FOURIER TRANSFORM INFRARED (FTIR)

SPECTROPHOTOMETER

Daerah Spektrum Panjang Gelombang Frequensi, HzFar Ultraviolet 10 – 200 nm 1016 - 1015

Near ultraviolet 200 – 400 nm 1015 – 7,5 x 1014

Tampak 400 – 750 nm 7,5 x 1014 – 4,0 x 1014

Near infrared 0,75 – 2,5 m 4,0 x 1014 – 1,2 x 1014

Mid infrared 2,5 – 50 m 1,2 x 1014 – 6,0 x 1012

Far infrared 50 – 1000 m 6 x 1012 - 1011

Gelombang mikro 0,1 – 100 cm 1011 - 108

Panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer IR adalah pada daerah mid Infrared yaitu pada panjang gelombang antara 2,5 – 25 µm atau pada wave number 4000 – 400 cm-1.

Foton di daerah Spektrum sinar UV sampai daerah sinar X dapat menyebabkan ionisasi molekul.

Foton di daerah IR hanya dapat menyebabkan vibrasi molekul (streching/regangan dan bending/bengkokan) karena tingkat energi sinar IR jauh lebih kecil dari pada energi di daerah sinar Visible atau UV.

Molecular responses to radiation

Radiasi microwave hanya menyebabkan molekul berputar.

Contoh vibrasi molekul CO2

SUMBER RADIASI IR SPECTROPHOTOMETERSumber radiasi λ / wave number Keterangan

Nernst glower 1 – 30 m Lampu ini berupa batang atau tabung dengan panjang kira-kira 2 cm dan diameter 1 mm, dibuat dengan oksida-oksida dari unsur-unsur cerium, zirconium, thorium, dan yttrium.

Globar Sekitar 30 m Batang silicon carbide dengan dimensi sedikit lebih besar dari Nernst glower

High brightness ceramic

7.800 - 240 cm-1

Koil kawat nichrome Terbatas dalam panjang gelombang dan intensitasnya. Lampu jenis ini biasanya digunakan untuk spektrophotometer yang murah.

Tungsten halogen lamp

12.500 – 3.800 cm-1

• UV dan Visible Spectrophotometer digabung dalam satu alat

• IR Spectrophotometer dipisah menjadi alat tersendiri

Karena: a. Teknik-teknik menggunakan optik/alat-alat menggunakan

optik cukup divergen, sehingga tidak ada spektrophotometer yang sekaligus dapat dipakai dengan inframerah dan UV/Vis tanpa modifikasi.

b. Mekanisme fisik absorpsi inframerah berbeda dengan absorpsi radiasi dengan panjang gelombang yang lebih pendek.

HITACHI MODEL 260-50 IR SPECTROPHOTOMETER

SHIMADZU FTIR-8400

FTIR spectrometer from Perkin Elmer

GUNA SPEKTROFOTOMETER INFRAMERAH

Untuk menganalisis baik zat organik maupun zat anorganik yang mengandung ikatan kovalen.

Analisis zat anorganik dengan alat ini jarang dilakukan, karena banyak alat lain yang dapat dengan mudah digunakan untuk menganalisis zat anorganik dengan hasil yang lebih baik.

Dapat digunakan untuk analisis sampel baik kualitatif maupun kuantitatif (analisis kualitatif lebih banyak dilakukan).

Interferometer

Michelson Interferometer

ANALISIS KUALITATIF • Untuk mendeteksi adanya senyawa tertentu dalam suatu

sampel.

• Dilakukan dengan membuat spektrogram dari suatu senyawa dan membandingkan spektrogram itu dengan data spektrogram yang ada di literatur atau data book.

• Suatu senyawa tertentu dinyatakan terdapat dalam suatu sampel bila spektrogram yang dihasilkan ternyata sama dengan spektrogram yang terdapat di literatur dari suatu zat tertentu.

• Apabila tidak terdapat data spektrogram di literatur, maka spektrogram dari suatu zat yang diduga terdapat dalam sampel dapat dibuat dengan melakukan scanning.

Contoh spektrogram inframerah dari film polystyrene: a) pada skala linier dari panjang gelombang dan b) pada skala linier dari wave number.

a

b

wave number

Contoh spektrogram dari 3 jenis zat.

Spektrum inframerah minyak hasil hidropirolisis bagasse: 1) 2,5 bar dan 2) 70 bar.

Daerah Identifikasi Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi bengkokan (bending) yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 cm-1. Di daerah antara 4000 – 2000 cm-1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan.Sedangkan daerah antara 2000 – 400 cm-1

seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut.

Dalam daerah 2000 – 400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region).

Meskipun pada daerah 4000 – 2000 cm-1 menunjukkan absorbsi yang sama, untuk menyimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama maka pada daerah 2000 – 400 cm-1 juga harus menunjukkan pola yang sama.

Spektrogram N-PMIDA 98%

Spectrogram Glyphosate teknis Spektrogram Hasil reaksi N-PMIDA dengan H2O2

menjadi glyphosate

INFRARED POSITIONS OF VAROIUS BOND VIBRATIONS

ANALISIS KUANTITATIF • Prinsipnya juga menggunakan hukum Beer-Lambert.

• Kurva standar atau kurva kalibrasi disiapkan dengan mengukur prosen transmitansi pada wave number tertentu untuk beberapa sampel yang konsentrasinya diketahui dengan pasti.

• Wave number yang dipilih untuk pembuatan kurva standar adalah wave number yang memberikan absorbansi yang tinggi (menunjukkan peak pada spektrogramnya).

• Kurva standar dibuat dalam bentuk prosen transmitansi/absorbansi versus konsentrasi pada wave number yang dipilih.

• Sampel yang akan diukur kadarnya disinari dengan wave number yang sama seperti pada pembuatan kurva standar dan nilai prosen transmitansi yang diperoleh digunakan untuk membaca konsentrasi sampel pada kurva standar.

1

0lnIIabcA

HUKUM LAMBERT-BEER

A = Absorbansi

a = koefisien absorbansi

b = panjang lintasan sinar pada sampel

c = konsentrasi sampel

I0 = intensitas sinar masuk sampel

I1 = intensitas sinar meninggalkan sampel

Spektrum inframerah di antara 375 nm and 525 nm dari 50 g minyak kacang setelah dijernihkan dengan 1 g activated rice hull ash (ARHA).

Analisis kuantitatif

PENYIAPAN SAMPEL

• Sampel dapat berupa gas, cair/larutan ataupun padat. • Sampel dalam bentuk gas harus bebas uap air.

Tempat sampel

gas.

Sampel Gas

• Untuk menganalisis sampel dalam bentuk larutan, yang menjadi masalah adalah solvennya.

• Karena tidak ada cairan (solven) murni yang tidak menyerap sinar/radiasi.

• Namun demikian ada solven-solven tertentu yang tepat untuk digunakan pada daerah panjang gelombang tertentu.

• solven yang banyak dipakai adalah karbon tetraklorida, kloroform, sikloheksan, metilsikloheksan, dll.

Sampel Cair/Larutan

Daerah transmisi IR untuk beberapa pelarut

Daerah yang diarsir menunjukkan daerah dimana sinar IR diteruskan oleh pelarut tersebut.

Tempat sampel cair

Demountable cell : untuk analisis cairan kental non-volatile, untuk pengukuran dengan metode Nujol mull dan metode membran cair. Tebal sampel 0,05 mm s/d 0,1 mm.

Liquid sealed cell : untuk analisis cairan volatil dengan titik didih rendah, untuk pengukuran dengan metode Nujol mull dan metode membran cair. Tebal sampel 0,05 mm s/d 0,1 mm. Tebal sampel 0,025 mm, 0,05 mm, 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm, dan 1,0 mm.

Fixed cell for liquid : untuk analisis kuantitatif cairan volatil.

Cell cleaning

Sampel Padat• Lembaran tipis dan bening dapat dianalisis secara langsung.

• Sampel padat dapat dianalisis dengan membentuknya sebuah lempeng tekan atau pelet KBr.

• Sampel dalam bentuk bubuk yang telah ditimbang dicampur dalam sebuah ball mill dengan serbuk KBr murni dan kering dengan berat tertentu dengan sempurna.

• Campuran ini lalu ditempatkan pada bejana yang dapat dipindahkan dan ditekan antara 10-20 MPa.

• Lempeng atau cakram bening yang dihasilkan dapat diletakkan pada tempat yang tersedia di spektrofotometer.

• Lempeng atau cakram bening ini umumnya berukuran: diameter 1 cm dan tebal 0,5 mm.

• 1 atm 105 Pa, 1 mega Pa = 106 Pa

Tablet frame dismounting bench

Peralatan pembentuk tablet

1 mg sampel + 200 mg serbuk KBr.

Penekanan

Tekan selama 30 detik

Tempat tablet untuk analisis