Spektroskopi

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 di mana "cahaya tampak" digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisis 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.

Kuantitas fisik yang diukur

Jenis spektroskopi tergantung dari kuantitas fisik yang diukur. Kuantitas yang diukur adalah jumlah atau intensitas dari sesuatu.

• Intensitas radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dan jumlah yang diserap dipelajari di spektroskopi elektromagnetik.
• Amplitudo getaran-getaran makroskopik dipelajari di spektroskopi akustik dan spektroskopi mekanika dinamik.
• Energi kinetik dari partikel dipelajari di spektroskopi energi elektron dan spektroskopi elektron Auger.
• Rasio massa molekul dan atom dipelajari di spektrometri massa, kadang-kadang disebut juga dengan spektroskopi massa.

Penerapan

Spektroskopi digunakan dalam kimia fisik dan analitik untuk mendeteksi, menentukan, atau mengukur komposisi molekul dan struktur sampel. Setiap jenis molekul dan atom akan memantulkan, menyerap, atau memancarkan radiasi elektromagnetik dengan caranya masing-masing. Spektroskopi menggunakan karakteristik tersebut untuk menyimpulkan dan menganalisis komposisi sampel.

• Menentukan struktur atom suatu sampel.
• Menentukan struktur metabolisme otot.
• Mengubah struktur obat sehingga dapat meningkatkan efektivitas fungsinya.
• Memantau kandungan oksigen terlarut di ekosistem air tawar dan laut.
• Digunakan dalam karakterisasi protein.
• Penerapan dalam astronomi untuk memperoleh informasi tentang komposisi, kepadatan, suhu, dan proses fisik utama lainnya dari objek astronomi tertentu.
• Penerapan spektroskopi dalam fotobiologi.

Jenis

Spektroskopi Ultra Violet (UV)

Spektroskopi UV adalah jenis spektroskopi serapan di mana cahaya daerah ultra-violet (200-400 nm) diserap oleh molekul yang menghasilkan eksitasi elektron dari keadaan dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi. Terdapat beberapa prinsip spektroskopi UV, diantaranya:

• Pada dasarnya, spektroskopi berkaitan dengan interaksi cahaya dengan materi.
• Saat cahaya diserap oleh materi, maka akan menghasilkan peningkatan kandungan energi atom atau molekul.
• Ketika radiasi ultraviolet diserap dapat menghasilkan eksitasi elektron dari keadaan dasar menuju keadaan energi yang lebih tinggi.
• Molekul yang mengandung π-elektron atau elektron non-ikatan (n-elektron) dapat menyerap energi dalam bentuk sinar ultraviolet untuk merangsang elektron-elektron ini ke orbital molekul anti-ikatan yang lebih tinggi.

Penerapan spektroskopi UV

• Merupakan salah satu metode terbaik untuk menentukan pengotor dalam molekul organik.
• Berperan dalam penjelasan struktur molekul organik, seperti dalam mendeteksi ada atau tidaknya unsaturation, keberadaan atom hetero.
• Spektroskopi serapan UV dapat digunakan untuk penentuan kuantitatif senyawa yang menyerap radiasi UV
• Spektrofotometer UV dapat digunakan sebagai pendeteksi HPLC

Spektroskopi Infra merah (infra red / IR)

Salah satu jenis spektroskopi adalah spektroskopi infra merah. Spektroskopi ini didasarkan pada vibrasi suatu molekul. Spektroskopi IR mendeteksi frekuensi cahaya infra merah yang diserap oleh molekul. Molekul tersebut cenderung menyerap frekuensi cahaya spesifik karena sesuai dengan frekuensi getaran ikatan dalam molekul.

Sampel dalam Spektroskopi Inframerah

Spektroskopi Infra merah dapat menggunakan sampel dalam bentuk padat, cair, atau gas.

• Sampel padat dapat dibuat dengan cara menghancurkan sampel menggunakan mulling agent (menumbuk) yang memiliki tekstur berminyak. Lapisan tipis tersebut sekarang dapat diaplikasikan pada plat garam yang akan diukur.
• Sampel cairan umumnya disimpan di antara dua pelat garam dan diukur karena pelat transparan terhadap cahaya IR. Piring garam dapat terdiri dari natrium klorida, kalsium fluorida, atau bahkan kalium bromida.
• Karena konsentrasi sampel gas bisa dalam bagian per juta, sel sampel harus memiliki panjang jalur yang relatif panjang, yaitu cahaya harus menempuh jarak yang relatif jauh dalam sel sampel.