Infra-Red (IR) Spektroscopy (bagian 1)

1. JURUSAN FARMASI FKIK UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN Infra-Red (IR) Spektroscopy(bagian 1) Oleh : HendriWasito, S. Farm., Apt. (http : // www.hendriapt.wordpress.com)

2. Tinjauan umum

3. Spektrum Infra Merah (IR) 780 nm 0,78 mm 10 nm 380 nm 50 mm 106/cm 26300/cm 4000/cm 200/cm

6. Spektrum IR • Transisikarenaserapan infra merahberkaitandenganperubahan-perubahanvibrasidalammolekul. • Infra merah: • dekatjikabilangangelombang > 4000 cm-1 (ltransisi vibrasional) • jauhjikabilangangelombang < 650 cm-1 (transisi vibrasional) • Pada IR dekat (650-4000nm) , selaludisertaitransisirotasionalsehinggadiperolehspektrumdenganpuncak-puncak yang lebarkarenaadasalingpengaruhantaratransisivibrasionaldanrotasional

7. PerubahanMomenDwiKutub • Supayamolekuldapatmenyerapenergi infra merah, makagerakanvibrasiataurotasinyaharusdisertai perubahan momen dwi kutub / dipole. N O • Oksigenmemilikikeelektronegatifan sehingga N  merupakanmolekul yang dipole.Jadimuatan (+) dan (-) terpisah medanlistrik antaraksi medan listrik bolak-balik dari sinar • Jikafrekuensisinartepatsamadengansalahsatu natural vibrational frequency darimolekul, makasinarakandiserap perubahanamplitudovibrasidarimolekul.

8. Vibrasi molekuler • Posisi relatifsuatu atom dengan atom lainnyadalamsuatumolekulselaluberubah-ubahakibatdarigerakanvibrasi. • 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. • Vibrasimolekulada 2: • Vibrasiulur (stretching) • VibrasiTekuk (bending vibrations) scisoring (v. gunting), rocking (v. Goyang), wagging (v. Kibasan), dan twisting (v. Pelintir).

9. Vibrasiulur (streching) Simetri (~ 2853 /cm) TakSimetri (~ 2926 /cm) • Padavibrasiiniterjadiperubahanterusmenerusdarijarakantara 2 atom didalamsuatumolekul (konstanta vibrasi antara dua atom sepanjang sumbu ikatan). • Contoh : -CH3, -CH2-, -NO2, -NH2, dan anhidrida.

10. VibrasiTekuk (bending vibration) • Terjadiperubahansudutantaraduaikatankimia. Ada 2 bidang : • Tekukdalambidang (in-plane bending) v. Scissoring dan v. Rocking • Tekukkeluardalambidang (out-of-plane)  v. wagging dan v. Twisting • Keempat vibrasi tersebut hanya mungkin bagi molekul yang memiliki lebih dari dua atom.

11. (~ 720 /cm) (~ 1450 /cm) (~ 1250 /cm) (~ 1250 /cm)

12. Simetric streching Scissoring Wagging Asimetric streching Rocking Twisting

13. Frekuensi Vibrasi (... 1) • Jia ikatan antara pasangan atom ibarat pegas, berdasar hukum Hook : k = tetapangayauntukikatankimia, m1danm2 = massadari atom-atom Berdasarkantinjauansecaramekanikakantum, makaenergivibrasiituadalah “quantisized”. Sehinggaenergipotensialmolekul yang bervibrasi: Jadienergivibrasimolekulhanyadapatmemilikinilai-nilaitertentusaja.

14. Calculation of stretching frequencies for different types of bonds C = C bonding C - H bonding υ = 1/2π √ (k/µ) K = 5 x 105 dyne/cm µ = (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) υ = 1/2π √ (k/µ) K = 10 x 105 dyne/cm µ = (Mc.Mc) / (Mc+Mc) = ((12) (12)) / (12 + 12) = 6 υ = 4,12 √ (10 x 105 /6) = 1682/cm (calculated) υ = 1650/cm (eksperimental)

15. Frekuensi vibrasi ( ... 2)

17. Cara Vibrasi Molekul Berapakah vibrasi fundamental dari suatu molekul 1. Untuk molekul linear Vibrasi fundamental = 3n - 5 n = banyaknya atom Misal: CO2  O = C = O 2. Untuk molekul tidak linear = 3n – 6 Dapat terjadi penyimpangan jika: • Vibrasi tersebut tidak disertai dengan perubahan netto moment dwi kutub • Energi dari 2 jenis vibrasi fundamental adalah identik  1 puncak serapan saja • Intensitas serapan vibrasi fundamental sangat kecil sehingga tidak terdeteksi oleh alat • Energi suatu jenis vibrasi fundamental terletak di  yang di luar jangkauan alat pendispersi.

18. PenyerapanSinar Infra Merah(IR)olehmolekul • Jikaenergisinar–IR diserapolehmolekul, makaenergisinartersebutakanmenyebabkantransisitingkatenergivibrasimolekuldaritingkat yang rendahke yang lebihtinggi. • Tetapitransisiterjadijika: • Energisinar infra merahtersebut = ∆Edarikeduatingkatenergivibrasi yang bersangkutan. • Vibrasi yang berubahtingkatenerginyaitumenyebabkanperubahannettomomendwikutub. Av3 Av2 Av1 Av0 Energi yang diperlukan untuk transisi dari Av0 ke Av1= Av1 – Av2 sama dengan Av2 – Av3.

19. Instrumentasi Spektro-IR (...1)

21. Instrumentasi Spektro-IR (...2)

23. Penyiapan Sampel

24. Ada berbagai tehnik untuk persiapan sampel, bergantung pada bentuk fisik sampel yang akan dianalisis. • Padat • Nujol Mull • Sampel 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 KBr • Sedikit 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. Cairan • Setetes sampel ditempatkan antara dua plat KBr atau plat NaCl untuk membuat film tipis • C. 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.

25. Interpretasi Spektrum (...pengantar)

28. Latihan Soal • Tentukan gugus-gugus fungsi yang terdapat dalam spektra-IR berikut dan tentukan struktur molekul sampel yang memberikan spektra-IR sebagai berikut :

29. JAWABAN :

30. HATUR NUHUN PISAN ...... Jangan lupa untuk membaca literatur lainnya baik dari buku maupun internet serta banyak latihan soal ... Kita BISA karena BIASA ...