Jenis Vibrasi Molekul (Fundamental Vibrations)

Vibrasi molekul itu dapat dibagi dalam dua golongan nama, yakni vibrasi

regang (streching vibrations) dan vibrasi lentur (bending vibrations).

Vibrasi Regangan (Streching)

Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang

menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya,

walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu:

1. Regangan Simetri, unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu

bidang datar.

2. Regangan Asimetri, unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi

masih dalam satu bidang datar.

Vibrasi Bengkokan (Bending)

Jika sistim tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar,

maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang

mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan ini

terbagi menjadi empat jenis, yaitu :

1. Vibrasi Goyangan (Rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi

masih dalam bidang datar.

2. Vibrasi Guntingan (Scissoring), unit struktur bergerak mengayun simetri dan

masih dalam bidang datar.

3. Vibrasi Kibasan (Wagging), unit struktur bergerak mengibas keluar dari

bidang datar.

4. Vibrasi Pelintiran (Twisting), unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang

menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar.

Daerah Penyerapan Terpenting Dalam Spektrum Infra-merah

1. Dareah vibrasi regang hidrogen : 3.700 – 2.700 cm-1

.

Ditemukannya puncak-puncak serapan maksimum di daerah ini hanya disebabkan

oleh vibrasi regang antara hidrogen dengan suatu atom lain. Gerakan vibrasinya

terutama dari atom hidrogen karena relatif jauh lebih kecil dan lebih ringan dari

atom lain yang didekatnya.

3.700 – 3.100 cm-1

, serapan oleh vibrasi regang O-H dan N-H. serapan oleh

vibrasi lentur O-H biasanya terdapat pada bilangan gelombang lebih besar dan

pita serapannya dalam spektrum sering lebih lebar dari pita serapan N-H.

3.200 – 2.350 cm-1

, daerah vibrasi regang C-H alifatik.

2. Daerah vibrasi regang ikatan ganda tiga, 2700 – 1850 cm-1

. Gugus fungsional

yang menyerap di daerah ini terbatas, karena itu ada atau tidak adanya serapan

tersebut dalam suatu molekul dapat segera dilihat. Vibrasi regang ikatan ganda

tiga untuk :

(a). – C N antara : 2250 – 2225 cm-1

(-) (+)

(b). – C N antara : 2180 – 2120 cm-1

(c). – C C antara : 2260 – 2190 cm-1

(d). – S - H antara : 2600 – 2550 cm-1

(e). – P - H antara : 2440 – 2350 cm-1

(f). – Si - H antara : 2260 – 2090 cm-1

3. Daerah ikatan ganda dua, 1950 – 1550 cm-1

Vibrasi regang gugusan karbonil memberikan puncak serapan di seluruh daerah

ini. Keton, aldehid, asam-asam, amida, karbonat semuanya mempunyai puncak

serapan di sekitar 1700 cm-1

. Khlorida asam dan anhidrida asam biasanya

menyerap pada bilangan gelombang lebih tinggi; antara 1770 -–1725 cm-1

.

Vibrasi regang ikatan ganda dua untuk :

(a) – C = C -, -C = N - , 1690 – 1600 cm-1

(b) 1650 – 1450 cm-1

, puncak serapan dalam daerah ini memberi keterangan yang

penting mengenai cincin aromatik.

4. Daerah sidik jari “finger-print”, 1500 – 700 cm-1

.

Di darah ini perbedaan-perbedaan sedikit saja dari molekul, adanya substitusi

dengan gugus fungsional yang berbeda akan menyebabkan perubahan yang

menyolok pada distribusi puncak serapannya.

Beberapa frekuensi gugusan (group frequency) juga bisa ditemukan di daerah

sidik jari ini :

C-O-C (vibrasi regang) dalam eter, ester kira-kira 1200 cm-1

dari vibrasi regang

C-C1 pada 700 – 800 cm-1

. Pada bilangan gelombang dibawah 1200 cm-1

terdapat

puncak-puncak serapan beberapa gugusan anorganik seperti : sulfat, fosfat, nitrat

dan karbonat.

Vibrasi Kerangka Suatu Molekul (skeletal vibrations).

Vibrasi kerangka terletak di daerah spektrum lebih kecil dari 1500 cm-1

.

Kelompok-kelompok vibrasi di daerah spektrum kecil dari 1500 cm-1

adalah :

(a) vibrasi regang (streching) ikatan ganda yang tidak mengandung C,

(b) vibrasi regang ikatan tunggal,

(c) vibrasi-vibrasi lentur (bending).

Vibrasi regang ikatan ganda tanpa C adalah diagnostik, misalnya :

O=N : 1300 – 1400 cm-1

S=O : 1020 – 1350 cm-1

(dalam SO2, dua puncak).

Vibrasi Lentur

Bilangan gelombang vibrasi lentur selalu lebih kecil dari bilangan gelombang

vibrasi regang gugusan yang sama. Misalnya C-H, N-H, O-N dan lain-lain. Praktis

semua vibrasi lebih kecil dari 1600 m-1

. Hanya sedikit jenis vibrasi lentur yang cukup

bersifat diagnostik untuk keperluan identifikasi. Salah satu vibrasi lentur yang khas

untuk identifikasi adalah vibrasi lentur yang mengandung –H

Contoh, vibrasi lentur –CH2 – (gugusan metilen) yang menyerap di bawah 1700 cm

-1.

H H H H C C

C C H H H H

deformasi, mengayun mengibas memelintir

menggunting (rock) (wag) (twist)

Vibrasi lentur yang tidak meliputi atom-atom H seperti :

C C C C

O O

I II

menyerap pada < batas terendah kebanyakan alat spektro-fotometer infra merah

sederhana, lagi pula tak terdefinisi dengan jelas untuk hampir semua senyawa

orgnaik. Vibrasi-vibrasi lentur seperti I dan II di atas serta vibrasi regang seperti C-C,

C-O, C-N yang tidak terdefinisi dengan jelas disebut vibrasi-vibrasi kerangka,

disebabkan mengakibatkan distorsi dari kerangka molekul.

Vibrasi-vibrasi apa saja yang terdapat dalam etilen diamin, NH2-CH2-CH2-

NH2?

Vibrasi-vitrasi di dalam molekul ini :

(a) regang NH (e) lentur NH2

(b) regang CN (f) regang C-C

(c) lentur CCN (g) lentur CH2

(d) regang CN

Daerah Spektrum Infra Merah

Para ahli kimia telah memetakan ribuan spektrum infra merah dan menentukan

panjang gelombang absorbsi masing-masing gugus fungsi. Vibrasi suatu gugus fungsi

spesifik pada bilangan gelombang tertentu. Dari Tabel 2 diketahui bahwa vibrasi

bengkokan C–H dari metilena dalam cincin siklo pentana berada pada daerah

bilangan gelombang 1455 cm-1

. Artinya jika suatu senyawa spektrum senyawa X

menunjukkan pita absorbsi pada bilangan gelombang tersebut tersebut maka dapat

disimpulkan bahwa senyawa X tersebut mengandung gugus siklo pentana.

Daerah Identifikasi

Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi bengkokan,

khususnya goyangan (rocking), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang

2000 – 400 cm-1

. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm-1

merupakan daerah yang

khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan

absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah antara 2000 – 400

cm-1

seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan

mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut. Dalam daerah 2000 – 400 cm-1

tiap

senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering

juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun pada daerah

4000 – 2000 cm-1

menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm-1

juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua

senyawa adalah sama.

Kekhasan Serapan Infra Merah Golongan Senyawa Organik

Golongan Senyawa Hidrokarbon Jenuh

Vibrasi molekul senyawa ini terbatas pada vibrasi regang C – H dan C – C,

vibrasi lentur HCH, CCH dan CCC. Frekuensi regang yang memberikan puncak yang

berguna untuk keperluan interpretasi ialah vibrasi lentur CH. Oleh karena itu untuk

golongan senyawa hidrokarbon jenuh hanya ada dua puncak serapan yang berguna.

(1) Vibrasi regang C – H, 2800 – 3000 cm-1

(2) Vibrasi lentur C – H, 1320 – 1480 dan 690 – 1215 cm-1

(1) Vibrasi Regang C – H

Ikatan C – H dalam hidrokarbon jenuh dapat ditemui dalam tiga macam

gugusan :

1) H3C - 2) – CH2 - 3) - > C – H

metil metilen metin

dalam rantai terbuka atau cincin

(2) Gugusan Metil, - CH3

Gugusan ini mempunyai tiga vibrasi regang, akan tetapi dalam spektrumnya

hanya keluar dua puncak serapan vibrasi regang C – H karena vitrasi regang C – H

yang ketiga mempunyai frekuensi yang sama dengan salah satu vibrasi lainnya.

H H H H

H H H H H H H H

C C C C

(a) (b) (c) (d)

Pasangan (b) dan (d) : vibrasi regang simetris

Pasangan (a) dan (c) : vibrasi regang tak simetris

Vibrasi regang simetris biasanya pada 2872 cm-1

, sedangkan vibrasi regang tak

simetris pada 2962 cm-1

.

Gugusan Metilen

Gugusan ini mempunyai dua vibrasi regang C – H, simetris dan tak simetris.

H H H H

C C

Regang C – H simetris regang C – H tak simetris

2853 cm-1

2926 cm-1

Dari keterangan di atas terlihat bahwa vibrasi regang C – H simetris dari gugusan –

CH3 dan –CH2 – memberikan puncak serapan yang berdekatan (2872 dan 2853 cm-1

).

Begitu pula untuk vibrasi regang C – H ( C – H) tak simetris, kedua gugusan itu

memberikan puncak yang berdekatan (2962 dan 2926 cm-1

). Keempat puncak serapan

ini hanya dapat dilihat pada spektrum dengan spektrofotometer infra merah berdaya

resolusi tinggi.

Gugusan Metin, C – H

Hanya mempunyai satu vibrasi C – H (regang C – H) pada 2890 cm-1

,

dengan intensitas lemah dan tidak diagnostik. Dengan perkataan lain, daerah 2800–

3000 cm-1

dari senyawa hidrokarbon jenuh akan mempunyai puncak serapan yang

disebabkan oleh -CH3; -CH2-; -CH simetris dan tak simetris. Daya resolusi

spektrofotometer yang biasa digunakan secara rutin tidak cukup besar, sehingga

puncak serapan vibrasi C-H hidrokarbon jenuh biasanya adalah berupa dublet.

B

3000 2800

simetris

tak simetris

simetris pada : 2872 dan 2853 cm-1

tak simetris pada : 2962 dan 2926 cm-1

Vibrasi Lentur C – H ( C – H)

Vibrasi ini lebih rumit dari vibrasi regang. Ada empat macam vibrasi lentur:

- deformasi, - mengayun, mengibas dan memelintir (twist). Vibrasi lentur deformasi

dari gugusan –CH3 dan –CH2 – mempunyai frekuensi paling tinggi. Gugusan metil

mempunyai dua vibrasi deformasi, simetris ( 1380 cm-1

) dan tak simetris ( 1465

cm-1

). Selanjutnya perhatian spektrum berikut :

3600 3000 2400 1500 1400 1300 1200 cm-1

A

C

Berdasarkan informasi yang telah diberikan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa :

A, adalah deformasi simetris – CH3

B, adalah deformasi tak simetris – CH3 dan deformasi –CH2

C, regang simetris dan regang tak simetris – C – H metil dan – C – H metilken

Contoh :

Suatu alkohol primer alifatik diketahui mempunyai delapan atom-C. spektrum infra

merahnya antara lain mempunyai frekuensi serapan : 1367, 1382, 1460, 2865, 2940

dan 3050 cm-1

Tidak ada puncak serapan pada 720 cm-1

. Selanjutnya diberikan

senyawa-senyawa.

OH

OH

(a) (b)

OH OH

(c) (d)

(e) (f)

Mana dari struktur 6 senyawa di atas yang paling sesuai dengan frekuensi-frekuensi

vibrasi serapan di atas ?

Struktur (d) adalah paling memenuhi, struktur (b) dan (e) tidak memenuhi karena tak

ada serapan pada 720 cm-1

. Puncak 1367, 1382 merupakan dublet dari gem-dimetil,

yang sesuai dengan (d). Puncak pada 3050 cm-1

disebabkan oleh CH siklopropil.

Golongan Senyawa Hidrokarbon Tak Jenuh. >C = C<H

Urutan vibrasi yang berkaitan dengan gugusan >C=C<H adalah sebagai

berikut :

regang C-H > regang C=C > deformasi C-H di dalam bidang > deformasi C-H

keluar bidang.

Konyugasi ikatan rangkap biasanya menurunkan frekuensi regang C=C. intensitas

serapannya akan sangat diperbesar bila ikatan C=C itu terkonyugasi dengan C = O.

frekuensi regang C=C dalam senyawa-senyawa sikloheksenh sama dengan frekuensi

regang C=C dalam senyawa heksena yang tak siklis. Akan tetapi bila jumlah atom C

di dalam cincin senyawa tak jenuh siklis berkurang, maka ikatan-ikatan ganda C=C

endosiklis (cincin ikatan C=C di dalam cincin atom C) akan mempunyai frekuensi

regang yang lebih kecil, sedangkan frekuensi ikatan ganda C=C eksosiklis akan

menjadi lebih besar.

C C

C = C

C C

Frekuensi ragang C = C cenderung diperbesar oleh khlor, brom dan iod disebabkan

oleh konyugasi ikatan ganda C=C dengan pasangan elektron non-ikatan dari atom

kalogan. Khusus untuk atom flur F, bila terikat pada ikatan ganda C=C dengan

pasangan elektron non-ikatan dari atom halogen. Khusus untuk atom flur F, bila

terikat pada ikatan ganda C=C maka frekuensi regang C=C akan mempunyai nilai

yang abnormal tinggi. Di bawah ini dituliskan tiga kelompok senyawa yang

mengandung ikatan ganda C=C.

(1) >C=CH2 . >C=CBr2, >C=CHF

(a) (b) (c)

H3C CH3

(2) C = C

H H

(a) (b) (c)

(3)

(a) (b) (c)

Urutan frekuensi regang C = C dari tiga kelompok senyawa di atas adalah,

(1). (c) > (a) > (b)

(2). (a) > (c) > (b)

(3). (c) > (b) > (a)

Vibrasi lentur keluar bidang senyawa-senyawa alkena memberikan puncak-puncak

serapan paling kuat dalam spektrum senyawa-senyawa tersebut dan memberikan

keterangan paling banyak mengenai struktkur alkena yang bersangkutan.

1. Vibrasi Regang CH alkin, C – H

Vibrasi regang C – H ini menyerap pada 3300 cm-1

, sempit dan tajam,

terletak di daerah vibrasi regang O – H dan N – H yang terikat dengan ikatan

hidrogen. Puncak serapan vibrasi regang – C C – alkin terletak pada 2150 cm1,

tetapi dengan intensitas yang biasanya sangat lemah.

2. Senyawa Aromatik

Adanya cincin aromatik dalam molekul suatu senyawa organik memberikan

puncak-puncak serapan infra merah di dareah-daerah frekuensi di bawah ini :

1. 3000 – 3100 cm-1

: regang C – H, intensitas lemah dan sedang ; (l, s)

2. 1650 – 2000 cm-1

: puncak-puncak serapan kombinasi dan puncak serapan

overtone (1)

3. 1550 – 1600 cm-1

: regang cincin aromatik (1,s)

4. 1450 – 1500 cm-1

: regang cincin aromatik (s)

5. 1000 – 1300 cm-1

: lentur C – H di dalam bidang (1)

6. 600 – 900 cm-1

: lentur C – H keluar bidang (k)

Catatan : 1,s dan k kependekan dari lemah, sedang dan kuat.

Senyawa aromatik mempunyai empat puncak serapan di daerah frekuensi

1450 – 1600 cm-1

, yakni kira-kira pada : 1450, 1500, 1570 dan 1600 cm-1

; sekalipun

belum tentu keempat-empatnya muncul dalam overtone di daerah 1650 – 2000 cm-1

hanya untuk senyawa aromatik sederhana. Di dalam senyawa aromatik yang lebih

kompleks puncak-puncak kombinasi dan overtone di daerah ini menjadi kabur dan

sukar dibedakan dari puncak-puncak latar-belakang (back ground) atau puncak-

puncak noise pada garis dasar (base-line).

Dalam praktek, petunjuk yang paling dapat dipercaya bagi adanya cincin

aromatik adalah adanya puncak serapan berintensitas sedang sampai kuat di dekat

1500 cm-1

di samping puncak-puncak serapan di daerah-derah: 3000-3100; 1550-

1600 dan 600-900 cm-1

. Akan tetapi kalau puncak bersangkutan mendekati batas

frekuensi terendah dalam berbagai frekuensi yang disebutkan itu, maka puncak

tersebut dapat membaur dengan puncak-puncak serapan yang ditimbulkan oleh

vibrasi-vibrasi lentur gugusan metilen dan gugus metil.

Alkohol, Fenol, Amin dan Eter

a. Vibrasi regang OH Bebas

Vibrasi regang O-H bebas ini, menghasilkan puncak serapan di daerah

frekuensi tertinggi yang ditemukan dalam senyawa organik (3650 50) cm-1

. Akan

tetapi di dalam larutan atau dalam keadaan padat akan terjadi peristiwa ikatan

hidrogen antara molekul-molekul cuplikan, sampai tingkat yang berbeda-beda

tergantung dari besar-kecilnya konsentrasi senyawa yang bersangkutan. Semakin

tinggi konsentrasinya maka semakin banyak terjadi ikatan hidrogen antara molekul-

molekul. Terjadinya ikatan hidrogen ini menyebabkan frekuensi vibrasi regang O – H

menjadi lebih kecil dari nilai 3650 cm-1

dan puncak serapannya melebar. Dengan

demikian dapat dituliskan :

Bebas, puncaknya jelas : 3650 50 cm-1

OH berikatan hidrogen, frekuensi vibrasi berkurang (dalam larutan, dalam

zat padat)

R

OH dari alkohol : R – O – H …….. O …….. H – O – R

H

Spektrum infra-merah golongan alkohol

Etanol

Ikatan O-H yang terdapat pada alkohol menyerap sinar dengan bilangan

gelombang yang lebih besar daripada ikatan O-H yang terdapat dalam asam, yaitu

sekitar 3230-3550 cm-1

. Dan lagi penyerapan ini akan terjadi pada bilangan

gelombang yang lebih besar lagi jika alkohol ini tidak terikat dengan ikatan hidrogen,

seperti alkohol dalam bentuk gas. Semua spektrum infra-merah pada halaman ini

dilakukan dalam bentuk cairan sehingga kemungkinan itu tidak akan muncul.

Perhatikan bahwa penyerapan karena ikatan C-H hanya sedikit dibawah 3000cm-

1,dan juga pada lembah-lembah sekitar 1000-1100cm

-11, dimana salah satunya

disebabkan oleh ikatan C-O.

Di samping ikatan hidrogen antar molekul, ikatan hidrogen mungkin pula

ikatan intra molekul. Pada ikatan hidrogen intra molekul, pergeseran frekuensi tidak

tergantung pada besar kecilnya konsentrasi. Berikut ini diberikan contoh senyawa

yang mengalami ikatan hidrogen intra molekul.

Vibrasi Regang N – H

Seperti juga pada vibrasi regang O – H, vibrasi regang N – H juga

dipengaruhi oleh ikatan hidrogen, tetapi pengaruhnya terhadap pergeseran frekuensi

vibrasi lebih kecil. Perhatikan tiga senyawa berikut :

R R R

N N N

H H R H R R

amin primer amin sekunder amin tersier

Terlihat bahwa pada amin tersier tidak mungkin terjadi ikatan hidrogen. Pada amin

primer puncak serapan berupa dublet yang disebabkan regang N-H tak simetris dan

regang N – H simetris. Kedua dublet ini terpisah satu sama lain sebesar 100 cm-1

dan

vibrasi lentur N – H dari amin primer biasanya memberikan puncak serapan antara

1580 – 1650 cm-1

.

Spektrum infra-merah amine primer

1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H.

Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1

.Dua lembah tersebut

(ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari

penyerapan oleh C-H.

3. Senyawa-senyawa Eter, R – O – R

Senyawa-senyawa ini memberikan serapan kuat di daerah sidik jari. Akan

tetapi kerana serapan tersebut disebabkan oleh vibrasi-vibrasi kerangka yang meliputi

ikatan C-O, maka frekuensi serapan itu nilainya variabel (1000 – 1250).

4. Senyawa-senyawa Keton dan Aldehid

Sumber keterangan penting dalam spektrum infra merah suatu keton adalah

nilai frekuensi vibrasi regang C=O. Daerah frekuensi serapan vibrasi regang C=O

keton ialah 1620 – 1800 cm-1

. Keton alifatik jenuh yang tidak membentuk cincin akan

mempunyai puncak serapan pada 1715 cm-1.

Akan tetapi terdapat beberapa pengaruh

dari struktur molekul, yang menyebabkan frekuensi vibrasi regang C=O keton itu

lebih rendah atau lebih tinggi dari 1715 cm-1

. Konyugasi C=C atau cincin aromatik

dengan C=O keton akan menurunkan frekuensi vibrasi regang C=O keton itu.

Senyawa-senyawa keton selalu memberikan puncak serapan dengan intensitas

sedang antara 1100 dan 1300 cm-1

. Puncak ini pada keton ditimbulkan oleh vibrasi

regang C=C dan vibrasi lentur CH (vibrasi keragka. Kenyataan bahwa puncak

serapan kerangka ini mempunyai intensitas sedang saja merupakan perbedaan antara

puncak serapan vibrasi kerangka ini dengan puncak vibrasi regang C=O di daerah

frekuensi yang sama pada keton, disebabkan puncak vibrasi regang C=O mempunyai

intensitas yang jauh lebih besar.

Sifat khas SPEKTRUM ALHEHID yang membedakannya dari spektrum

suatu keton, ialah adanya puncak vibrasi regang CH yang khas dalam spektrum suatu

aldehid, yakni di sekitar 2750 cm-1

.

Spektrum infra-merah golongan keton

Propanon

Anda akan berpikir bahwa grafik ini sangat mirip dengan spektrum infra-

merah etil etanolat dan ester. Karena tidak ada lembah yang disebabkan oleh ikatan

O-H, dan karena adanya penyerapan tegas yang disebabkan oleh ikatan C=O pada

daerah sekitar 1700cm-1

. Hal yang juga membingungkan, terdapat juga penyerapan

yang kelihatannya merupakan penyerapan karena ikatan tunggal C-O, yang tentunya

tidak ada pada propanon. Hal ini menyebabkan harus mencoba mengidentifikasi

penyerapan-penyerapan yang ada pada daerah sidik jari.

Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan

golongan keton.

5. Asam Karboksilat

Apabila gugus C=O terikat pada atom O, akan terdapat dua efek yang saling

berlawanan yang akan sangat mempengaruhi frekuensi karbonil itu. Kedua efek itu

adalah efek induksi dan efek-resonansi.

O O O O O C

C C C

Efek induksi negatif Efek resonansi

Meninggikan frekuensi C=O Memperkecil frekuensi C=O

Asam karboksilat sebagai monomer biasanya memberikan puncak serapan

pada 1760 dm1. Tetapi pada keadaan di mana asam karboksilat itu biasanya dijumpai,

yakni dalam keadaan padat atau dalam larutan, puncak serapan C=O nya lebih dari

1760 (sekitar 1710 –1

. Hal ini disebabkan dalam keadaan padat atau dalam larutan

asam-asam karboksilat itu tidak dalam bentuk monomernya, melainkan dalam bentuk

dimer sebagai akibat terbentuknya ikatan hidrogen antara setiap dua molekul.

O --------------- H – O

R C C – R

O – H --------------- O

Puncak serapan infra merah yang paling karakeristik dalam spektrum asam

karboksilat, adalah puncak yang sangat lebar antara 2500 – 3300 cm-1

. Ini disebabkan

oleh vibrasi regang O – H dalam asam karboksilat, di mana gugus O – H dari masing-

masing molekul membentuk ikatan hidrogen dengan gugus karbonil C=O molekul-

molekul itu dengan membentuk dimer seperti terlihat di atas. Ikatan hidrogen pada

atom O gugus C=O asam karboksilat ini akan menimbulkan ikatan OH yang berbeda-

beda kekuatannya, disebabkan lingkungan di mana ikatan hidrogen itu terjadi agak

berbeda untuk berbagai molekul. Akibatnya akan terjadi berbagai vibrasi regang OH

dengan frekkuensi yang sedikit berbeda. Adapun puncak serapan OH yang lebar itu

merupakan superposisi dari semua vibrasi regang O – H dengan frekuensi yang

sedikit berbeda itu.

Asam 2-hidroksipropanoat (asam laktat)

Grafik ini sangat menarik, karena mempunyai dua macam ikatan O-H dimana

yang satu terikat pada asam dan yang satunya lagi merupakan „alkohol‟ yang terikat

pada rantai golongan -COOH. Ikatan O-H dalam golongan asam timbul pada daerah

sekitar 2500-3300, sedangkan yang terikat pada rantai pada daerah sekitar 3230-

3550cm-1

. Bila digabungkan, akan menjadi lembah dengan jangkauan yang sangat

besar meliputi daerah 2500-3550cm-1

. Binggung pada daerah lembah tersebut akan

sama seperti penyerapan yang disebabkan oleh ikatan C-H. Perhatikan juga bahwa

keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

.

6. Ester Asam Karboksilat dan Lakton

Ester-ester asam karboksilat biasanya memberikan dua puncak serapan infra

merah yang kuat, yaitu puncak serapan vibrasi regang C=O dan puncak serapan

vibrasi regang C – O. Puncak-puncak vibrasi regang kedua ikatan ini berintensitas

tinggi disebabkan kedua ikatan itu bersifat polar, bahkan jauh lebih polar dari pada

ikatan-ikatan lain di dalam molekul ester asam karboksilat.

Frekuensi puncak serapan C=O ester-ester asam karboksilat tertentu jatuh di

dalam daerah frekuensi puncak serapan C=O dari keton dan asam karboksilat. Untuk

membedakan puncak-puncak tersebut adalah sebagai berikut :

1. Suatu ester akan memberikan puncak serapan C – O yang kuat. Suatu

keton menyerap juga di daerah frekuensi C – O, tetapi penyerapan di sini

disebabkan oleh vibrasi kerangka dengan intensitas sedang.

2. Suatu ester biasanya tidak akan memberikan puncak serapan regan O – H

yang lebar seperti pada asam karboksilat.

Gugus C=O ester asam karboksilat jenuh menyerap dalam daerah frekuensi

1735 – 1750 cm-1

. Ester-ester tak jenuh di mana ikatan ganda terkonyugasi dengan

C=O akan memberikan puncak serapan C=O pada daerah frekuensi yang lebih rendah

yakni antara 1715 – 1730 m-1

(konyugasi akan menurunkan frekuensi C=O). Akan

tetapi apabila C tak jenuh ( - C = C - ) dalam ester tak jenuh itu terikat secara

langsung kepada atom oksigen berikatan tunggal dari ester tersebut, maka frekuensi

puncak serapan C = O akan bertambah besar.

2.9 Penyiapan Cuplikan

Penyiapan Cuplikan

Cara-cara penanganan cuplikan tergantung daripada jenis cuplikan yaitu

apakah berbentuk gas, cairan atau padatan. Gaya-gaya intermolekul sangat berbeda

yang melalui dari padatan ke cairan ke gas dan spektrum inframerah biasanya akan

menunjukkan efek dari perbedaan-perbedaan ini dalam bentuk pergeseran-pergeseran

frekuensi atau pita-pita tambahan dan sebagainya. itulah sebabnya yang paling

penting adalah mencatat spectrum dengan cara-cara penanganan cuplikan sesuai.

1. Cuplikan Berupa Gas

Untuk menangani cuplikan berbentuk gas,maka cuplikan harus dimasukkan

dalam sel gas, sel ini menghadap langsung pada berkas sinar. Dalam bentuk yang

dimodifikasi, cermin internal yang digunakan dapat memantulkan

berkas sinar berulang kali melalui cuplikan untuk menaikkan sensitivitas.

Sejumlahkecil senyawa organik dapat ditentukan dalam bentuk gas, bahkan da

lamsel-sel yang dipanaskan.

2. Cuplikan Berupa Larutan

Cuplikan dapat dilarutkan dalam pelarut seperti karbon tetraklorida, karbon

disulfide atau kloroform, dan spektrum dari larutan ini dicatat. Larutan (biasanya 1 –

5 %) ditempatkan dalam sel larutan yang terdiri dari bahan transparan. Sel yang

kedua berisi pelarut murni ditempatkan pada berkas sinar referensi, sehingga serapan

dari pelarut dapat dikensel dan spektrum yang dicatat merupakan senyawanya sendiri.

Meskipun demikian untuk meyakinkan bahwa serapan dari pelarut tidak mengganggu

spektrum dari cuplikan, maka sebaiknya perlu dibuat spektrum dari pelarut yang

digunakan untuk mengetahui serapan-serapan yang diberikan.

Salah satu keuntungan larutan encer untuk penyelidikan infra merah adalah

bahwa data yang diperoleh dari cuplikan (spektrum serapan) iut akan lebih

reproducible. Reproducible artinya bahwa data yang diperoleh dengan pengukuran

berkali-kali adalah sama (setidak-tidaknya dapat dianggap sama). Selain itu

pemilihan besarnya konsentrasi dan tebal sel yang serasi, bentuk dan struktur pita

serapan yang penting dapat ditonjolkan denngan jelas.

i. Pelarut

Karbon disulfida,CS2 adalah pelarut yang biasa digunakan untuk daerah

spektrum antara 1330-625 cm-1

.

Karbon tetra klorida,CCl4 untuk daerah 4000-1330 cm-1

. Kedua pelarut

tersebut mudah meguap dan beracun.

Pelarut-pelaurt polar, untuk melarutkan senyawa organik tertentu yang

bersifat polar. Pelarut-pelarut itu antara lain kloroform, dioksan,

dimetilformamida.

ii. Sel Infra Merah untuk Larutan

Sel untuk larutan terdiri dari dua lempeng yang terbuat dari bahan transfaran

infra merah, misalnya hablur NaCl. Di antara kedua lempeng itu ditempatkan

sepotong plastik dengan bentuk dan tebal tertentu yang disebut “spacer”

sehingga jarak kedua lempeng itu tertentu pula; biasanya 0,1 dan 1 mm.

Larutan dimasukkan kedalam ruangan antara kedua lempeng itu dengnan alat

injeksi syringe melalui lubang yang disediakan. Sel larutan disebut “variable-

pathlenght cell”. Karena bahan pembuat sel infr merh kebanyakan higroskopis

(NaCl; KBr), sel-sel infra merah harus disimpan dalam eksikator.

3. Cuplikan Berupa Cairan Murni (Net Liquid)

Cara yang paling mudah dalam penanganan cuplikan bentuk cairan adalah

menempatkan cuplikan tersebut sebagai film yang tipis di antara dua lapis NaCl yang

transparan terhadap inframerah.

Bila jumlah cupllikan sedikit sekali atau bila tak dapat pelarut yang memadai.

Biasanya setetes cairan murni itu diampit dan ditekan antara dua lempeng hablur

NaCl sehingga merupakan lapisan yang tebalnya 0,1 mm atau kurang.

Sel yang digunakan tidak memakai spacer seperti diatas dan disebut “demountable

cell”. Karena tidak memakai spacer, tebal sel tidak diketahui dengan tepal

sehingga spektrum atau data %T yang diperoleh dengan teknik ini kurang

reproducible (bersifat boleh ulang). Tetapi dalam penyelidikan kualitatif dapat

digunakan.

Karena digunakan NaCl maka setelah selesai harus segera dibersihkan dengan

mencuci menggunakan pelarut-pelarut seperti toluene, kloroform, dan sebagainya.

NaCl harus dijaga tetap kering dan selalu dipegang pada ujung-ujungnya. Untuk

spektra di bawah 250 cm-1

, maka digunakan CsI, untuk cuplikan yang mengandung

air dapat digunakan CaF2. Cuplikan cairan dapat juga ditentukan dalam larutan.

4. Cuplikan Padat

Wujud cuplikan padat dapat bermacam-macam di antaranya kristal, amorf,

serbuk, gel dan lain-lain. Bermacam metoda telah dikembangkan untuk penyediaan

cuplikan padat hingga dapat langsung diukur. Zat padat yang tidak dapat larut dalam

pelarut yang tembus cahaya, dapat disuspensikan dengan medium yang tembus

cahaya sinar infra merah, sehingga terbentuk campuran dua fase yang disebut “mull”.

Syarat utama untuk memperoleh spektrum yang baik dengan cara ini, ukuran partikel

yang disuspensi itu harus lebih kecil dari poanjanng gelombang sinar yang

digunakan. Bila syarat ini tidak terpenuhi, sebagian besar sinar akan dihancurkan oleh

partikel-partikel yang besar.

Ada tiga cara yang umum untuk mencatat spektra bentuk padatan : peset KBr,

mull dan bentuk film/lapisan tipis. Padatan juga dapat ditentukan dalam larutan tetapi

spektra larutan mungkin memberikan kenampakan yang berbeda dari spektra bentuk

padat, karena gaya-gaya intermolekul akan berubah.

1. Pelet KBr dibuat dengan menumbuk cuplikan (0,1 – 2,0 % berat) dengan KBr

kemudian ditekan hingga diperoleh pellet KBr harus kering dan akan baik bila

penumbukan dilakukan dibawah lampu inframerah untuk mencegah terjadinya

kondensasi uap dari atmosfer yang akan memberikan serapan lebar pada 3500

cm-1

.

2. Kmull-Nujol atau pasta dibuat dengan mencampur cuplikan dengan setetes

minyak, pasta kemudian dilapiskan di antara dua keeping NaCl yang

transparan. Bahan pasta harus transparan terhadap inframerah, tetapi hal ini

tidak pernah ada dan struktur yang dihasilkan selalu menunjukkan serapan

yang berasal dari bahan pasta adalah parafin cair.

3. Lapisan tipis padatan dapat dilapiskan pada keping-keping NaCl dengan cara

meneteskan larutan dalam pelarut yang mudah menguap pada permukaan

kepingan NaCl dan dibiarkan hingga pelarut menguap. Polimer-polimer

berbagai lilin atau bahan-bahan lemak sering memberikan hasil yang baik,

tetapi ada juga yang membentuk kristal yang tajam hingga tidak memberikan

serapan.