Upload
glynis
View
101
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
JURUSAN FARMASI FKIK UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN. Infra-Red (IR) Spektroscopy (bagian 1) . Oleh : Hendri Wasito , S. Farm., Ap t. (http : // www.hendriapt.wordpress.com). Tinjauan umum. Spektrum Infra Merah (IR). 780 nm 0,78 m m. 10 nm. 380 nm. 50 m m. 106/cm. 26300/cm. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Infra-Red (IR) Spektroscopy(bagian 1)
JURUSAN FARMASI FKIKUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
Oleh : Hendri Wasito, S. Farm., Apt.
(http : // www.hendriapt.wordpress.com)
Tinjauan umum
Spektrum Infra Merah (IR)Daerah Spektra Sinar X UV Vis IR Gel
Mikro
Panjang Gelomban
gBilangan
Gelombang
Proses Elektron Valensi
Elektron Valensi
Vibrasi dan
Rotasi Mol
Rotasi Mol
10 nm 380 nm 780 nm0,78 mm 50 mm
106/cm 26300/cm 4000/cm 200/cm
Spektrum IR Transisi karena serapan infra merah
berkaitan dengan perubahan-perubahan vibrasi dalam molekul.
Infra merah: dekat jika bilangan gelombang > 4000
cm-1 (ltransisi vibrasional) jauh jika bilangan gelombang < 650 cm-1
(transisi vibrasional) Pada IR dekat (650-4000nm) , selalu
disertai transisi rotasional sehingga diperoleh spektrum dengan puncak-puncak yang lebar karena ada saling pengaruh antara transisi vibrasional dan rotasional
Perubahan Momen Dwi Kutub
Supaya molekul dapat menyerap energi infra merah, maka gerakan vibrasi atau rotasinya harus disertai perubahan momen dwi kutub / dipole.
Oksigen memiliki keelektronegatifan sehingga N merupakan molekul yang dipole. Jadi muatan (+) dan (-) terpisah
Jika frekuensi sinar tepat sama dengan salah satu natural vibrational frequency dari molekul, maka sinar akan diserap perubahan amplitudo
vibrasi dari molekul.
medan listrik
medan listrik bolak-balik dari sinar
antaraksi
N O
Vibrasi molekuler Posisi relatif suatu atom dengan atom
lainnya dalam suatu molekul selalu berubah-ubah akibat dari gerakan vibrasi.
Untuk molekul dwi-atom atau tri-atom, vibrasi berhubungan dengan energi absorbsi, namun tuk poliatom, vibrasi tidak mudah diperkirakan karena banyaknya pusat vibrasi yang berinteraksi.
Vibrasi molekul ada 2:1. Vibrasi ulur (stretching) 2. Vibrasi Tekuk (bending vibrations)
scisoring (v. gunting), rocking (v. Goyang), wagging (v. Kibasan), dan twisting (v. Pelintir).
Vibrasi ulur (streching)
Pada vibrasi ini terjadi perubahan terus menerus dari jarak antara 2 atom didalam suatu molekul (konstanta vibrasi antara
dua atom sepanjang sumbu ikatan).Contoh : -CH3, -CH2-, -NO2, -NH2, dan
anhidrida.
Simetri(~ 2853
/cm)Tak Simetri(~ 2926 /cm)
Vibrasi Tekuk (bending vibration) Terjadi perubahan sudut antara dua
ikatan kimia. Ada 2 bidang :a. Tekuk dalam bidang (in-plane bending)
v. Scissoring dan v. Rockingb. Tekuk keluar dalam bidang (out-of-
plane) v. wagging dan v. Twisting
Keempat vibrasi tersebut hanya mungkin bagi molekul yang memiliki lebih dari dua atom.
(~ 1450 /cm) (~ 720 /cm)
(~ 1250 /cm) (~ 1250 /cm)
Simetric streching
Asimetric streching
Scissoring
Rocking
Wagging
Twisting
Frekuensi Vibrasi (... 1) Jia ikatan antara pasangan atom ibarat
pegas, berdasar hukum Hook :
21
21 )(21
21
mmmmkkVm
m
k = tetapan gaya untuk ikatan kimia,m1 dan m2 = massa dari atom-atom
Berdasarkan tinjauan secara mekanika kantum, maka energi vibrasi itu adalah “quantisized”.
Sehingga energi potensial molekul yang bervibrasi:
ukhE
2)21(
Jadi energi vibrasi molekul hanya dapat memiliki nilai-nilai tertentu saja.
mhVE )21
(
Calculation of stretching frequencies for different
types of bondsC = C BONDING
υ = 1/2π √ (k/µ)K = 10 x 105 dyne/cmµ = (Mc.Mc) /
(Mc+Mc)= ((12) (12)) / (12 + 12)= 6
υ = 4,12 √ (10 x 105 /6)= 1682/cm (calculated)
υ = 1650/cm (eksperimental)
C - H BONDING
υ = 1/2π √ (k/µ)K = 5 x 105 dyne/cmµ = (Mc.Mc) / (Mc+Mc)
= ((12) (1)) / (12 + 1)= 0,923
υ = 4,12 √ (5 x 105 /0,923)= 3032/cm (calculated)
υ = 3000/cm (eksperimental)
Frekuensi vibrasi ( ... 2)Setiap jenis ikatan kimia memiliki frekuensi vibrasi berbeda, dan jenis ikatan kimia yang sama juga berbeda frekuensi vibrasinya jika diikat oleh senyawa yang berlainan karena lingkungan berbeda.
Tidak ada molekul yang berbeda strukturnya yang memiliki pola absorbsi-IR atau spektrum-IR yang sama (fingerprint spectrum)
Cara Vibrasi MolekulBerapakah vibrasi fundamental dari suatu
molekul1. Untuk molekul linear
Vibrasi fundamental = 3n - 5 n = banyaknya atom
Misal: CO2 O = C = O2. Untuk molekul tidak linear = 3n – 6Dapat terjadi penyimpangan jika:a. Vibrasi tersebut tidak disertai dengan
perubahan netto moment dwi kutubb. Energi dari 2 jenis vibrasi fundamental adalah
identik 1 puncak serapan sajac. Intensitas serapan vibrasi fundamental sangat
kecil sehingga tidak terdeteksi oleh alatd. Energi suatu jenis vibrasi fundamental terletak
di yang di luar jangkauan alat pendispersi.
Penyerapan Sinar Infra Merah (IR)oleh molekul
Jika energi sinar –IR diserap oleh molekul, maka energi sinar tersebut akan menyebabkan transisi tingkat energi vibrasi molekul dari tingkat yang rendah ke yang lebih tinggi.
Tetapi transisi terjadi jika: Energi sinar infra merah tersebut = ∆E dari kedua
tingkat energi vibrasi yang bersangkutan. Vibrasi yang berubah tingkat energinya itu
menyebabkan perubahan netto momen dwikutub.Av3
Av2
Av1
Av0
Energi yang diperlukan untuk
transisi dari Av0 ke Av1= Av1 – Av2
sama dengan Av2 – Av3.
Instrumentasi Spektro-IR (...1)Komponen dasar
spektro-IR sama dengan UV-
Visibel, namun sumber radiasi, detektor, dan
komponen optiknya sedikit
berbeda.
Umumnya alat IR menggunakan berkas ganda
yang dirancang ebih sederhana daripada berkas
tunggal.
Temperatur dan kelembaban (max. 50 %) ruang harus dikontrol.
Kelembaban tinggi
mengakibatkan permukaan
prisma dan sel alkali-halida
akan jadi suram
Perubahan suhu berpengaruh
pada ketepatan dan kalibrasi λ
Instrumentasi Spektro-IR (...2)
Sumber radiasi umum digunakan Nernest atau
lampu Glower (oksida-ksida zirkonium dan ytrium)Monokromator yang
digunakan terbuat dari berbagai bahan (prisma dan
celah dari gelas, lelehan silika, CaF2, NaCl, AgCl, KBr,
CsI)Prisma NaCl (4000-60/cm) dan prisma KBr (400/cm)Detektor yang digunakan
umumnya termal (termokopell), dan yang non
termal (sel fotkonduktif)
Penyiapan SampelAlkali halida sebagai window material (NaCl-626/cm, KBr-385/cm, CSI-250/cm) ditempat terbuka permukaan jadi kusam.Umumnya sampel dikerjakan pada suhu kamar dalam keadaan murni dengan ketebalan film 0,01-0,05 mm.Bila sampel padat maka dilarutkan dengan CS2 (2222-1540/cm) atau CCl4 (800-740cm)Serbuk dan padatan harus diperkecil dengan menggerus dalam cairan kental (Nujol mull)Semua pelarut yang digunakan harus bebas airZat taransparan jika dapat mentransmisikan sinar > 75%
Ada berbagai tehnik untuk persiapan sampel, bergantung pada bentuk fisik sampel yang akan dianalisis.A. Padat
1. Nujol MullSampel digerus dengan mortar dan pestle agar diperoleh bubuk yang halus. , dicampur dengan Nujol agar terbentuk pasta, kemudian beberapa ditempatkan antara dua plat sodium klorida(NaCl) (plat ini tidak mengabsorbsi inframerah pada wilayah tersebut.
2. Pelet KBrSedikit sampel padat (kira-kira 1 - 2 mg), kemudian
ditambahkan bubuk KBr murni (kira-kira 200 mg) dan diaduk hingga rata. Campuran ini kemudian ditempatkan dalam cetakan dan ditekan dengan menggunakan alat tekanan mekanik. kemudian sampel (pelet KBr yang terbentuk) diambil dan dianalisis.
B. CairanSetetes sampel ditempatkan antara dua plat KBr atau
plat NaCl untuk membuat film tipisC. Gas
Untuk menghasilkan sebuah spektrum inframerah pada gas, dibutuhkan sebuah sel silinder/tabung gas dengan jendela pada setiap akhir pada sebuah material yang tidak aktif inframerah seperti KBr, NaCl atau CaF2. Sel biasanya mempunyai inlet dan outlet dengan keran untuk mengaktifkan sel agar memudahkan pengisian dengan gas yang akan dianalisis.
Interpretasi Spektrum (...pengantar)
Spek tro-IR menentukan posisi dan ukuran relatif absorbsi atau puncak serapan.
Spektrum IR menggambarkan hubungan intensitas absorbsi (% T) dengan bilangan
gelombang (cm-1).
Untuk mempermudah interpretasi dapat digunakan bagan korelasi dan tabel
Kuat lemahnya intensitas puncak dinyatakan dengan huruf S (strong = kuat),
M (medium = sedang), dan W (weak = lemah)
Latihan Soal Tentukan gugus-gugus fungsi yang terdapat
dalam spektra-IR berikut dan tentukan struktur molekul sampel yang memberikan spektra-IR sebagai berikut :
JAWABAN :
HATUR NUHUN PISAN ......
Jangan lupa untuk membaca literatur lainnya baik dari buku maupun internet serta banyak latihan soal ...
Kita BISA karena BIASA ...