fotoluminensi
DESCRIPTION
Kimia Fisika 2TRANSCRIPT
1
Fotoluminensi
2
Penyerapan cahaya oleh atom
• Atom → menyerap energi radiasi
eksitasi
ionisasi
3
Eksitasi elektron
• Eksitasi elektron memiliki waktu hidup 10-7 – 10-8 sekon
• Jika tidak bertumbukan dengan partikel lain akan terjadi perpindahan energi
• Atom memancarkan kembali kelebihan energi berupa radiasi
4
Fluoresensi
• Pemancaran radiasi cahaya oleh atom yang elektronnya tereksitasi
• Jika elektron kembali ke ground state maka energi yang diserap = energi yang dipancar
5
Fotoluminensi
• Penyerapan energi oleh molekul memungkinkan terjadinya : ( Eksitasi, Fluorescensi, dan Fosforescensi)
• Banyak senyawa kimia memiliki sifat fotoluminensi (dapat dieksitasikan oleh cahaya dan memancarkan kembali sinar dengan panjang gelombang sma atau berbeda dengan semula).
• Ada dua peristiwa fotoluminensi : (Fluorosensi dan Fosforesensi)
6
Luminescen
7
8
Diagram Fotoluminisensi
9
10
11
Deaktivasi molekul tereksitasi• Merupakan suatu proses kembalinya molekul yang tereksitasi ke
keadaan asas (dari S1 atau T ke S0) :
– Pengendoran vibrasi (Vibrational velaxation = VR)– Konversi didalam (Internal Conversion = IC)– Pradisosiasi– Disosiasi– Konversi keluar– Lintasan antar system (Inter system Crossing = IX)– Pemadaman sendiri (selfquenching = SQ)– Fluoresensi (F)– Fosforisensi (P)
12
Pengendoran vibrasi (Vibrational velaxation = VR)
• Perpindahan energi vibrasi dari molekul yang tereksitasi
• Molekul yang tereksitasi kehilangan energi eksitasi vibrasionalnya (lewat tumbukan) menjadi keadaan vibrasional S2
• Terjadi sangat cepat (10-3) detik• Dapat terjadi pada tingkat energi
elektronik tereksitasi atau azas
13
Konversi didalam (Internal Conversion = IC)
• Perpindahan energi dalam 1 molekul• Elektron pindah dari tingkat energi
elektronik yang lebih tinggi ke tingkat energi elektron yang lebih rendah tanpa memancarkan sinar (S2 S1 atau T2 T1)
• Dapat terjadi jika kedua tingkat energi elektronik tersebut berdekatan, sehingga terjadi tumpang tindih diantara tingkat energi vibrasi
14
Pradisosiasi
• Kelanjutan IC• Perpindahan electron dari
suatu tingkat energi elektronik tereksitasi (mis S2) ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi dari tingkat energi elektronik tereksitasi yang lebih rendah
15
Disosiasi
• Putusnya suatu ikatan dalam molekul karena menyerap energi sinar tanpa didahului peristiwa konversi kedalam
• Elektron ikatan terlepas
16
Konversi keluar
• Perpindahan energi elektronik akibat antaraksi molekul yang tereksitasi dengan molekul lain
• Tidak ada pemancaran sinar
• Energi yang dipindahkan adalah energi elektronik
17
Lintasan antar system (Inter system Crossing = IX)
• Pembalikan arah spin elektron yang tereksitasi dari tereksitasi SINGLET (S) menjadi TRIPLET (T)
• dapat mudah terjadi jika tingkat energi vibrasi dari S overlapping dengan tingkat energi vibrasi dari T
• Terjadi pada molekul dengan berat molekul tinggi
18
Pemadaman sendiri (selfquenching = SQ)
• Intensitas fluoresensi berkurang • Terjadi akibat tabrakan-tabrakan antar
molekul sendiri• Adanya pemadam akan menginduksi
deeksitasi dari suatu molekul analit yang tereksitasi sehingga tidak ada sinar yang diemisikan
• Contoh : Oksigen bagi senyawa poliaromatis hidrokarbon
19
Fluoresensi (F)
• Pemancaran sinar dari S1 S0
• Waktunya amat singkat (10-8) detik
• Jika eksitasi dihentikan,fluoresensi terhenti
• Emisi foton sama nilainya dengan energi ang diserap oleh suatu molekul.
20
Fosforesensi (P)
• Peroses sutu molekul melangsungkan suatu transisi (emisi) dari tingkat triplet ke tingkat dasar.
• Pemancaran sinar dari T1 S0
• Waktunya lebih lama (10-4 detik) • Jika eksitasi
dihentikan,fosforisensi masih dapat berlangsung
• Biasanya didahului oleh L.A.S.
21
Efesiensi Fluoresensi
• Bilangan yang menyatakan perbandingan mol yang berfluoresensi dan jumlah total mol yang tereksitasi (min = 0 dan max = 1)
si tereksitayang moljumlah
ensiberfluores yang moljumlah EF
22
Catatan Indeks :K = Tetapan LajuF = FluoresensiIC = Konversi didalamEC = Konversi keluarIX = Lintasan antar systemPD = PradisosiasiD = Dissosiasi
Faktor Lingkungan = KIC, KEC dan KIX
Faktor Struktur Kimia = KF, KPD dan KD
DPDIXECICF
F
KKKKKK
KEF
23
Faktor-faktor yang berpengaruh pada fluoresensi
1. Temperatur (Suhu) a. EF berkurang pada suhu yang dinaikkan b. Kenaikan suhu menyebabkan tabrakan antar mol atau dengan mol pelarut c. Energi akan dipancarkan sebagai sinar fluoresensi diubah menjadi bentuk lain misal : EC2. Pelarut
a. Dalam pelarut polar intensitas fluoresensi bertambah, karena dalam pelarut polar b. Jika pelarut yang digunakan mengandung atom-atom yang berat (CBr4, C2H5I) maka intensitas fluoresensi berkurang, sebab ada interaksi gerakan spin dengan gerakan orbital elektron ikatan mempercepat LAS maka intensitas menjadi berkurang
24
3. pH pH mempengaruhi keseimbangan bentuk molekul dan ionic Phenol Phenolat
OH
λ eks = 285 λ eks = 310 λ em = 365 λ em = 410Int = 18 Int = 10
4. Oksigen terlarut Adanya oksigen terlarut dalam larutan cuplikan menyebabkan intensitas fluoresensi berkurang sebab :
a. Oksigen terlarut oleh pengaruh cahaya dapat mengoksidasi senyawa yang diperiksa b. Oksigen mempermudah LAS
25
5. Kekakuan struktur (structural rigidity) Struktur yang rigid (kaku) mempunyai intensitas yang tinggi
Adanya -CH2- pada fluoren menyebabkan strukturnya lebih kaku
EF = 0,20Fluoren
Bifenil
26
27
Fluoresensi resonansi
• Jarang terjadi• Jika terjadi →Ek diubah menjadi energi gerak
internal dan diradiasikan dengan atom yang tereksitasi
• Radiasi berhenti → Fluoresensi berhenti• Fluoresensi bertahan → Fosforesensi
28
Pemadaman Fluoresensi
• Pemindahan energi dari atom tereksitasi ke partikel yang bertumbukan dengannya1. Mengaktifkan atom lain
Hg* + Tl = Hg + Tl*2. Mengaktifkan molekul
Ca* + H2 = Ca + H2*
3. Bereaksi dengan molekul lainHg* + O2 = HgO + O
4. Penguraian molekulHg* + H2 = Hg + 2H
29
Faktor pemadaman
• Konsentrasi atom yang tereksitasi• Konsentrasi senyawa pemadam• Tekanan gas
• Zat pemadam = O2
• Fungsi : meneruskan reaksi dan menghasilkan produk baru
30
Kinetika fotokimia
• Reaksi A2 → 2A• Mekanisme reaksi :
• A2 + hv →A2* (pengaktifan)• A2* → 2A (disosiasi)• A2* + A2 → 2A2 (pendeaktivan)d[A]/dt = k2 [A*]