SPEKTROSKOPI MOLEKULAR

Spektroskopi

• Spektroskopi molekuler adalah ilmu yang

mempelajari interaksi antara gelombang

elektromagnetik dengan materi

• Metode spektroskopi digunakan untuk

menentukan, mengkonfirmasi struktur molekul,

dan untuk mengetahui kemurnian suatu senyawa

Spektroskopi Konvensional

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

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

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

hidrogen dan inti karbon 13)

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

Bentuk Interaksi Radiasi dengan Bentuk Interaksi Radiasi dengan MateriMateri

ABSORPSIABSORPSI

EMISIEMISI

REFLEKSIREFLEKSI

SCATTERINGSCATTERING

Absorpsi• Berkas radiasi elektromagnet bila dilewatkan pada

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

sampel akan menaikan tingkat energi (tingkat tereksitasi)

• Eksitasi energi dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi dan rotasi

• Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang yang diserapnya

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

Vibrasi molekul

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

vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan

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

Spektroskopi Infra Merah

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

• Umumnya digunakan dalam penelitian dan industri

• Menggunakan teknik absorpsi

1. Sumber Radiasi

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

Cara Kerja Spektroskopi MolekularInfraRed (IR)

Spektrofotometer

Absorbansi tinggi : Digunakan untuk larutan yang sangat pekat.

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

- Standar dengan konsentrasi lebih rendah dari sample

Spektrofotometer

Absorbansi rendah : Digunakan untuk larutan yang sangat encer

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

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

I II III IV V VI VII

Konsentrasi ( µg/ml)

0 5 10 40 80 200 280

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

Metode Spektroskopi Infrared

Identifikasi Gugus FungsiFrekuensi dapat dijadikan penentu gugus fungsi dengan persamaan :

ð= 1/(2πc)√(K/µ)

Interaksi Materi-Radiasi Inframerah•Senyawa berikatan kovalen mempunyai kemampuan menyerap radiasi elektromagnetik dalam daerah spektrum inframerah.•Absorpsi radiasi IR pada material tertentu berkaitan dengan fenomena bergetarnya molekul atau atom.Vibrasi Molekul dan Atom•Atom-atom dalam molekul selalu mengalami vibrasi (getaran atom dalam molekul). •Getaran atom dalam molekul (frekuensi getaran) dapat digambarkan dalam tingkat energi vibrasi.•Jika suatu molekul menyerap radiasi inframerah, maka molekul tersebut akan tereksitasi ke tingkatan yang lebih tinggi. •Frekuensi radiasi yang diserap haruslah sama dengan frekuensi getaran.•Molekul atau atom bergetar dengan frekuensi yang bersesuaian dengan frekuensi radiasi inframerah.

Metode Spektroskopi InfraredIdentifikasi Gugus Fungsi

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

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

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

Rata-Rata klasifikasi pada daerah fundamental

Penafsiran hasil spektroskopi

INFRAMERAH

Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk penafsiran

1. Spektrum harus terselesaikan dan intensitas cukup memadai.

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

yang teramati sesuai dengan frekuensi atau panjang gelombangnya.

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

Komponen grafik

• Transmitans % menyatakan banyaknya intensitas cahaya yang kembali ke detektor

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

baseline

peak

Math Composer 1.1.5ht tp: / /www. mathcomposer. com

%T = intensitasintensitas orisinil

x 100

CH3COOH

Analisis Kualitatif dengan Inframerah

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

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

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

Pengaruh Ikatan Hidrogen

3350 – frekuensi vibrasi stretching OH2950 -- frekuensi vibrasi stretching CH alifatik asimetris (intensitas kurang dari 2860 adalah frekuensi vibrasi stretching simetris 1425 -- Karakteristik penyerapan CH2

1065 -- Penyerapan CO

Senyawa tersebut adalah cyclohexanol.

Spektrum Inframerah Beberapa Mineral

Mineral Montmorilonit

Dengan teknik pellet KBr, spectrum IR Montmorilonit dicirikan oleh suatu pita lebar pada 3640 cm-1 untuk getaran ulur OH yang diikuti oleh suatu pita air pada 3420 cm-1 dan suatu pita lebar tambahan yang dominan pada 1050 cm-1 untuk getaran Si-O. Dengan menggunakan metode lapis tipis , getaran ulur OH pada 3640 cm-1 dan getaran Si-O pada 1050 cm-1 menjadi sangat kuat dan tajam. Intensitas pita-pita pada 1150, 910, 880 dan 850 cm-1 juga meningkat dengan tajam.

•Mineral KaolinitSpektrum infra merah Kaolinit biasanya dicirikan oleh dua pita kuat untuk getaran ulur O-H Oktahedral antara 3800-3600 cm-1 bila disiapkan dengan teknik pellet KBr. Dengan teknik lapis tipis akan terdapat pita ketiga pada 3670cm-1. Dengan teknik lapis tipis pada daerah sidik jari menunjukkan adanya pita-pita tajam pada 1150 dan 1080 cm-1 untuk getaran O-Al-OH. Juga Nampak pita tajam pada 1020 cm-1 untuk getaran Si-O dan pita-pita tajam pada 910-920 cm-1 untuk getaran Al-OH. Dengan teknik pellet KBr pita-pita pada 1080 dan 1020 cm-1 tampak hanya sebagai pita kembar yang tersegeregasi lemah.