Spektrofotometri Infra RedPertemuan ke 5Oleh: Mustika Furi, M.Si, Apt

Sejarah IR•Konsep radiasi inframerah pertama kali di

temukan oleh Sir William Herschel (1800)•Melalui sebuah percobaan mendispersikan

radiasi matahari dengan prisma.•Ternyata pada daerah sesudah sinar merah

menunjukkan adanya kenaikan temperatur tinggi yang berarti pd daerah panjang gelombang radiasi tsb terdapat banyak kalori.

•Daerah spektrum yang dikenal sebagai infrared berada di seberang atau di luar sinar merah.

Radiasi inframerah digolongkan atas 4 daerah yaitu:No Daerah

inframerahPanjang

Gelombang (λ) dalam μm

Bilangan Gelombang dalam cm-1

Frekuensi (Hz

1 Dekat 0,78 – 2,5 13000 – 4000 3,8 – 1,2 (1014)

2 Pertengahan 2,5 – 50 4000 – 200 1,2 – 0,06 (1014)

3 Jauh 50 – 1000 200 – 10 6,0 – 0,3 (1012)

4 Untuk Analisis Instrumen

2,5 – 15 4.000 – 670 1,2 – 0,2 (1014)

Beberapa hal yang harus dipenuhi supaya terjadi peresapan radiasi inframerah:

Absorpsi terhadap radiasi inframerah dapat menyebabkan eksitasi molekul ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi dan besarnya absorbsi adalah terkuantitasi

Vibrasi yang normal mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang diserap

Proses absorpsi (spektra IR) hanya dapat terjadi apabila terdapat perubahan baik nilai maupun arah dari momen dua kutub ikatan

Prinsip spektro IR

Dasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar disamping ini. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistim tersebut akan naik.

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

Vibrasi UlurDapat terjadi secara:1. Simetris

2. Asimetris

Vibrasi Tekuk• Dibagi menjadi:1. Scissoring

2. Rocking

3. Wagging

4. Twisting

Instrumentasi

•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

Bagian-bagian instrumen spektro IR• Sumber Radiasi

- Nerst Glower (campuran oksida dari Zr, Y, ER, dsb)

- Globar (Silikon karbida) • Daerah Cuplikan/Sampel• Monokromator

▫Prisma (NaCl) dan grating• Detektor

- Detektor termal• Signal Prosessor dan Readout

Analisa Kualitatif• identifikasi suatu zat dilakukan dengan menbandingkan

spektrumnya dengan spektrum dari zat standar. Bila zat yang diperiksa sama dengan standar, maka posisi dan intensitas relatif dari puncak-puncak resapan harus sama

• Karena perubahan fisika dan kimia yang mungkin terjadi pada proses penyiapan sampel, maka bila spektra yang dibandingkan tidak identik, maka sebelum diambil kesimpulan harus dilakukan test berikut :

• a. Ulangi penetapan dengan melakukan rekristalisasi baik terhadap sampel maupun standar dengan menggunakan pelarut yang sama

• b. Larutkan sampel dengan pelarut yang cocok, lalu ukur resapan menggunakan pelarut sebagai blangko. Bandingkan dengan standar yang dengan cara yang sama

Analisa kuantitatif•spektrofotometri IR dapat juga digunakan

untuk analisis kuantitatif. Meskipun tehnik ini kurang akurat jika dibandingkan dengan tehnik kuantitatif yang lain, tetapi dalam hal tertentu, ia malah lebih baik, misalnya untuk penetapan kadar polimetri.

•Tehnik yang umum dilakukan untuk pembuatan spektra pada analisis kuantitatif yaitu solution spektra atau KBr disc

Aplikasi Spektrofotometri IR• Metode Spektroskopi inframerah ini dapat

digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui, karena spektrum yang dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut.

Metode ini banyak digunakan karena:• a.   cepat dan relatif murah• b.   Dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional dalam molekul.• c.   Spektrum inframerah yang dihasilkan oleh

suatu senyawa adalah khas dan oleh karena itu dapat menyajikan sebuah finger print (sidik jari) untuk senyawa tersebut.

Daerah Spektrum Infra Merah• 4000-1300 cm-1 (2,5-7,7 μm) : Functional

group region (OH, NH, C=O) •1300-909 cm-1 (7,7-11,0 μm) : Finger print

region, interaksi, vibrasi pada keseluruhan molekul

•909-650 cm-1 (11,0-15,4 μm) : Aromatic region, out-of-plane C-H and ring bending absorption

Interpretasi data IR

Pendekatan interpretasi analisis struktur spektrum IR

Spektro-IR dapat menganalisis letak dan ukuran relativ absorbsi atau puncak pada daerah IR.Perhatian utama yang harus diperhatikan adalah ada atau tidaknya beberapa gugus fungsional yang pokok.Pita puncak yang pokok : spektrum C=O, C-H, N-H, C-O, C=C, CΞN, dan NO2.Pita absorbsi C-H (± 3000/cm) tidak perlu dianalisis secar mendalam karena hampir semua senyawa memiliki absorbsi ini.Jangan hiraukan dulu hal-hal kecil sekeliling gugus fungsional yang didapatkan.

Urutan daftar penelusuran terhadap spektra-IR gugus yang penting (...1) Apakah ada gugus

karbonil. Gugus C=O

(absorbsi kuat pada daerah 1820-1660/cm) berupa puncak kuat dengan lebar yang cukup.

O H

OCH3

CH3Vanilin

Urutan daftar penelusuran terhadap spektra-IR gugus yang penting (...2)

Jika terdapat gugus C=O, yang perlu dicek : Asam : apakah ada O-H (absorbsi lebar pada 3400-

2400/cm, namun sering overlap dengan absorbsi C-H) Amida : apakah ada N-H (absorbsi medium dekat

3500/cm, sering berupa puncak rangkap) Ester : apakah ada C-O (absorbsi kuat pada

1300-1000/cm) Anhidrida : dua absorbsi C=O dekat 1810 dan 1760/cm Aldehid : apakah ada C-H aldehid ( dua absorbsi lemah

dekat 2850 dan 2750/cm sisebelah kanan absorbs C-H) Keton : Jika kelima pilihan tersebut tidak ada.

C-H bond

C=O bond C-O

bond

Urutan daftar penelusuran terhadap spektra-IR gugus yang penting (...3)

• Jika tidak ada gugus C=O.–Alkohol ,Phenol : Cek adanya O-H (absorbsi

lebar dekat 3400-3300/cm, pastikan dengan mencari C-O dekat 1300-1000/cm)–Amina : Cek adanya N-H (beberapa absorbsi

medium dekat 3500-3300/cm)– Eter : Cek adanya C-O (dekat 1300-1000/cm)

dan ketiadaan O-H dekat 3400/cm)

Urutan daftar penelusuran terhadap spektra-IR gugus yang penting (...4)

Ikatan rangkap dan atau cincin aromatik Absorbsi lemah C=C dekat 1650/cm, absorbsi medium hingga kuat pada 1600-1450/cm sering menunjukkan adanya cincin aromatik,

Yakinkan dengan melihat daerah C-H (C-H aromatik dan finil absorbsi pada kiri 3000/cm sedang C-H alifatik di sebelah kanan 3000/cm.

Urutan daftar penelusuran terhadap spektra-IR gugus yang penting (...5)

Ikatan rangkap tiga CΞN (absorbsi tajam medium dekat

2250/cm) CΞC (absorbsi tajam yang lemah dekat

2150/cm) Cek juga C-H asetilenik (absorbs dekat

3300/cm)

Urutan daftar penelusuran terhadap spektra-IR gugus yang penting (...6 & 7)

Gugus Nitro Dua absorbsi kuat dekat 1600-

1500/cm dan 1390-1300/cm.

Hidrokarbon Jika semua yang disebut di atas tidak

ditemukan Absorbsi yang pokok hanya di daerah

C-H dekat 3000/cm Spektrum sangat sederhana, hanya

absorbsi dekat 1460 dan 1375/cm.