SPECTROSCOPY

1
SPECTROSCOPY
2
Introduction to Spectroscopy Spectrophotometry
(spectrometry) measurement of absorption and the
emissions of light by a body of mass. -the use of
absorption, emission, or scattering of
electromagnetic radiation by matter to
qualitatively and quantitatively study the matter
or to study physical processes. Body of
mass/matter/atom/molecule Absorption (absorb
to take up) a transition from a lower level to
a higher level with transfer of energy from
radiation field to an absorber, atom, molecules
or solids. Emission (emit to give off) a
transition from a higher level to a lower level
with transfer of energy from the emitter to the
radiation field. Scattering redirection of
light due to its interaction with matter. Might
or might not occur with transfer of energy. Might
or might not have different wavelength from the
light of incident.
3
ABSORPTION
LIGHT, RADIATION, ELECTROMAGNETIC SPECTRUM
EMISSION
SCATTERING
ATOM, MOLECULE, MATTER, SAMPLE
4

• Two fundamental variables for measurement in
  spectroscopy method
• Wavelenght (or energy) of the radiation
• Amount of the radiation at that wavelenght
• The wavelenght that are absorbed and emitted
• depends on the identity of the compound/matter
• remains the same regardless of the quantity of
  the analyte present
• HOWEVER. The amount of light absorbed or emitted
  does depend on the amount of analyte present in
  the light path

5

• v nombor gelombang iaitu bilangan gelombang
  bagi satu unit jarak
• c halaju cahaya
• ? frekuensi iaitu bilangan gelombang yang
  melepasi suatu titik dalam masa tertentu (Hz,
  s-1)
• panjang gelombang iaitu jarak yang dilalui
  semasa satu kitaran lengkap
• h pemalar Planck (6.62 x 10-34 Js)
• E tenaga foton (joule)

6
Frequency is fixed by the source. ? must decrease
as radiation passes from a vacuum to some other
medium.
7
Spectrum electromagnet
type wavelenght application
Radio-wave 1- 100 m NMR, ESR
Micro-wave 0.1 100 cm Spec. mw
IR 0.75 1000 um IR, Raman
uv-vis 10 -750 nm Uv-vis, AAS, AES, pendafluor
X-ray 102 100 A pendafluor., XRD
Gamma ray 100 1 A Neutron activation
Shorter wavelenght have greater energy. That is
why uv radiation from the sun burns you
8

• Apabila satu sinaran yang pada julat tenaga
  tertentu dikenakan pada sampel. Sampel tersebut
  akan menyerap pada nilai tenaga tertentu yang
  sesuai dengannya (ciri-cirinya).
• Tenaga sinaran, Efoton akan dipindahkan drpd
  foton ke atom, ion atau molekul. Menyebabkan
  elekron yang berada pada keadaan aras kepada
  keadaan teruja.
• Penyerapan sinaran oleh molekul boleh menyebabkan
  3 jenis peralihan tenaga iaitu peralihan
  elektron, getaran(vibration) dan
  putaran(rotation).
• Ejumlah Eelektron Egetaran Eputaran
• Molekul yang boleh menyerap tenaga foton dari
  sinaran ultralembayung dipanggil kromofor.

9
V 4
V 3
V 2
V 1
E1
V 0
electronic
getaran
V 4
putaran
V 3
V 2
v 2
v 1
V 1
v 2
v 1
E0
V 0
10
Jenis gelombang Perubahan asas penggunaan
radio Perubahan elektromagnet (orientasi spin) Spekroskopi resonan magnet nukleus (NMR) dan resonan spin elektron (ESR)
mikro Putaran molekul Spektroskopi gelombang mikro
Inframerah Getaran molekul Spektroskopi inframerah (IR), spektroskopi Raman
Nampak-ultralembayung Perpindahan elektron Spektroskopi UV/VIS, serapan atom (AAS), pancaran atom (AES), pendafluor
Sinar-x Perubahan tenaga bagi e di petala K dan L Spektroskopi pendafluor, pembelauan sinar-x
Sinar gamma Perubahan konfigurasi nukleus Spektroskopi Mossbauer, Analisis pengaktifan
11
Monokromator
Punca sinaran
Sel sampel
Pengesan
Perekod
Diagram bagi suatu spektrometer
12
Quantitative calculation Radiation absorbed by
solution of absorbing analyte can be
quantitaively related to its concentration Hukum
Beer Lambert
I sinaran terhantar (kehantaran)
I0 Sinaran tuju
C
detector
b
T
T 100T T 100
T kehantaran / transmittance
13
Kuantiti sinaran yang diserap sebagai keserapan
(absorbance)
A - log T A - log I/Io A e b c e -
kedayaserapan molar (molar absorptivity) b
jarak laluan (pathlenght) C kepekatan molar
analyte
14
Contoh 1 Suatu larutan mengandungi CrO4- 6.94 x
10-6 M. Didapati memberikan peratus kehantaran
81.4 dalam sel 1.00 cm. kira A, e dan jarak
laluan yang diperlukan spaya T10. Contoh2 A
sample in a 1.0cm cell is determined with a
spectrometer to transmitt 80 light at certain
wavelenght. If the absorptivity of this substance
is 2.0. What is the concentration of
substance Contoh3 A solution containing 1.00 mg
ion thiocyanate in 100 mL was observed to
transmit 70 of the incident light compared to an
approriate blank. What is the absorbance of the
solution. Contoh 4 A compound has FW 280
absorbed 65 of the radiation at a certain
wavelenght in a 2 cm cell at a concentration 15
ug/L. calculate its molar absorptivity.
15
Spektroskopi Serapan Atom (Atomic Absorption
Spectroscopy)
Proses serapan cahaya oleh atom menjadi asas
kepada kaedah ini. Prinsip Apabila sejumlah
sinaran/cahaya pada nilai tenaga _at_ panjang
gelombang tertentu dilalukan pada sampel (atom).
Atom tersebut akan menyerap sebahagian cahaya
tersebut dan yang selebihnya akan terus melalui
sampel dan dikesan oleh pengesan. Kuantiti cahaya
yang diserap adalah berkadaran dengan kuantiti
atom yang ada. Jika kedua-dua keamatan cahaya
(hantar dan lepas) ini diukur maka kuantiti atom
yang menyerap cahaya juga akan dapat
diukur. Prinsip pengiraan adalah berdasarkan
hukum Beer Lambert
16
Punca sinaran
Monokro-mator
pengatom
pengesan
Sistem pensampel
perekod
Skema diagram untuk AAS
17
Punca Sinaran Untuk membekalkan sinaran pada
nilai tenaga tertentu bersesuaian dengan analit
yang hendak ditentukan - lampu katod berongga -
lampu nyahcas tanpa elektrod Pengatom Untuk
mengubah bentuk analit dalam sampel menjadi
atom-atom terlebih dahulu dan seterusnya dapat
menyerap sinaran yang dihantar oleh punca
sinaran - Pengatoman nyala - 10 menjadi
atom - DL 1-20 ppb - Pengatoman
elektroterma - 100 menjadi atom - DL
0.002 0.01 ppb
18

• Kesan Gangguan
• Gangguan spektrum 3. Gangguan Kimia
• Gangguan pengionan 4. Gangguan fizikal
• Gangguan spektrum terjadi apabila jirim2/zarah2
  lain selain analit daripada proses pengatoman
  menyebarkan sinaran dari punca atau apabila
  penyerapan/pemancaran oleh spesies yang
  mengganggu itu bertindih atau hampir sama dengan
  penyerapan analit.
• Eg. Gariasan vanadium pd 308.211 nm mengganggu
  analisis alumunium pd 308.215 nm. Diatasi dengan
  menggunakan garisan resonans alumunium yg lain
  iaitu pd 309.27 nm.
• Gangguan kimia terjadi apabila berlaku berbagai
  proses tb kimia semasa pengatoman yg mengubah
  ciri-ciri npenyerapan analit.
• Eg. Bagi penentuan Ca2. Fosfat akan berTB dengan
  ion-ion Ca2 menghasilkan kalsium pirofosfat dlm
  nyalaan. Sebatian ini stabil haba. Maka kurang
  ion Ca2

19

• Gangguan pengionan terjadi apabila nyalaan
  digunakan pada suhu yang terlalu tinggi untuk
  analit.
• Eg. K K e-
• Diatasi dengan memasukkan Na ke dalam larutan
  sampel.
• Gangguan fizikal terjadi disebabkan oleh
  perubahan sifat fizikal larutan seperti
  kelikatan, tegangan permukaan, tekanan wap atau
  suhu. Perubahan ini akan mempengaruhi kadar
  sedutan, penebulaan (nebulization) dan kecekapan
  pengatoman.

20
PUNCA MINYAK MENJADI KRISIS ISU ITU SUDAH
TERKENAL, SELESAI SUDAH KIMIA ANALISIS, TINGGAL
DIUJI SEMASA FINAL.