SPEKTROSKOPI

Spektroskopi

• Spektroskopi adalah ilmu yang

mempelajari interaksi antara

gelombang elektromagnetik dengan

materi

Spektroskopi Konvensional

Tipe Spektroskopi• Spektroskopi Ultraviolet (UV) ---- Keadaan energi elktronik• Digunakan untuk ---- molekul konjugasi, gugus karbonil, gugus nitro

• Spektroskopi Infrared (IR) ---- keadaan energi vibrasi• Digunakan untuk ---- gugus fungsional, struktur ikatan

• Spektroskopi NMR ---- keadaan spin inti• Digunakan untuk ---- bilangan, tipe dan posisi relatif dari proton (inti

hidrogen dan inti karbon 13)

• Spektroskopi Massa ---- Penembakan elektron berenergi tinggi• Digunakan untuk ---- berat molekul, keberadaan nitrogen, halogen

Bentuk Interaksi Radiasi dengan Bentuk Interaksi Radiasi dengan MateriMateri

ABSORPSIABSORPSI

EMISIEMISI

REFLEKSIREFLEKSI

SCATTERINGSCATTERING

Absorpsi• Berkas radiasi elektromagnet bila dilewatkan pada

sampel kimia maka sebagian akan terabsorpsi• Energi elektromagnet yang ditransfer ke molekul

sampel akan menaikan tingkat energi (tingkat tereksitasi)

• Eksitasi energi dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi dan rotasi

• Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang yang diserapnya

• Hampir semua gugus fungsi organik memiliki bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu

Vibrasi molekul

• Jenis vibrasi:1. Vibrasi ulur (Stretching Vibration), yaitu

vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan

2. Vibrasi tekuk (Bending Vibrations), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan

Spektroskopi IR

Spektroskopi Infra Merah

• Merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – 1.000 µm atau pada bilangan gelombang 13.000 – 10 cm-1

• Umumnya digunakan dalam penelitian dan industri

• Menggunakan teknik absorpsi

Spektroskopi UV-VIS • Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan

sinar tampak (VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu yang sama

• Berkaitan dengan proses berenergi tinggi yakni transisi elektron dalam molekul,maka informasi yang didapat cenderung untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya

• Sangat cocok untuk tujuan analisis karena metoda ini sangat sensitif

• Sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer.

• Menurut hukum Beer, absorbans larutan sampel sebanding dengan panjang lintasan cahaya d dan konsentrasi larutannya c

Instrumen Spektroskopi

Spektroskopi IR, Spektrofotometri UV- Vis, dan Spektroskopi Pendar

Cahaya

Instrumen Spektroskopi Secara Umum

• Dengan sumber cahaya apapun, spektrometer terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel, detektor dan pencatat.

1. Sumber Radiasi

• Argon 100 – 160 nm• Tungsten 350 – 800 nm• Deuterium 160 – 360 nm• Xenon 200 – 900 nm

2. Kuvet (Sample Container)

PRISMA

3. Monokromator

Photovoltaic

Phototube

Diode array

4. Detektor

Spektroskopi IR

Instrumentasi Spektroskopi IR

• Sumber Radiasi- Nerst Glower

• Daerah Cuplikan/Sampel• Monokromator

– Prisma garam batu• Detektor

- Detektor termal• Signal Prosessor dan Readout

Fourier Transform Infra Red

Diagram Skematik dari Spektrometer IR

Spektrofotometer UV-Vis

Shimadzu UV 2401PC

Komponen Instrumentasi UV-Vis

• Sumber Radiasi– Lampu wolfram

• Kuvet (Sample Container)– Kuarsa atau silika

• Monokromator– Prisma kaca atau kuarsa

• Detektor– Fotolistrik

• Pencatat

Spektrofotometer UV-Vis

• Menurut konfigurasi optiknya, spektrofotometer UV-Vis dibagi menjadi– Single Beam– Double Beam– Multi Channel

Single Beam

Double Beam

Multi Channel

•Tanpa monokromator•Mendispersikan cahaya dengan panjang gelombang yang sama•Mahal•Resolusi terbatas

Spektrofotometer Pendar Cahaya

Spektrofotometer Pendar Cahaya

Terdiri dari:• sumber• monokromator atau filter• sampel• monokromator atau filter• detektor• penguat• pembacaan

Bentuk Interaksi Radiasi dengan MateriBentuk Interaksi Radiasi dengan MateriBentuk Interaksi Radiasi dengan MateriBentuk Interaksi Radiasi dengan Materi

Schematic of a Double Beam Spectrophotometer Bauer, H.H., Christian, G.D., and O'Reilly, J.E. 1978 Instrumental Analysis

Cara Kerja Spektroskopi MolekularInfraRed (IR)

Spektrofotometer

Absorbansi tinggi : Digunakan untuk larutan yang sangat pekat.

- Skala alat dapat diatur menjadi 100 satuan dengan 1. Memperbesar lebar celah2. Memperbesar intensitas sumber3. Memperbesar sensitivitas detektor

- Standar dengan konsentrasi lebih rendah dari sample

Spektrofotometer

Absorbansi rendah : Digunakan untuk larutan yang sangat encer

- Standar dengan konsentrasi lebih tinggi dari samplePerbandingan plot absorbansi terdekat digunakan untuk ketelitian analisis dan kemudahan pengukuran absorbansi sample (kalibrasi)

Tabel 1. Absorbansi Tinggi (S.M. Khopkar)

I II III IV V VI VII

Konsentrasi ( µg/ml)

0 5 10 40 80 200 280

Absorbansi 0 0,025 0,050 0,20 0,40 1,00 1,4

FIA DialisisSkoog, Holler and Crouch

Metode Spektroskopi InfraredIdentifikasi Gugus Fungsi

Frekuensi dapat dijadikan penentu gugus fungsi, dengan klasifikasi seluruh daerah frekuensi IR menjadi 3 atau 4 bagian.

Pembagian IR1. Daerah dekat IR ( 0,2-2,5µ )2. Daerah Fundamental (2,5-50µ)3. Daerah jauh IR (50-500µ)

Berdasarkan daerah ulur hidrogen (2,7-3µ), daerah ikatan rangkap 3 (3,7-5,4µ), daerah ikatan rangkap 2 (5,1-6,5µ),daerah sidik jari (6, 7-14µ).

Rata-Rata klasifikasi pada daerah fundamental

Penafsiran hasil spektroskopi

INFRAMERAH

Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk penafsiran

1. Spektrum harus terselesaikan dan intensitas cukup memadai.

2. Spektrum diperoleh dari senyawa murni.3. Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga pita

yang teramati sesuai dengan frekuensi atau panjang gelombangnya.

4. Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika dalam bentuk larutan, maka konsentrasi larutan dan ketebalan sel harus ditunjukkan.

Komponen grafik

• Transmitans % menyatakan banyaknya intensitas cahaya yang kembali ke detektor

• Wavenumber menyatakan panjang gelombang yang dipancarkan (cm-1)

baseline

peak

Math Composer 1. 1. 5http: / /www. mathcomposer. com

%T = intensitasintensitas orisinil

x 100

CH3COOH

Analisis Kualitatif dengan Inframerah

• Daerah ulur hidrogen. (3700-2700 cm-1) Puncak terjadi karena vibrasi ulur antara atom H dengan atom lainnya. Ikatan hidrogen menyebabkan puncak melebar dan terjadi pergeseran gelombang ke arah lebih pendek. Perubahan struktur dari ikatan CH akan menyebabkan puncak bergeser ke arah yang maksimum.

• Daerah ikatan rangkap dua (1950-1550 cm-1) konjugasi menyebabkan puncak lebih rendah sampai 1700 cm-1.

• Semakin elektronegatif, uluran akan menyebabkan perubahan besar dalam momen ikatan; oleh karena itu resapannya bersifat kuat.

Pengaruh Ikatan Hidrogen

3350 – frekuensi vibrasi stretching OH

2950 -- frekuensi vibrasi stretching CH alifatik asimetris

(intensitas kurang dari 2860 adalah frekuensi vibrasi stretching simetris 1425 -- Karakteristik penyerapan CH2

1065 -- Penyerapan CO

Senyawa tersebut adalah cyclohexanol.

Penafsiran Spektroskopi

ULTRAVIOLET

Komponen Grafik

Contoh

Analisis

Penafsiran Spektroskopi

PENDAR-FLUOR