Fotometri

Fotometri adalah suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran besaran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna dengan menggunakan detektor fotosel, dimana besaran ini merupakan fungsi dari kandungan komponen tertentu yang melakukan penyerapan. Pada kolorimeter visual kita melihat intensitas warna dengan mata telanjang.

Akan tetapi karena ketelitian visual mata terbatas, maka tidaklah mungkin mendapatkan hasil yang reprodusibel. Untuk mengurangi kesalahan tersebut, intensitas sel emisi biasanya diukur dengan fotosel. Pada metode visual, kita dapat menggunakan sumber lampu yang tidak monokromatis. Karena itu pada fotometri kita menggunakan filter interferensi untuk membuat hasil yang akurat.

Disini digunakan filter untuk mengisolasi daerah spektrum yang diinginkan. Filter interferensi ini terdiri dari kaca berwarna maupun gelatin yang berwarna dan mempunyai sifat yang mentransmisikan sinar dari spektrum daerah tertentu saja.

Alat filter fotometri dapat digunakan bila cahaya yang diserap dapat dideteksi pada daerah dan larutan yang digunakan dengan larutan yang akan dianalisa harus berbeda. Pemilihan filter yang tepat untuk analisa tertentu adalah hal terpenting karena kepekaan pengukuran secara langsung bergantung pada filter yang digunakan.

Warna cahaya yang diserap oleh suatu larutan adalah komplemen dari warna cahaya larutan. Misalnya larutan merah, karena larutan tersebut meneruskan warna merah dan menyerap bagian spektrum yang hijau kebiru-biruan, yaitu komponen dari warna merah. Dalam hal ini yang berubah dalam konsetrasi larutan adalah intensitas warna hijau kebiru-biruan, sehingga filter yang digunakan untuk mengukur %T atau A (adsorban) larutan adalah filter yang berwarna hijau kebiru-biruan.

Bila tersedia beberapa filter dengan corak warna yang hampir sama maka harus dipilih filter yang menghasilkan serapan maksimum atau pembacaan transmitan yang minimum. Jadi panjang gelombang yang dipakai untuk penentuan  kuantitatif digunakan panjang gelombang yang menghasilkan serapan maksimum.

Fotometer dapat dibedakan atas:

1.   Berdasarkan jenis kromatornya terdiri dari:

a.    Filter fotometer

b.   Spektofotometer

2. Berdasarkan sinarnya, terdiri dari:

a. Fotometer berkas sinar tunggal

b. Fotometer berkas sinar ganda atau rangkap

3. Berdasarkan daerah gelombang yang digunakan:

a.    sinar tampak (400 – 750)

b.   sinar UV (200 – 400)

c.    sinar IR (besar dari 700nm)

Pada fotometer berkas ganda terdapat dua tipe model.

Fotometer berkas ganda yang pertama, yaitu :

Kedua fotoselnya tetap, sedangkan variasi intensitas didapat dari tahanan geser atau diafragma iris. Salah satu dari fotosel dapat digerakkan sesuai dengan berkas sinar yang jatuh. Sebenarnya ide dasar penggunaan berkas sinar ganda tersebut agar fluks cahaya yang masuk kondisinya sama sehingga dapat mengurangi kesalahan pengoperasian. Pada berkas ganda ini yang mula-mula diatur pada respon yang sama untuk mengoperasikannya, kuvet diisi dengan pelarut dan jumlah radiasi yang jatuh pada sel pembanding diatur sedemikian rupa sehingga galvanometer menunjuk nol. Kemudian larutan pembanding diganti dengan larutan sample sehingga akan tampak penyimpangan skala galvanometer. Penyimpangan galvanometer dibuat menjadi nol dengan perangkat tegangan listrik. Penunjuk pada perangkat tegangan listrik ini digunakan untuk membaca skala absorbansi.

Fotometer berkas ganda yang kedua, yaitu :

Berkas sinar yang dilewatkan ke lensa dan filter yang kemudian dibagi menjadi 2 bagian. Bagian pertama lewat ke kuvet dan jatuh pada fotosel. Bagian kedua, sinar menumbuk reflector dan akhirnya ke fotosel referensi. Respon efektif (akhir) sel merupakan absorbansi larutan sample jika kedua fotosel diatur mempunyai respon yang sama dengan mula-mula. Ini secara umum dilakukan pada tipe model dua, yaitu dengan memutar fotosel sepanjang sumbu vertical. Pada pengerjaan alat, berkas sinar dilewatkan ke larutan referensi. Galvanometer di nolkan dengan pengatur nol. Bila berkas cahaya melalui larutan sample, galvanometer memperlihatkan penyimpangan. Penyimpangan ditiadakan dengan menggeser jarum (penunjuk) yaitu dengan menggerakkan fotosel dimana dihubungkan ke pembacaan skala jarum absorbansi atau transmitan.

Kolometri dengan fotometri berbeda, karena pada kolometri digunakan sumber cahaya polikromator dengan detektornya mata, sedangkan fotometri menggunakan sumber cahaya monokromatis dengan detektornya fotosel.

Yang digunakan dalam praktikum ini yaitu filter fotmeter sinar tunggal. Dimana monokromatornya adalah sebuah filter yang dapat meneruskan sinar pada jenis warna sinar tertentu yang berupa sinar monokromatis.

Sinar monokromatis yang dihasilkan diteruskan pada cuvet yang berisi larutan berwarna sehingga akan terjadi penyerapan sebagian sinar dan ada sebagian lagi sinar ditransmisikan. Sinar yang ditransmisikanakan dirubah oleh detektor menjadi energi listrik yang sebanding. Besarnya energi listrik yang dihasilkan dapat terbaca pada sistem indikator dengan bentuk transmitan (0 – 100%). Bila tersedia beberapa buah filter dengan corak warna yang hampir sama. Maka dipilih filter yang menghasilkan pembacaan absorban maksimum atau pembacaan transmitan yang minimum.Jadi panjang gelombang yang dipakai untuk penentuan  kuantitatif digunakan panjang gelombang yang menghasilkan serapan maksimum.

Hukum Lambert menyatakan bahwa pengurangan intensitas radiasi sinar monokromatis oleh suatu medium penyerap sebanding dengan logaritma dari penambahan panjang lajur larutannya, sedangkan untuk lajur yang tertentu hukum Beer menjelaskan pengurangan ini sebanding dengan peningkatan konsentrasi atau jumlah molekul pengabsorbsinya. Fotometer dapat dipergunakan untuk keperluan mengukur cahaya dalam arti yang seluas-luasnya. Cahaya yang dapat diukur bisa berupa cahaya yang berasal dari flouresensi, cahaya difusi, cahaya transmisi dll. Konstruksi sebuah fotometer tidak berbeda banyak dengan konstruksi sebuah kolorimeter. Salah satu penggunaan filter fotometer adalah untuk menetukan kadar suatu zat atau ion dalam larutan. Dimana absorban merupakan fungsi dari konsentrasi. Penentuan kadar ini didasarkan pada hukum Lambert Beer yaitu :

A = - log T = a . b . c

Dimana : A = absorban

T = trannsmitan

a = koefisien absorbs ( absorbtivity)

b = tebal kuvet

c = konsentrasi  (gram/L)

Fotometer memiliki beberapa keunggulan:

-       Dapat mengukur intensitas sinar yang kokoh

·         Harganya relative murah

·         Tidak membutuhkan arus listrik

·         Detector lebih mudah membedakan warna

·         Dapat memilih panjang gelombang

Namun fotometer memiliki kelemahan yaitu karena tidak menggunakan penguat arus, intensitas cahaya yang terukur yang hanya tinggi saja.

Filter yang digunakan memiliki fungsi:

·         Memilih salah satu panjang gelombang yang diinginkan

·         Memperoleh analisa dengan kepekan yang tinggi

·         Mengurangi gangguan zat lain guna mendapatkan selektifitas yang baik

·         Memenuhi hukum Lamber-Beer