunakan sebagai
indikator adanya unsur tersebut pada sumber yang memancarkan cahaya itu.
Adanya garis-garis gelap pada spektrum
kontinu sinar matahari pertama kali diamati oleh Wallaston tahun 1802.
Selanjutnya pada tahun 1814 dan 1815, Fraunhofer melakukan penelitian yang
seksama dan menggunakan sekitar 600 garis gelap dalam spektrum kontinu sinar
matahari, sehingga garis-garis gelap ini dinamakan garis-garis Fraunhofer.
Adanya garis-garis Fraunhofer dalam spektrum sinar matahari, memberikan
indikasi adanya unsur-unsur kimia tertentu yang ada pada bagian luar matahari
yang menyerap panjang gelombang tersebut.
Garis-garis gelap seperti ini juga
terdapat pada spektrum bintang, sehingga dengan begitu kita dapat mempelajari
unsur-unsur kimia yang ada pada bintang tersebut berdasarkan pada pola garis
gelap yang ada pada spektrum bintang tersebut. Penelitian yang lebih jauh terhadap spektrum bintang juga bisa memberi
petunjuk mengenai keadaan suhu, tekanan, turbulensi, keadaan medan magnetik dan
medan listriknya, dan beberapa keadaan fisis bintang lainnya. Misalnya analisis
pergeseran spektrum bisa memberikan informasi gerak bintang apakah menjauhi
atau mendekati kita, juga informasi mengenai massa bintang dengan menggunakan
hukum relativitas umum Einstein. Studi mengenai spektrum benda-benda langit ini
merupakan cara yang sangat berguna bagi Astronom untuk mendapatkan data tentang
jagat raya ini.
Pada saat
sumber cahaya dari lampu Na dinyalakan maka akan didapatkan sebuah pancaran
garis berupa spektrum cahaya yang berwarna orange. Hasil pengamatan pada
percobaan ini terlihat pada Gambar 15, Gambar 16, dan Gambar 17 berikut.
Gambar 15. Garis cahaya lampu Na pada celah variabel 0,4 cm
Garis spektrum berwarna orange dari Gambar 15 mempunyai jarak antar spektrum yang berbeda, sedangkan jarak antara terali
rouland terhadap layar tembus cahaya bernilai tetap yakni 9,3 cm.
Pada celah variable
selebar 0,4
cm diperoleh lebar spektrum orange1=0,3
cm, orange2=
0,2
cm,
dan orange3=0,4
cm serta
jarak warna spektrum antara
orange1-orange2=4,3
cm dan orange1-orange3=8,4
cm.
Gambar 16. Garis cahaya lampu Na pada celah variabel 0,6 cm
Garis spektrum berwarna orange dari Gambar 16 mempunyai jarak antar spektrum yang berbeda, sedangkan jarak antara terali
rouland terhadap layar tembus cahaya bernilai tetap yaitu 9,3 cm. Pada celah variable selebar 0,6 cm didapatkan lebar spektrum orange1=0,4 cm, orange2= 0,2 cm, dan orange3=0,4 cm serta jarak warna spektrum antara orange1-orange2=4,0 cm dan orange1-orange3=8,2 cm.
Gambar 17. Garis cahaya lampu Na pada celah variabel 0,8 cm
Garis spektrum berwarna orange dari Gambar 17 mempunyai jarak antar spektrum yang berbeda, sedangkan jarak antara terali
rouland terhadap layar tembus cahaya bernilai tetap yakni 9,3 cm.
Pada celah variable
selebar 0,8 cm diperoleh lebar spektrum orange1=0,3 cm, orange2= 0,2 cm, dan orange3=0,2 cm serta jarak warna spektrum antara orange1-orange2=3,4 cm dan orange1-orange3=8,2 cm.
Selanjunya percobaan menggunakan sumber
cahaya berupa lampu AgZnCd. Pada pecobaan ini, spektrum yang dihasilkan memiliki aneka warna yang bervariasi seperti
yang tertera pada Gambar
18, Gambar 19, dan Gambar 20 dibawah ini:
Gambar 18. Garis cahaya lampu AgZnCd pada celah variabel 0,4 cm
Gambar
4.4
merupakan
spektrum cahaya yang di hasilkan oleh
lampu AgZnCd dengan nilai celah variabel 0,4 cm dan nilai (a) atau jarak antara
terali rouland dengan layar tembus cahaya sejauh 14,5 cm. Dan diperoleh nilai lebar
spektrum warna kuning=0,25cm,
spektrum berwarna kuning
ini merupakan warna pusat. Dari warna kuning kesebelah kiri diperoleh lebar
spektrum orange1=0,10cm,
hijau1=0,20cm, dan ungu1=0,30cm. Dari
warna kuning ke sebelah kanan diperoleh
lebar spektrum untuk warna ungu2=0,20cm, hijau2=
0,20cm,
serta orange2
=
0,15cm. Sedangkan jarak
antar spektrum
dari warna kuning-ungu1=3,5cm, kuning-ungu2=4,0cm, kuning-orange1=4,8cm, kuning-orange2=5,0cm, kuning-hijau1=4,5cm, dan kuning-hijau2=4,8cm.
Gambar 19. Garis cahaya lampu AgZnCd pada celah variabel 0,6 cm.
Gambar
4.5
merupakan
spektrum cahaya yang di hasilkan oleh
lampu AgZnCd dengan nilai celah variabel 0,6cm dan nilai (a) atau jarak antara
terali rouland dengan layar tembus cahaya sejauh 14,5cm. Dan diperoleh nilai lebar
spektrum warna kuning=0,25cm,
spektrum berwarna kuning
ini merupakan warna pusat. Dari warna kuning kesebelah kiri diperoleh lebar
spektrum orange1=0,30cm,
hijau1=0,20cm, dan ungu1=0,20cm. Dari
warna kuning ke sebelah kanan diperoleh
lebar spektrum untuk warna ungu2=0,20cm, hijau2=
0,25cm,
serta orange2
=
0,25cm. Sedangkan jarak antar spektrum dari warna kuning-ungu1=4,0cm, kuning-ungu2=4,2cm, kuning-orange1=5,9cm, kuning-orange2=5,7cm, kuning-hijau1=5,0cm, dan kuning-hijau2=5,3cm.
Gambar 20. Garis cahaya lampu AgZnCd pada celah variabel 0,8 cm
Gambar
4.6
merupakan
spektrum cahaya yang di hasilkan oleh
lampu AgZnCd dengan nilai celah variabel 0,8cm dan nilai (a) atau jarak antara
terali rouland dengan layar tembus cahaya sejauh 14,5cm. Dan diperoleh nilai lebar
spektrum warna kuning=0,30cm,
spektrum berwarna kuning
ini merupakan warna pusat. Dari warna kuning kesebelah kiri diperoleh lebar
spektrum orange1=0,25cm,
hijau1=0,20cm, dan ungu1=0,30cm. Dari
warna kuning ke sebelah kanan diperoleh
lebar spektrum untuk warna ungu2=0,20cm, hijau2=
0,25cm,
serta orange2
=
0,25cm. Sedangkan jarak antar spektrum dari warna kuning-ungu1=4,2cm, kuning-ungu2=4,4cm, kuning-orange1=5,7cm, kuning-orange2=6,1cm, kuning-hijau1=5,2cm, dan kuning-hijau2=5,3cm.
Penempatan posisi alat dan bahan yang sesuai dengan prosedur mempengaruhi proses
pengambilan data dalam percobaan supaya mendapatkan hasil percobaan yang
sesuai dengan apa yang diinginkan. Sehingga bisa dikatakan bahwa penempatan
alat dan bahan bukan merupakan hal yang ditentukan begitu saja ataupun hal yang
asal-asalan dan tidak di perhatikan melainkan juga melihat dari sisi hasil
ataupun data pengamatan yang ingin di dapatkan. Seperti halnya penempatan
antara terali rouland dengan layar tembus cahaya yang diperhatikan adalah jarak
antara kedua alat ini. Jaraknya juga akan sangat mempengaruhi nilai dari data
pengamatan yang didapatkan. Dalam data pengamatan beberapa aspek yang dicari
nilainya adalah warna spektrum, lebar spektrum, dan jarak antar spektrum. Dari
data pengamatan pada lampu AgZnCd yang didapatkan menunjukkan bahwa jarak
antara terali rouland dengan layar
tembus cahaya berpengaruh terhadap jarak antar spektrum. Data pengamatan yang telah dianalisis menunjukkan
bahwa jarak antara terali rouland dengan layar tembus cahaya semakin jauh, maka
jarak antara spektrum juga akan semakin jauh atau sebanding.
Aplikasi dari spektrum absorpsi dan
emisi ini banyak kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh spektrum absorpsi adalah spektrum matahari.
Secara sepintas spektrum matahari tampak seperti spektrum kontinu. Umumnya spektrum sinar matahari susunannya adalah merah, jingga, kuning,
hijau, biru, nila, dan ungu. Selain itu masih ada bagian spektrum yang tidak
kasat mata yaitu inframerah (IM) dan ultraviolet (UV). Bagian cahaya yang
tampak dinamakan cahaya kasat mata. Sebenarnya spektrum sinar matahari itu
mengandung banyak sekali warna atau panjang gelombang sehingga tampak sebaran
warna yang kontinu. Akan tetapi,
jika dicermati akan tampak garis-garis gelap terang yang disebut dengan
garis-garis Fraunhofer. Sedang untuk spektrum emisi dapat digunakan dalam
analisis kimia zat, misalnya dalam zat gas untuk keadaan molekuler gas H2,
O2 dan CO. Absorpsi
merupakan suatu berkas radiasi elektromagnetik, bila dilewatkan melalui sampel
kimia, sebagian akan terabsorpsi. Energi elektromagnetik ditransfer ke atom
atau molekul dalam sampel, berarti pertikel terpromosikan dari tingkat energi
yang lebih rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi yaitu tingkat tereksitasi.
Bila kita amati spektrum dari berbagai
sumber cahaya seperti nyala lilin, lampu pijar, lampu TL, dan yang lainnya,
ternyata jenis spektrumnya berbeda-beda. Cahaya lilin misalnya, banyak
mengandung warna merah, orange, dan kuning namun hampir tidak mengandung warna
biru dan ungu. Sedangkan lampu TL spektrumnya hampir selengkap spektrum matahari.
Jika spektrum suatu cahaya bergantung dari
bahan dan keadaan fisis sumber tersebut, sehingga hasil analisis spektrum suatu
sumber cahaya dapat digunakan sebagai informasi mengenai keadaan fisis sumber
tersebut. Dengan demikian spektrum benda angkasa yang bercahaya seperti halnya
spektrum bintang dapat dipakai sebagai bahan informasi keadaan fisis benda
tersebut.
Aplikasi dari spektrum emisi
dalam sepotong logam Na diletakkan dalam sebuah bejana besi dan dipanasi dengan
batere pembakar yang bias menyediakan konsentrasi atom yang cukup untuk
menyerap cahaya kuning dan menciptakan garis gelap dalam daerah kuning dari
spektrum kontinu.
Adapun kesimpulan yang telah diperoleh berdasarkan percobaan yang telah
dilakukan adalah:
1. Spektrum
merupakan suatu bukti adanya tingkat-tingkat energi dalam suatu atom. Spektrum
dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu spektrum emisi dan spektrum absorpsi
2.
Pada percobaan menggunakan lampu Na sebagai sumber cahaya
menghasilkan spektrum warna orange.
3.
Pada percobaan menggunakan lampu AgZnCd sebagai sumber cahaya
menghasilkan spektrum warna yang bervariasi, yaitu warna orange, kuning, hijau,
dan ungu.
4.
Celah variabel berpengaruh terhadap lebar spektrum dan
intensitas spektrum, semakin besar nilai celah variabel maka akan semakin besar
lebar spektrum yang dipancarkan pada lampu AgZnCd dan lampu Na.
5.
Jarak terali rouland terhadap layar tembus cahaya berpengaruh
terhadap jarak antar spektrum, semakin jauh jaraknya maka akan semakin jauh
juga jarak antar spektrum yang dihasilkan.
6.
Aplikasi untuk spektrum absorpsi misalnya pada spektrum
matahari sedang spektrum emisi biasanya digunakan pada analisis zat padat, gas
dan cair pada suatu atom.
DAFTAR
PUSTAKA
Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid 2 Edisi Keempat.
Jakarta : Erlangga.
Endro, Jatmiko. 2004. Rancang Bangun Spektorskopi Cahaya Tampak Untuk Penentuan Kualitas Susu
Dengan Menggunakan Jaringan Syaraf Tiruan. Bandung: ITB.
Higuchi, T and Hanssen, E. B. 1961. Pharmaceutical
Analysis. New York: Interscience Publisher
Kemp, W. 1975. Organic
Spectroscopy. ELBS. London: The Mamillan Press LTD.
Khopkar, S.M. 2008. Konsep Dasar Kmia Analitik. Jakarta : Universitas
Indonesia Press
Nana. 2014. Spektroskopi
Serapan dan Daerah Tampak. Http://Biografinani .com/2009/II/spektroskopi-serapan-dalam-daerah-tampak. Diakses pada 27 Mei 2014. Pukul 14.52 WIB.
Skoog. D. A., Donald M. West, F. James Holler, Stanley R. Crouch. 2000. Fundamentals of Analytical. New York: Interscience
Publisher
Underwood, A.L. dan R.A. Day, JR.. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi
Ke-enam.
diterjemahkan oleh DR. Ir. Lis Sopyan, M.Eng. Jakarta : Erlangga.
Wikepedia. 2014. Analisis Campuran Tanpa Pemisahan Dengan Spektrofotometer. Http://www.wikipedia.com. Diakses pada tanggal 27 Mei 2014. Pukul 15.55 WIB.
Willard, H. H., Merrit, L; L., and Settle Jr, F. A. 1989. Instrumental Methods of Analysis. New
York: Wadsworth
Post a Comment