SPEKTROFOTOMETRI INFRA RED (IR)

I Pendahuluan

Atom-atom di dalam suatu molekul tidak diam melainkan bervibrasi (bergetar) Energi dari kebanyakan vibrasi molekul berhubungan dengan daerah infra merah Vibrasi molekul dapat dideteksi dan diukur pada spektrum infra merah Bila radiasi infra merah dilewatkan melalui suatu cuplikan maka molekul-molekulnya dapat menyerap (mengabsorbsi) energi dan terjadilah transisi diantara tingkat vibrasi dasar (ground state) dan tingkat vibrasi tereksitasi (excited state) Pengabsorbsian energi pada berbagai frekuensi dapat dideteksi oleh spektrometer infra merah yang memplot jumlah radiasi infra merah yang diteruskan melalui cuplikan sebagai fungsi frekuensi (atau panjang gelombang) radiasi Plot itu disebut spektrum infra merah yang akan memberikan informasi penting tentang gugus fungsional suatu molekul

Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 075ndash1000 μm atau pada bilangan

gelombang 13000ndash10 cm-1 dengan menggunakan suatu alat yaitu Spektrofotometer Inframerah

Metode ini banyak digunakan pada laboratorium analisis industri dan laboratorium riset karena dapat memberikan informasi yang berguna untuk analisis kualitatif dan kuantitatif serta membantu penerapan rumus bangun suatu senyawa

Pada era modern ini radiasi inframerah digolongkan atas 4 (empat) daerah yaitu

NoDaerah

InframerahPanjang Gelombang

(λ) dalam μm

Bilangan Gelombang

dalam cm-1Frekuensi

(Hz)

1 Dekat 078 ndash 25 13000 ndash 400038 ndash 12

(1014)

2 Pertengahan 25 ndash 50 4000 ndash 20012 ndash 006

(1014)

3 Jauh 50 ndash 1000 200 ndash 1060 ndash 03

(1012)

4Untuk analisis

instrumen25 ndash 15 4000 ndash 670

12 ndash 02

(1014)

Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah pada daerah infra merah pertengahan yaitu pada panjang gelombang 25 ndash 50 microm atau pada bilangan gelombang 4000 ndash 200 cm-1 Satuan yang sering digunakan dalam spektrofotometri infra merah adalah Bilangan Gelombang ( ϋ) atau disebut juga sebagai Kaiser

II Teori Radiasi Inframerah

Konsep radiasi inframerah pertama kali diajukan oleh Sir William Herschel (1800) melalui percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma Ternyata pada daerah sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan temperatur tertinggi yang berarti pada daerah panjang gelombang radiasi tersebut banyak kalori (energi tinggi) Daerah spektrum tersebut yang dikenal sebagai infrared (IR di seberang atau di luar merah)

Anda mungkin tahu bahwa cahaya yang bisa kita lihat itu terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda setiap frekuensi tersebut bisa dilihat sebagai warna yang berbeda Radiasi Infra-merah juga merupakan gelombang dengan frekuensi yang berkesinambungan hanya saja mata kita tidak bisa melihat mereka Jika anda menyinari sebuah senyawa organik dengan sinar infra-merah yang mempunyai frekuensi tertentu anda akan mendapatkan bahwa beberapa frekuensi tersebut diserap oleh senyawa tersebut Sebuah alat pendetektor yang diletakkan di sisi lain senyawa tersebut akan menunjukkan bahwa

beberapa frekuensi melewati senyawa tesebut tanpa diserap sama sekali tapi frekuensi lainnya banyak diserap Berapa banyak frekuensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai persentasi transmitasi (percentage transmittance) Persentasi transmitasi dengan nilai 100 berarti semua frekuensi dapat melewati senyawa tersebut tanpa diserap sama sekali Pada kenyataannya itu tidak pernah terjadi selalu akan ada penyerapan walaupun kecil mungkin transmitasi sebesar 95 adalah yang terbaik yang bisa anda peroleh Transmitasi sebesar 5 mempunyai arti bahwa hampir semua frekuensi tersebut diserap oleh senyawa itu Tingginya penyerapan seperti ini akan membuat kita mengerti tentang ikatan-ikatan yang ada dalam senyawa tersebut Grafik di bawah ini menunjukkan bagaimana nilai persentasi transmitasi berubah jika frekuensi dari radiasi Infra-merah yang diberikan itu dirubah

Supaya terjadi peresapan radiasi inframerah maka ada beberapa hal yang perlu dipenuhi yaitu

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

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

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

Spektrum peresapan IR merupakan perubahan simultan dari energi vibrasi dan energi rotasi dari suatu molekul Kebanyakan molekul organik cukup besar sehingga spektrum peresapannya kompleks Konsep dasar dari spektra vibrasi dapat diterangkan dengan menggunakan molekul sederhana yang terdiri dari dua atom dengan ikatan kovalen Dengan menggunakan Hukum Hooke dua atom tersebut dihubungkan dengan sebuah pegas Persamaan yang diturunkan dari Hukum Hooke menyatakan hubungan antara frekuensi massa atom dan tetapan dari kuatnya ikatan (forse constant of the bond)

KETERANGAN

v = frekuensi vibrasi (cm-1)

c = kecepatan cahaya (cmsec)

k = force constant of bond (dynescm)

m = massa atom (g)

Halndashhal yang dapat mempengaruhi jumlah resapan maksimum secara teoritis adalah

1 Frekuensi vibrasi fundamental jatuh di luar daerah 25ndash15 μm 2 Resapan terlalu lemah untuk diamati 3 Beberapa resapan sangat berdekatan hingga tampak menjadi satu 4 Beberapa resapan dari molekul yang sangat simetris jatuh pada

frekuensi yang sama

5 Vibrasi yang terjadi tidak mengakibatkan terjadinya perubahan dipole moment dari molekul

III Macam ndash Macam Vibrasi

1 Vibrasi UlurRegangan (Streching)

Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya walaupun sudut ikatan tidak berubah atau yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan Vibrasi regangan ada dua macam yaitu

a) Regangan Simetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar

b) Regangan Asimetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar

2 Vibrasi Bengkokan (Bending)

Jika sistem 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 atau yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis yaitu

a) Vibrasi Goyangan (Rocking) unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar

b) Vibrasi Guntingan (Scissoring) unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar

c) Vibrasi Kibasan (Wagging) unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar

d) Vibrasi Pelintiran (Twisting) unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar

Jumlah jenis vibrasi normal diperlukan 3 koordinat untuk menentukan satu posisi dalam ruang Untuk N titik (atau N atom) dihasilkan 3N derajat kebebasan Pergerakan molekul melibatkan translasi rotasi dan vibrasi

Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah

1 Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi 2 Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi

Jadi tersisa (3N ndash 6) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh tentukan vibrasi untuk molekul H2O

Jawab

Karena H2O non linier maka 3n-6 = 3 (3) ndash6= 3 jenis vibrasi 3n

Vibrasi untuk Molekul linier

Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)

Jadi tersisa (3N ndash 5) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh Tentukan vibrasi untuk molekul CO2

Jawab

karena CO2 termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO2 adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi

IV Instrumentasi

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah monokromator dan detektor Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor

a Sumber radiasiSumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa

1) ldquoNernst glowerrdquo (campuran oksida dari Zr Y Er dsb)

2) Tungsten Filament Lamp untuk analisis dengan nir-IR 3) Incandescent Wire merupakan lilitan kawat nikrom

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik

b Monokromator

Monokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan sinar Bahan yang digunakan untuk prisma adalah natrium klorida kalium bromida sesium bromida dan litium

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

NoDaerah

InframerahPanjang Gelombang

(λ) dalam μm

Bilangan Gelombang

dalam cm-1Frekuensi

(Hz)

1 Dekat 078 ndash 25 13000 ndash 400038 ndash 12

(1014)

2 Pertengahan 25 ndash 50 4000 ndash 20012 ndash 006

(1014)

3 Jauh 50 ndash 1000 200 ndash 1060 ndash 03

(1012)

4Untuk analisis

instrumen25 ndash 15 4000 ndash 670

12 ndash 02

(1014)

Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah pada daerah infra merah pertengahan yaitu pada panjang gelombang 25 ndash 50 microm atau pada bilangan gelombang 4000 ndash 200 cm-1 Satuan yang sering digunakan dalam spektrofotometri infra merah adalah Bilangan Gelombang ( ϋ) atau disebut juga sebagai Kaiser

II Teori Radiasi Inframerah

Konsep radiasi inframerah pertama kali diajukan oleh Sir William Herschel (1800) melalui percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma Ternyata pada daerah sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan temperatur tertinggi yang berarti pada daerah panjang gelombang radiasi tersebut banyak kalori (energi tinggi) Daerah spektrum tersebut yang dikenal sebagai infrared (IR di seberang atau di luar merah)

Anda mungkin tahu bahwa cahaya yang bisa kita lihat itu terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda setiap frekuensi tersebut bisa dilihat sebagai warna yang berbeda Radiasi Infra-merah juga merupakan gelombang dengan frekuensi yang berkesinambungan hanya saja mata kita tidak bisa melihat mereka Jika anda menyinari sebuah senyawa organik dengan sinar infra-merah yang mempunyai frekuensi tertentu anda akan mendapatkan bahwa beberapa frekuensi tersebut diserap oleh senyawa tersebut Sebuah alat pendetektor yang diletakkan di sisi lain senyawa tersebut akan menunjukkan bahwa

beberapa frekuensi melewati senyawa tesebut tanpa diserap sama sekali tapi frekuensi lainnya banyak diserap Berapa banyak frekuensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai persentasi transmitasi (percentage transmittance) Persentasi transmitasi dengan nilai 100 berarti semua frekuensi dapat melewati senyawa tersebut tanpa diserap sama sekali Pada kenyataannya itu tidak pernah terjadi selalu akan ada penyerapan walaupun kecil mungkin transmitasi sebesar 95 adalah yang terbaik yang bisa anda peroleh Transmitasi sebesar 5 mempunyai arti bahwa hampir semua frekuensi tersebut diserap oleh senyawa itu Tingginya penyerapan seperti ini akan membuat kita mengerti tentang ikatan-ikatan yang ada dalam senyawa tersebut Grafik di bawah ini menunjukkan bagaimana nilai persentasi transmitasi berubah jika frekuensi dari radiasi Infra-merah yang diberikan itu dirubah

Supaya terjadi peresapan radiasi inframerah maka ada beberapa hal yang perlu dipenuhi yaitu

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

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

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

Spektrum peresapan IR merupakan perubahan simultan dari energi vibrasi dan energi rotasi dari suatu molekul Kebanyakan molekul organik cukup besar sehingga spektrum peresapannya kompleks Konsep dasar dari spektra vibrasi dapat diterangkan dengan menggunakan molekul sederhana yang terdiri dari dua atom dengan ikatan kovalen Dengan menggunakan Hukum Hooke dua atom tersebut dihubungkan dengan sebuah pegas Persamaan yang diturunkan dari Hukum Hooke menyatakan hubungan antara frekuensi massa atom dan tetapan dari kuatnya ikatan (forse constant of the bond)

KETERANGAN

v = frekuensi vibrasi (cm-1)

c = kecepatan cahaya (cmsec)

k = force constant of bond (dynescm)

m = massa atom (g)

Halndashhal yang dapat mempengaruhi jumlah resapan maksimum secara teoritis adalah

1 Frekuensi vibrasi fundamental jatuh di luar daerah 25ndash15 μm 2 Resapan terlalu lemah untuk diamati 3 Beberapa resapan sangat berdekatan hingga tampak menjadi satu 4 Beberapa resapan dari molekul yang sangat simetris jatuh pada

frekuensi yang sama

5 Vibrasi yang terjadi tidak mengakibatkan terjadinya perubahan dipole moment dari molekul

III Macam ndash Macam Vibrasi

1 Vibrasi UlurRegangan (Streching)

Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya walaupun sudut ikatan tidak berubah atau yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan Vibrasi regangan ada dua macam yaitu

a) Regangan Simetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar

b) Regangan Asimetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar

2 Vibrasi Bengkokan (Bending)

Jika sistem 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 atau yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis yaitu

a) Vibrasi Goyangan (Rocking) unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar

b) Vibrasi Guntingan (Scissoring) unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar

c) Vibrasi Kibasan (Wagging) unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar

d) Vibrasi Pelintiran (Twisting) unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar

Jumlah jenis vibrasi normal diperlukan 3 koordinat untuk menentukan satu posisi dalam ruang Untuk N titik (atau N atom) dihasilkan 3N derajat kebebasan Pergerakan molekul melibatkan translasi rotasi dan vibrasi

Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah

1 Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi 2 Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi

Jadi tersisa (3N ndash 6) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh tentukan vibrasi untuk molekul H2O

Jawab

Karena H2O non linier maka 3n-6 = 3 (3) ndash6= 3 jenis vibrasi 3n

Vibrasi untuk Molekul linier

Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)

Jadi tersisa (3N ndash 5) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh Tentukan vibrasi untuk molekul CO2

Jawab

karena CO2 termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO2 adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi

IV Instrumentasi

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah monokromator dan detektor Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor

a Sumber radiasiSumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa

1) ldquoNernst glowerrdquo (campuran oksida dari Zr Y Er dsb)

2) Tungsten Filament Lamp untuk analisis dengan nir-IR 3) Incandescent Wire merupakan lilitan kawat nikrom

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik

b Monokromator

Monokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan sinar Bahan yang digunakan untuk prisma adalah natrium klorida kalium bromida sesium bromida dan litium

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

beberapa frekuensi melewati senyawa tesebut tanpa diserap sama sekali tapi frekuensi lainnya banyak diserap Berapa banyak frekuensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai persentasi transmitasi (percentage transmittance) Persentasi transmitasi dengan nilai 100 berarti semua frekuensi dapat melewati senyawa tersebut tanpa diserap sama sekali Pada kenyataannya itu tidak pernah terjadi selalu akan ada penyerapan walaupun kecil mungkin transmitasi sebesar 95 adalah yang terbaik yang bisa anda peroleh Transmitasi sebesar 5 mempunyai arti bahwa hampir semua frekuensi tersebut diserap oleh senyawa itu Tingginya penyerapan seperti ini akan membuat kita mengerti tentang ikatan-ikatan yang ada dalam senyawa tersebut Grafik di bawah ini menunjukkan bagaimana nilai persentasi transmitasi berubah jika frekuensi dari radiasi Infra-merah yang diberikan itu dirubah

Supaya terjadi peresapan radiasi inframerah maka ada beberapa hal yang perlu dipenuhi yaitu

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

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

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

Spektrum peresapan IR merupakan perubahan simultan dari energi vibrasi dan energi rotasi dari suatu molekul Kebanyakan molekul organik cukup besar sehingga spektrum peresapannya kompleks Konsep dasar dari spektra vibrasi dapat diterangkan dengan menggunakan molekul sederhana yang terdiri dari dua atom dengan ikatan kovalen Dengan menggunakan Hukum Hooke dua atom tersebut dihubungkan dengan sebuah pegas Persamaan yang diturunkan dari Hukum Hooke menyatakan hubungan antara frekuensi massa atom dan tetapan dari kuatnya ikatan (forse constant of the bond)

KETERANGAN

v = frekuensi vibrasi (cm-1)

c = kecepatan cahaya (cmsec)

k = force constant of bond (dynescm)

m = massa atom (g)

Halndashhal yang dapat mempengaruhi jumlah resapan maksimum secara teoritis adalah

1 Frekuensi vibrasi fundamental jatuh di luar daerah 25ndash15 μm 2 Resapan terlalu lemah untuk diamati 3 Beberapa resapan sangat berdekatan hingga tampak menjadi satu 4 Beberapa resapan dari molekul yang sangat simetris jatuh pada

frekuensi yang sama

5 Vibrasi yang terjadi tidak mengakibatkan terjadinya perubahan dipole moment dari molekul

III Macam ndash Macam Vibrasi

1 Vibrasi UlurRegangan (Streching)

Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya walaupun sudut ikatan tidak berubah atau yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan Vibrasi regangan ada dua macam yaitu

a) Regangan Simetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar

b) Regangan Asimetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar

2 Vibrasi Bengkokan (Bending)

Jika sistem 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 atau yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis yaitu

a) Vibrasi Goyangan (Rocking) unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar

b) Vibrasi Guntingan (Scissoring) unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar

c) Vibrasi Kibasan (Wagging) unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar

d) Vibrasi Pelintiran (Twisting) unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar

Jumlah jenis vibrasi normal diperlukan 3 koordinat untuk menentukan satu posisi dalam ruang Untuk N titik (atau N atom) dihasilkan 3N derajat kebebasan Pergerakan molekul melibatkan translasi rotasi dan vibrasi

Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah

1 Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi 2 Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi

Jadi tersisa (3N ndash 6) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh tentukan vibrasi untuk molekul H2O

Jawab

Karena H2O non linier maka 3n-6 = 3 (3) ndash6= 3 jenis vibrasi 3n

Vibrasi untuk Molekul linier

Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)

Jadi tersisa (3N ndash 5) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh Tentukan vibrasi untuk molekul CO2

Jawab

karena CO2 termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO2 adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi

IV Instrumentasi

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah monokromator dan detektor Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor

a Sumber radiasiSumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa

1) ldquoNernst glowerrdquo (campuran oksida dari Zr Y Er dsb)

2) Tungsten Filament Lamp untuk analisis dengan nir-IR 3) Incandescent Wire merupakan lilitan kawat nikrom

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik

b Monokromator

Monokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan sinar Bahan yang digunakan untuk prisma adalah natrium klorida kalium bromida sesium bromida dan litium

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

KETERANGAN

v = frekuensi vibrasi (cm-1)

c = kecepatan cahaya (cmsec)

k = force constant of bond (dynescm)

m = massa atom (g)

Halndashhal yang dapat mempengaruhi jumlah resapan maksimum secara teoritis adalah

1 Frekuensi vibrasi fundamental jatuh di luar daerah 25ndash15 μm 2 Resapan terlalu lemah untuk diamati 3 Beberapa resapan sangat berdekatan hingga tampak menjadi satu 4 Beberapa resapan dari molekul yang sangat simetris jatuh pada

frekuensi yang sama

5 Vibrasi yang terjadi tidak mengakibatkan terjadinya perubahan dipole moment dari molekul

III Macam ndash Macam Vibrasi

1 Vibrasi UlurRegangan (Streching)

Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya walaupun sudut ikatan tidak berubah atau yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan Vibrasi regangan ada dua macam yaitu

a) Regangan Simetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar

b) Regangan Asimetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar

2 Vibrasi Bengkokan (Bending)

Jika sistem 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 atau yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis yaitu

a) Vibrasi Goyangan (Rocking) unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar

b) Vibrasi Guntingan (Scissoring) unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar

c) Vibrasi Kibasan (Wagging) unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar

d) Vibrasi Pelintiran (Twisting) unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar

Jumlah jenis vibrasi normal diperlukan 3 koordinat untuk menentukan satu posisi dalam ruang Untuk N titik (atau N atom) dihasilkan 3N derajat kebebasan Pergerakan molekul melibatkan translasi rotasi dan vibrasi

Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah

1 Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi 2 Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi

Jadi tersisa (3N ndash 6) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh tentukan vibrasi untuk molekul H2O

Jawab

Karena H2O non linier maka 3n-6 = 3 (3) ndash6= 3 jenis vibrasi 3n

Vibrasi untuk Molekul linier

Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)

Jadi tersisa (3N ndash 5) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh Tentukan vibrasi untuk molekul CO2

Jawab

karena CO2 termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO2 adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi

IV Instrumentasi

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah monokromator dan detektor Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor

a Sumber radiasiSumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa

1) ldquoNernst glowerrdquo (campuran oksida dari Zr Y Er dsb)

2) Tungsten Filament Lamp untuk analisis dengan nir-IR 3) Incandescent Wire merupakan lilitan kawat nikrom

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik

b Monokromator

Monokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan sinar Bahan yang digunakan untuk prisma adalah natrium klorida kalium bromida sesium bromida dan litium

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

5 Vibrasi yang terjadi tidak mengakibatkan terjadinya perubahan dipole moment dari molekul

III Macam ndash Macam Vibrasi

1 Vibrasi UlurRegangan (Streching)

Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya walaupun sudut ikatan tidak berubah atau yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan Vibrasi regangan ada dua macam yaitu

a) Regangan Simetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar

b) Regangan Asimetri yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar

2 Vibrasi Bengkokan (Bending)

Jika sistem 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 atau yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis yaitu

a) Vibrasi Goyangan (Rocking) unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar

b) Vibrasi Guntingan (Scissoring) unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar

c) Vibrasi Kibasan (Wagging) unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar

d) Vibrasi Pelintiran (Twisting) unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar

Jumlah jenis vibrasi normal diperlukan 3 koordinat untuk menentukan satu posisi dalam ruang Untuk N titik (atau N atom) dihasilkan 3N derajat kebebasan Pergerakan molekul melibatkan translasi rotasi dan vibrasi

Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah

1 Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi 2 Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi

Jadi tersisa (3N ndash 6) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh tentukan vibrasi untuk molekul H2O

Jawab

Karena H2O non linier maka 3n-6 = 3 (3) ndash6= 3 jenis vibrasi 3n

Vibrasi untuk Molekul linier

Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)

Jadi tersisa (3N ndash 5) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh Tentukan vibrasi untuk molekul CO2

Jawab

karena CO2 termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO2 adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi

IV Instrumentasi

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah monokromator dan detektor Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor

a Sumber radiasiSumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa

1) ldquoNernst glowerrdquo (campuran oksida dari Zr Y Er dsb)

2) Tungsten Filament Lamp untuk analisis dengan nir-IR 3) Incandescent Wire merupakan lilitan kawat nikrom

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik

b Monokromator

Monokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan sinar Bahan yang digunakan untuk prisma adalah natrium klorida kalium bromida sesium bromida dan litium

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

b) Vibrasi Guntingan (Scissoring) unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar

c) Vibrasi Kibasan (Wagging) unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar

d) Vibrasi Pelintiran (Twisting) unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar

Jumlah jenis vibrasi normal diperlukan 3 koordinat untuk menentukan satu posisi dalam ruang Untuk N titik (atau N atom) dihasilkan 3N derajat kebebasan Pergerakan molekul melibatkan translasi rotasi dan vibrasi

Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah

1 Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi 2 Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi

Jadi tersisa (3N ndash 6) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh tentukan vibrasi untuk molekul H2O

Jawab

Karena H2O non linier maka 3n-6 = 3 (3) ndash6= 3 jenis vibrasi 3n

Vibrasi untuk Molekul linier

Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)

Jadi tersisa (3N ndash 5) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh Tentukan vibrasi untuk molekul CO2

Jawab

karena CO2 termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO2 adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi

IV Instrumentasi

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah monokromator dan detektor Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor

a Sumber radiasiSumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa

1) ldquoNernst glowerrdquo (campuran oksida dari Zr Y Er dsb)

2) Tungsten Filament Lamp untuk analisis dengan nir-IR 3) Incandescent Wire merupakan lilitan kawat nikrom

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik

b Monokromator

Monokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan sinar Bahan yang digunakan untuk prisma adalah natrium klorida kalium bromida sesium bromida dan litium

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

Karena H2O non linier maka 3n-6 = 3 (3) ndash6= 3 jenis vibrasi 3n

Vibrasi untuk Molekul linier

Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)

Jadi tersisa (3N ndash 5) kemungkinan jenis vibrasi

Contoh Tentukan vibrasi untuk molekul CO2

Jawab

karena CO2 termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO2 adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi

IV Instrumentasi

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah monokromator dan detektor Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari ferkuensi individu diukur oleh detektor

a Sumber radiasiSumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa

1) ldquoNernst glowerrdquo (campuran oksida dari Zr Y Er dsb)

2) Tungsten Filament Lamp untuk analisis dengan nir-IR 3) Incandescent Wire merupakan lilitan kawat nikrom

Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik

b Monokromator

Monokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma dan beberapa cermin untuk memantulkan dan memfokuskan sinar Bahan yang digunakan untuk prisma adalah natrium klorida kalium bromida sesium bromida dan litium

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

fluorida Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk monokromator infra merah karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 50-16 microm tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 10-50 micromPrisma dan grating keduanya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan

dibawah 625 cm-1 sedangkan halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5 Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan Tabel berikut menyatakan hubungan antara bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi

Monokromator IR terbuat dari garam NaCl KBr CsBr atau LiF Oleh sebab itu spektrofotometer IR harus diletakkan di suatu tempat dengan kelembaban yang rendah untuk mencegah kerusakan pada peralatan optiknya Monokromator celah berfungsi untuk lebih memurnikan radiasi IR yang drai cuplikan sehingga masuk ke dalam rentang bilangan gelombang yang dikehendaki Monokromator prisma yang terbuat dari bahan garam anorganik berfungsi sebagai pengurai dan pengarah radiasi IR menuju detektor Monokromator prisma terbuat dari hablur NaCl yang paling banyak digunakan sebab memberikan resolusi radiasi IR terbaik dibandingkan dengan yang lainnya Prisma leburan garam-garam bromida pada umumnya dipakai sebagai resolusi radiasi IR jauh sedangkan garam fluorida untuk radiasi sinar IR dekat Monokromator yang umum digunakan adalah monokromtor kisi difraksi atau gratting Kisi difraksi terbuat dari bahan gelas atau palstik yang tertoreh dengan halus permukaannya dan terlapisi oleh kondensasi uap aluminium Jenis monokrotaor kisi difraksi sudah banyak digunakan pada spektrofotometer IR yang modern Keunggulannya memberikan resolusi yang lebih bagus dengan dispersi yang surambung lurus disamping itu tetap menjaga keutuhan radiasi IR menuju detektor Kelemahannya adalah timbulnya percikan radiasi IR pada monokromator kisi difraksi Hal ini diusahakan dengan memakai monokromator ganda yang merupakan kombinasi dari monokromator prisma dan monokromator kisi difraksi

Bahan Prisma Gelas Quartz

CaF2 SiF NaCl KBr (CsBr)

Csi

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

Daerah frekuensi (cm-

1)

diatas 3500

diatas 2860

5000-1300

5000-1700

5000-650

1100-285

1000-200

Daerah panjang gelombang (μ)

dibawah 286

dibawah 35

20-77

20-57

2-154 9-35 10-50

Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus dilindungi dari kondensasi uap

Contoh spectrum

c Detektor

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

Berfungsi mengubah sinyal radiasi IR menjadi sinyal listrik Selain itu detektor dapat mendeteksi adanya perubahan panas yang terjadi karena adanya pergerakan molekul Detektor spelktrofotometer yang bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada spektrofotometer IR sebab radiasi IR sanngat lemah dan tidak dapat melepaskan elektron dari katoda yang ada pada system detektor Ada tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR yaitu

Thermal transducer terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada potensialnya Intrumen yang menggunakan detektor ini harus disimpan pada tempat yang ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam mendeteksi suatu senyawa Responnya lambat sehingga jarang digunakan

Pyroelectric transducer berupa kristal cairan dari triglisin sulfat (TGS) dimana temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa Memiliki respon yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa

Photoconducting transducer terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida eaksa telurida dan cadmium telurida indium antimonida Harus menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat

Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride) Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekuensi modulasi tinggi lebih sensitif lebih cepat tidak dipengaruhi oleh temperatur sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah

Sebagian besar alat modern menggunakan detektor panas Detektor fotolistrik tidak dapat digunakan untuk menggunakan infra merah karena energi foton infra merah tidak cukup besar untuk membebaskan elektron dari permukaan katoda suatu tabung foton Detektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel bolometer dan sel Golay Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merahAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor ldquoThermopilerdquo dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat Dalam spektrometer inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile

d Daerah Cuplikan

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

Daerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan yang berbentuk gas cairan dan padatan Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi Oleh karena itu sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan cuplikan ynag dilakukan

Cuplikan atau sampel yang dianalisis dapat berupa cairan padatan atau pun gas Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel dapat diletakan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR Karena gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselene dapat memberikan kontaminasi yang menyerap radiasi IR maka pemakaian alat tersebut harus dihindari Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunakan logam monel

e Amplifierpenguat dan read out

Penguat dalam sistem optik spektrofotometer IR sangat diperlukan karena sinyal radiasi IR sangat kecil atau lemah Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah monokromator jadi keduanya harus diselaraskan dengan tujuan mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal Sedangkan pencatat atau read out harus mampu mengamati spektrum IR secara keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang Rentang bilangan gelombang 4000cm-1 sampai 650cm- 1 dalam keadaan normal harus dapat teramati dalam selang waktu 10 ndash 15 menit Untuk maksud pengamatan pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang baik

f Sistem Kerja

Ada dua tipe instrumentasi spektrofotometer infra merah yaitu

1) Dispersive spektrofotometer

Monokromator yang digunakan mirip dengan monokromator yang digunakan oleh spektrofotometer UV-Vis tipe berkas ganda atau double beam Biasanya digunakan secara primer unruk menganalisis senyawa secara kualitatif Detektor yang digunakan adalah tipe thermal transducer Responnya lambat sehingga sinar harus dipotong-potong terlebih dahulu oleh chopper Sistemnya double bead karena ada beberapa hal yaitu

Untuk mengurangi radiasi atmosferik (CO2 dan H2O)

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

Mencegah ketidakstabilan radiasi sinar infra merah Mengurangi radiasi percikan oleh partikel pengotor dalam

spektrofotometer Memungkinkan pembacaan dan perekaman langsung

Skema alat spektrofotometer dispersive

Mekanisme kerja spektrofotometer Dispersive

Sinar radiasi IR sebelum menembus sampel dan refrence displit terlebih dahulu supaya pembacaan tidak lama Setelah sinar IR displit sinar terbagi menjadi dua arus yaitu sinar yang menuju sampel dan sinar yang menuju larutan baku pembanding Kemudian kedua berkas sinar tersebut masuk ke chopper sehingga keluar output sinar yang diteruskan ke monokromator Sinar masuk melalui celah masuk atau entrance pada monokromator Didalamnya terdapat gratting dan sinar difokuskan oleh gratting Setelah itu sinar keluar melalui celah keluar atau extrance slit dan masuk ke alat scan frekuensi baru diteruskan ke detector Oleh detector sinar diubah menjadi sinyal elektrik dan diperkuat oleh amplifier Kemudian sinyal tersebut diinterpretasikan dalam bentuk spektrum infra merah dengan bantuan perangkat lunak dalam komputer

FTIR

Spektrofotometer dispersive ada beberapa kelemahan yang telah disebutkan sebelumnya Untuk mengatasi kelemahan tersebut perlu adanya pengembangan pada sistem optiknya Perkembangan spektrofotometer dispersive yang paling modern adalah FTIR Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika gelombang elektronik

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

a dan b merupakan suatu tetapan

t adalah waktu

ω adalah frekuensi sudut (radian per detik) ( ω = 2 Π f dan f adalah frekwensi dalam Hertz)

FT-IR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan monokromator pada spektrofotometer dispersive Monokromator yang digunakan adalah monokromator Michelson Interferometer Pada sistem optik ini terdapat 2 cermin yaitu cermin yan g bergerak tegak lurus dan cermin diam Skema sistem optik ini seperti pada gambar dibawah

Sistim optik interferometer Michelson pada Spektrofotometer FTIR

Mekanisme kerja alat spektrofotometer FTIR

Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar diatas dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ) Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

selanjutnya disebut sebagai retardasi ( δ ) Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red

Kelebihan dari FT-IR adalah

Respon cepat Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive Lebih sensitive Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak terganggu Menggunakan monokromator Pyroelectric transducer

Instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip dengan instrumentasi spektrofotometer UV-Vis Perbedaannya adalah sampel berhadapan langsung dengan sumber radiasi Secara berurutan komponen utama dari spektrofotometer infra merah adalah sebagai berikut

Sumber radiasi

Sampel kompartemen

Monokromator

Detector

Amplifier atau penguat

Recorder read out

Sinar dari sumber dibagi dalam 2 berkas yang sama satu berkas melalui cuplikan dan satu berkas lainnya sebagai baku Fungsi model berkas ganda adalah mengukur perbedaan intensitas antara 2 berkas pada setiap panjang gelombang Kedua berkas itu dipantulkan pada rdquochopperrdquo yang berupa cermin berputar Hal ini menyebabkan berkas cuplikan dan berkas baku dipantulkan secara bergantian ke kisi difraksi Kisi difraksi berputar lambat setiap frekuensi dikirim ke detektor yang mengubah energi panas menjadi energi listrik

Jika pada suatu frekuensi cuplikan menyerap sinar maka detektor akan menerima intensitas berkas baku yang besar dan berkas cuplikan yang lemah secara bergantian Hal ini menimbulkan arus listrik bolak-balik dalam

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

detektor dan akan diperkuat oleh amplifier Jika cuplikan tidak menyerap sinar berarti intensitas berkas cuplikan sama dengan intensitas berkas baku dan hal ini tidak menimbulkan arus bolak-balik tetapi arus searah Amplifier dibuat hanya untuk arus bolak=balik

Arus bolak-balik yang terjadi ini digunakan untuk menjalankan suatu motor yang dihubungkan dengan suatu alat penghalang berkas sinar yang disebut baji optik Baji optik ini oleh motor dapat digerakkan turun naik ke dalam berkas baku sehingga akan mengurangi intensitasnya yang akan diteruskan ke detektor Baji optik ini digerakkan sedemikian jauh ke dalam berkas baku sehingga intensitasnya dikurangi dengan jumlah yang sama banyaknya dengan jumlah pengurangan intensitas berkas cuplikan jika cuplikan melakukan penyerapan Gerakan baji ini dihubungkan secara mekanik dengan pena alat rekorder sehingga gerakan baji ini merupakan pita serapan pada spektrum tersebut Secara singkat sistem kerjanya seperti ini sebuah cuplikan ynag ditempatkan di dalam spektrofotometer infra merah dan dikenai radiasi infra merah yang berubah panjang gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu Spektrofotometer infra merah memayar daerah rentangan dan lenturan molekul Penyerapan radiasi dicatat dan menghasilkan sebuah spektrum infra merah Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan Demikian pula tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah biasanya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada

V ANALISIS KUALITATIF

Sektrofotometer IR dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa Yang menjadi parameter kualitatif pada spektrofotometer IR adalah bilangan gelombang dimana muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas dari suatu senyawa Namun jika hanya daerah gugus fungsi saja tidak dapat digunakan untuk menganalisis identitas senyawa Pada umumnya identifikasi suatu senyawa didasarkan oleh vibrasi bengkokan khususnya goyangan (rocking) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 ndash 400 cm-1 Karena di daerah antara 4000 ndash 2000 cm-1merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan Sedangkan daerah antara 2000 ndash 400 cm-1 seringkali sangat rumit karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

daerah tersebut Dalam daerah 2000 ndash 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region) Daerah finger print ini untuk setiap senyawa tidak akan ada yang sama sehingga merupakan identias dari suatu senyawa Berikut adalah contoh serapan yang khas dari beberapa gugus fungsi

Gugus

Jenis Senyawa Daerah Serapan (cm-1)

C-H alkana 2850-2960 1350-1470

C-H alkena 3020-3080 675-870C-H aromatik 3000-3100 675-870C-H alkuna 3300C=C Alkena 1640-1680C=C aromatik (cincin) 1500-1600C-O alkohol eter asam

karboksilat ester1080-1300

C=O aldehida keton asam karboksilat ester

1690-1760

O-H alkohol fenol(monomer) 3610-3640O-H alkohol fenol (ikatan H) 2000-3600 (lebar)O-H asam karboksilat 3000-3600 (lebar)N-H amina 3310-3500C-N Amina 1180-1360-NO2 Nitro 1515-1560 1345-

1385

Secara sederhana 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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

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

Jika identifikasi sampel sama sekali belum diketahui maka tehnik-tehnik lain seperti ekstraksi kromatografi peresapan UV dan sebagainya dapat dilakukan bersama-sama

VI Analisis Kuantitatif

Disamping untuk analisi kualitatif 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

VII Daerah Spektrum Infra merah

Spektra yang akan diinterpretasikan harus memenuhi persyaratan berikut

1Resapan satu sama lainnya harus terpisah dan mempunyai intensitas yang memadai

2Spektra harus berasal dari zat murni

3Spektrofotometer harus dikalibrasi

4Tehnik preparasi sampel harus nyata selain itu posisi resapan bentuk dan tingkat intensitas sering membantu karna spesifik untuk gugus tertentu

Daerah peresapan infra merah dapat dibagi menjadi 3 bagian

1 4000-1300 cm-1 (25-77 μm) Functional group region (OH NH C=O)

2 1300-909 cm-1 (77-110 μm) Finger print region interaksi vibrasi pada keseluruhan molekul

3 909-650 cm-1 (110-154 μm) Aromatic region out-of-plane C-H and ring bending absorption

a Daerah Frekuensi Gugus Fungsional 1048581 Terletak pada daerah radiasi 4000-

1400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini utamanya disebabkan oleh

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

vibrasi dua atom sedangkan frekuensinya karakteristik terhadap massa atom yang berikatan dan konstanta gaya ikatan

b Daerah Fingerprint 1048581 Daerah yang terletak pada 1400-400 cm-1 Pita-pita absorpsi pada daerah ini berhubungan dengan vibrasi molekul secara keseluruhan Setiap atom dalam molekul akan saling mempengaruhi sehingga dihasilkan pita-pita absorpsi yang khas untuk setiap molekul Oleh karena itu pita-pita pada daerah ini dapat dijadikan sarana identifikasi molekul yang tak terbantahkan

Daerah-Daerah Sidik Jari

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

1) AlkanaPita yang nampak di dalam spektra infra merah alkana disebabkan oleh stecthing C-H di daerah 2850-3000 cm-1 scissoring CH2 dan CH3 di daerah 1450-1470 cm-1 rocking CH pada kurang lebih 1370-1380 cm-1 dan pita rocking pada 720-725 cm-1

2) AlkenaAlkena biasanya mengabsorbsi di daerah 3050-3150 cm-1 bentuk C=C alkena terjadi di daerah 1645-1670 cm-1 Vibrasi bonding C-H di luar bidang terjadi di antara 650-1000 cm-1 Untuk alkena ujung vibrasi-vibrasi ini jelas sekali dan nampak diantara 890-990 cm-1

3) AlkunaAlkuna ujung memperlihatkan pita stretching C-H yang tajam pada 3300-3320 cm-1 dan bentuk bonding C-H yang jelas pada 600-700 cm-1 Streching CequivC pada alkuna ujung nampak pada 2100-2140 cm-1 dengan intensitas sedang Untuk streching CequivC alkuna dalam berupa pita lemah yang terjadi pada 2200-2260 cm 1

4) Alkil halidaCiri absorbsi alkil halida adalah pita yang disebabkan oleh C-X Posisi untuk pita-pita ini adalah 1000-1350 cm_1 untuk C-F750-850 cm-1

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

untuk C-Cl 500-680 cm-1 untuk C-Br dan 200-500 cm-1 untuk C-I

5) Alkohol dan EterAlkohol dan eter mempunyai ciri absorbsi infra merah karena streching C-O di daerah 1050-1200 cm-1 Dan streching O-H alkohol terjadi di daerah 3200-3600 cm-1 Sedangkan pada t-butil alkohol streching O-H sangat kuat yang berpusat pada 3360 cm-1

6) Asam etanoatAsam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut

Ikatan rangkap karbon-oksigen C=O Ikatan tunggal karbon-oksigen C-O Ikatan oksigen-hidrogen O-H Ikatan karbon-hidrogen C-H Ikatan tunggal carbon-carbon C-C

7) Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam Area sidik jari sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnyaIkatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam Area sidik jari yang berkisar antara 1000 - 1300cm-1tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jariIkatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1 Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan Ikatan rangkap antara karbon-oksigen C=O adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna yang bisa anda temukan pada

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

daerah sekitar 1680-1750 cm-1 Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebutIkatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda tergantung pada kondisi lingkungannya Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut

8) 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 Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

9) 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 -COOHIkatan 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 Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1

10) 1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H

Catatan seri senyawa homolog seperti asam lemak rantai panjang biasanya mempunyai pita absorpsi yang hampir identik sehingga susah identifikasinya

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

Hanya senyawa dengan momen dipol tertentu yang dapat menyerap radiasi infra merah

Ikatan yang tidak menyerap

1 Alkena dan alkuna tersubtitusi yang simetris

2 Beberapa ikatan C-C3 Molekul diatomic yang simetris

Beberapa gugus fungsi menyerap kuat radiasi infra merah

1 Gugus karbonil merupakan adsorber terkuat2 Begitu juga dengan ndashO-H dan ndashC-O-

Frekuensi peresapan infra merah yang khas untuk gugusan-gugusan tertentu dapat dilihat dalam tabel dibawah ini

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

III Kesimpulan1 Spektrum infra merah berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik2 Daerah di bawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan infra merah jauh Sedangkan daerah di atas frekuensi 4000 cm-1 dinamakan infra merah dekat3 Monokromator terdiri dari celah masuk dan celah keluar yang berupa kisi difraksi atau prisma4 Detektor panas digunakan untuk mendeteksi sinar infra merah5 Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami

dengan sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan yang berkarakteristik dalam spektrumnya Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik jari

IV Penutup

Demikian makalah yang dapat kami sampaikan tentunya banyak sekali kekurangan yang terdapat pada makalah kami oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan agar kami dapat belajar dari kekurangan kami