TRANSMISI: APA ITU, DIAGRAM ENERGI MOLEKUL DAN LATIHAN - FISIK - 2025

The transmitansi optik adalah rasio intensitas cahaya yang muncul dan insiden intensitas cahaya pada sampel dari solusi tembus yang telah diterangi dengan cahaya monokromatik.

Proses fisik melewatkan cahaya melalui sampel disebut transmisi cahaya, dan transmitansi adalah ukuran transmisi cahaya. Transmisi adalah nilai penting untuk menentukan konsentrasi sampel yang umumnya terlarut dalam pelarut seperti air atau alkohol, antara lain.

Gambar 1. Perakitan untuk pengukuran transmitansi. Sumber: F. Zapata.

Sebuah elektro-fotometer mengukur arus yang sebanding dengan intensitas cahaya yang jatuh pada permukaannya. Untuk menghitung transmitansi, sinyal intensitas yang sesuai dengan pelarut saja biasanya diukur terlebih dahulu dan hasilnya dicatat sebagai Io.

Kemudian sampel terlarut ditempatkan dalam pelarut dengan kondisi pencahayaan yang sama dan sinyal yang diukur dengan elektro-fotometer dilambangkan sebagai I, kemudian dihitung transmitansinya sesuai rumus berikut:

T = I / I atau

Perlu dicatat bahwa transmisi adalah kuantitas tak berdimensi, karena ini adalah ukuran intensitas cahaya sampel dalam hubungannya dengan intensitas transmisi pelarut.

Apa itu transmitansi?

Penyerapan cahaya dalam medium

Ketika cahaya melewati sampel, sebagian energi cahaya diserap oleh molekul. Transmitansi adalah ukuran makroskopis dari suatu fenomena yang terjadi pada tingkat molekuler atau atom.

Cahaya adalah gelombang elektromagnetik, energi yang dibawanya ada di medan listrik dan magnet gelombang. Bidang berosilasi ini berinteraksi dengan molekul suatu zat.

Energi yang dibawa oleh gelombang bergantung pada frekuensinya. Cahaya monokromatis memiliki frekuensi tunggal, sedangkan cahaya putih memiliki jangkauan atau spektrum frekuensi.

Semua frekuensi gelombang elektromagnetik bergerak dalam ruang hampa dengan kecepatan yang sama yaitu 300.000 km / detik. Jika kita menyatakan kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan c, hubungan antara frekuensi f dan panjang gelombang λ adalah:

c = λ⋅f

Karena c adalah konstanta, setiap frekuensi sesuai dengan panjang gelombangnya masing-masing.

Untuk mengukur transmisi suatu zat, daerah spektrum elektromagnetik yang terlihat (380 nm sampai 780 nm), daerah ultraviolet (180 sampai 380 nm) dan daerah inframerah (780 nm sampai 5600 nm) digunakan.

Kecepatan rambat cahaya dalam media material tergantung pada frekuensi dan kurang dari c. Ini menjelaskan hamburan dalam prisma yang dengannya frekuensi yang membentuk cahaya putih dapat dipisahkan.

Teori molekuler penyerapan cahaya

Transisi ini paling baik dipahami dengan diagram energi molekul yang ditunjukkan pada Gambar 2:

Gambar 2. Diagram energi molekul. Sumber: F. Zapata.

Dalam diagram, garis horizontal menunjukkan tingkat energi molekul yang berbeda. Garis E0 adalah tingkat energi fundamental atau lebih rendah. Tingkat E1 dan E2 adalah tingkat energi yang lebih tinggi. Tingkat E0, E1, E2 sesuai dengan keadaan elektronik molekul.

Subtingkat 1, 2, 3, 4 di dalam setiap level elektronik sesuai dengan status getaran yang berbeda sesuai dengan setiap level elektronik. Masing-masing level ini memiliki subdivisi yang lebih halus yang tidak ditampilkan sesuai dengan status rotasi yang terkait dengan setiap level getaran.

Diagram menunjukkan panah vertikal yang mewakili energi foton dalam rentang inframerah, tampak, dan ultraviolet. Seperti yang dapat dilihat, foton inframerah tidak memiliki energi yang cukup untuk mendorong transisi elektronik, sedangkan radiasi tampak dan ultraviolet memiliki energi yang cukup.

Ketika foton datang dari berkas monokromatik bertepatan dalam energi (atau frekuensi) dengan perbedaan energi antara keadaan energi molekul, maka absorpsi foton terjadi.

Faktor-faktor yang menjadi tempat bergantung transmisi

Menurut apa yang telah dikatakan di bagian sebelumnya, transmisi akan bergantung pada beberapa faktor, di antaranya kita dapat menyebutkan:

1- Frekuensi sampel diterangi.

2- Jenis molekul yang akan dianalisis.

3- Konsentrasi larutan.

4- Panjang jalur yang ditempuh oleh berkas cahaya.

Data percobaan menunjukkan bahwa transmitansi T menurun secara eksponensial dengan konsentrasi C dan dengan panjang L jalur optik:

T = 10 ^-a⋅C⋅L

Pada ekspresi di atas a adalah konstanta yang bergantung pada frekuensi dan jenis zat.

Latihan diselesaikan

Latihan 1

Sampel standar dari zat tertentu memiliki konsentrasi 150 mikromol per liter (μM). Ketika transmitansi diukur dengan cahaya 525 nm, diperoleh transmitansi 0,4.

Sampel lain dari zat yang sama, tetapi konsentrasinya tidak diketahui, memiliki transmitansi 0,5, jika diukur pada frekuensi yang sama dan dengan ketebalan optik yang sama.

Hitung konsentrasi sampel kedua.

Balasan

Transmitansi T meluruh secara eksponensial dengan konsentrasi C:

T = 10 ^-b⋅L

Jika logaritma dari persamaan sebelumnya diambil, tetap:

log T = -b⋅C

Membagi anggota dengan anggota persamaan sebelumnya diterapkan untuk setiap sampel dan memecahkan konsentrasi yang tidak diketahui tetap:

C2 = C1⋅ (log T2 / log T1)

C2 = 150μM⋅ (log 0,5 / log 0,4) = 150μM⋅ (-0,3010 / -0,3979) = 113,5μM

Referensi

1. Atkins, P. 1999. Kimia Fisik. Edisi Omega. 460-462.
2. Petunjuk. Transmisi dan absorbansi. Dipulihkan dari: quimica.laguia2000.com
3. Toksikologi Lingkungan. Transmitansi, absorbansi dan hukum Lambert. Diperoleh dari: repositorio.innovacionumh.es
4. Petualangan fisik. Absorbansi dan transmitansi. Dipulihkan dari: rpfisica.blogspot.com
5. Spektofotometri. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
6. Toksikologi Lingkungan. Transmitansi, absorbansi dan hukum Lambert. Diperoleh dari: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. Transmisi. Diperoleh dari: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometri. Diperoleh dari: wikipedia.com