Spektroskopi inframerah: Perbedaan antara revisi
Really Rin (bicara | kontrib) Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. |
|||
(31 revisi perantara oleh 21 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1: | Baris 1: | ||
'''[[Spektroskopi]] [[inframerah]]''' merupakan suatu [[metode]] yang mengamati interaksi [[molekul]] dengan [[radiasi elektromagnetik]] yang berada pada daerah [[panjang gelombang]] 0.75 – 1.000 |
'''[[Spektroskopi]] [[inframerah]]''' 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<sup>−1</sup>. |
||
== Dasar Teori == |
== Dasar Teori == |
||
Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission), teknik [[fluoresensi]] (fluorescence). Komponen [[medan listrik]] yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pemantulan, pembiasan, dan penyerapan. Penemuan infra merah ditemukan pertama kali oleh [[William Herschel]] pada tahun [[1800]]. Penelitian selanjutnya diteruskan oleh [[Young]], [[Beer]] |
Source: Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission), teknik [[fluoresensi]] (fluorescence). Komponen [[medan listrik]] yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pemantulan, pembiasan, dan penyerapan. Penemuan infra merah ditemukan pertama kali oleh [[William Herschel]] pada tahun [[1800]]. Penelitian selanjutnya diteruskan oleh [[Young]], [[Beer]] [[Lambert]] dan [[Julius]] melakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Pada tahun [[1892]] Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul dengan inframerah dengan ditemukannya [[gugus metil]] dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya. Penyerapan [[gelombang elektromagnetik]] dapat menyebabkan terjadinya [[eksitasi]] tingkat-tingkat [[energi dalam]] molekul. Dapat berupa [[eksitasi elektronik]], [[vibrasi]], atau [[rotasi]]. Rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya energi yang diserap oleh ikatan pada gugus fungsi adalah: |
||
* E = h.ν = h.C /λ = h.C / v |
* E = h.ν = h.C /λ = h.C / v |
||
* E = |
* E = basic damage +125 |
||
* h = tetapan Planck = 6,626 x 10<sup> |
* h = tetapan Planck = 6,626 x 10<sup>−34</sup> Joule.det |
||
* v = frekuensi |
* v = frekuensi |
||
* C = kecepatan cahaya = 2,998 x 10<sup>8</sup> m/det |
* C = kecepatan cahaya = 2,998 x 10<sup>8</sup> m/det |
||
* λ = panjang gelombang |
* λ = panjang gelombang |
||
* ν = bilangan gelombang |
* ν = bilangan gelombang |
||
Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang (Tabel 1), sinar inframerah dibagi atas tiga daerah yaitu: |
Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang (Tabel 1), sinar inframerah dibagi atas tiga daerah yaitu: |
||
* a. Daerah infra merah dekat |
* a. Daerah infra merah dekat |
||
* b. Daerah infra merah pertengahan |
* b. Daerah infra merah pertengahan |
||
* c. Daerah infra merah jauh |
* c. Daerah infra merah jauh |
||
Baris 26: | Baris 26: | ||
|- |
|- |
||
| [[Sinar gamma]] |
| [[Sinar gamma]] |
||
| < 10 |
| < 10 nm |
||
| Emisi Inti |
| Emisi Inti |
||
| |
| |
||
Baris 36: | Baris 36: | ||
|- |
|- |
||
| [[Ultra ungu]] (UV) jauh |
| [[Ultra ungu]] (UV) jauh |
||
| 10-200 |
| 10-200 nm |
||
| Transisi Elektronik |
| Transisi Elektronik |
||
| |
| |
||
|- |
|- |
||
| Ultra ungu (UV) dekat |
| Ultra ungu (UV) dekat |
||
| 200-400 |
| 200-400 nm |
||
| Transisi Elektronik |
| Transisi Elektronik |
||
| |
| |
||
|- |
|- |
||
| sinar tampak ([[spektrum optik]]) |
| sinar tampak ([[spektrum optik]]) |
||
| 400-750 |
| 400-750 nm |
||
| Transisi Elektronik |
| Transisi Elektronik |
||
| 25.000 - 13.000 |
| 25.000 - 13.000 cm<sup>−1</sup> |
||
|- |
|- |
||
| Inframerah dekat |
| Inframerah dekat |
||
| 0,75 - 2,5 |
| 0,75 - 2,5 µm |
||
| Interaksi Ikatan |
| Interaksi Ikatan |
||
| 13.000 - 4.000 |
| 13.000 - 4.000 cm<sup>−1</sup> |
||
|- |
|- |
||
| Inframerah pertengahan |
| Inframerah pertengahan |
||
| 2,5 - 50 |
| 2,5 - 50 µm |
||
| Interaksi Ikatan |
| Interaksi Ikatan |
||
| 4.000 |
| 4.000 – 200 cm<sup>−1</sup> |
||
|- |
|- |
||
| Inframerah jauh |
| Inframerah jauh |
||
| 50 - 1.000 |
| 50 - 1.000 µm |
||
| Interaksi Ikatan |
| Interaksi Ikatan |
||
| 200 |
| 200 – 10 cm<sup>−1</sup> |
||
|- |
|- |
||
| [[Gelombang mikro]] |
| [[Gelombang mikro]] |
||
| 0,1 |
| 0,1 – 100 cm |
||
| serapan inti |
| serapan inti |
||
| 10 - 0,01 |
| 10 - 0,01 cm<sup>−1</sup> |
||
|- |
|- |
||
| [[Gelombang radio]] |
| [[Gelombang radio]] |
||
Baris 75: | Baris 75: | ||
|} |
|} |
||
Dari pembagian daerah [[spektrum elektromagnetik]] tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektroskopi inframerah adalah pada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 |
Dari pembagian daerah [[spektrum elektromagnetik]] tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektroskopi inframerah adalah pada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 µm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm<sup>−1</sup> . Daerah tersebut adalah cocok untuk perubahan energi vibrasi dalam [[molekul]]. Daerah inframerah yang jauh (400–10 cm<sup>−1</sup>, berguna untuk molekul yang mengandung atom berat, seperti [[senyawa anorganik]] tetapi lebih memerlukan teknik khusus percobaan. |
||
Metode Spektroskopi inframerah ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui,karena [[spektrum]] yang dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut. Metode ini banyak digunakan karena: |
Metode Spektroskopi inframerah ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui,karena [[spektrum]] yang dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut. Metode ini banyak digunakan karena: |
||
Baris 87: | Baris 87: | ||
! Gugus |
! Gugus |
||
! Jenis Senyawa |
! Jenis Senyawa |
||
! Daerah Serapan (cm<sup> |
! Daerah Serapan (cm<sup>−1</sup>) |
||
|- |
|- |
||
| C-H |
| C-H |
||
Baris 134: | Baris 134: | ||
|- |
|- |
||
| N-H |
| N-H |
||
| [[amina]] |
|||
| [[amina[[Berkas:]]]]'''''Teks miring'''''Teks miring'''' |
|||
| 3310-3500 |
| 3310-3500 |
||
|- |
|- |
||
Baris 149: | Baris 149: | ||
Ada dua jenis vibrasi yaitu: |
Ada dua jenis vibrasi yaitu: |
||
* 1. Vibrasi ulur (Stretching Vibration), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan |
* 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 |
* 2. Vibrasi tekuk (Bending Vibrations), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan |
||
Vibrasi tekuk itu sendiri dibagi lagi menjadi empat: |
Vibrasi tekuk itu sendiri dibagi lagi menjadi empat: |
||
* 1. Scissoring |
* 1. Scissoring |
||
* 2. Rocking |
* 2. Rocking |
||
* 3. Wagging |
* 3. Wagging |
||
* 4. Twisting |
* 4. Twisting |
||
Baris 175: | Baris 175: | ||
|} |
|} |
||
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 |
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 |
Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah |
||
* 1. Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi |
* 1. Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi |
||
* 2. Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi |
* 2. Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi |
||
Jadi tersisa (3N – 6) kemungkinan jenis vibrasi |
Jadi tersisa (3N – 6) kemungkinan jenis vibrasi |
||
Vibrasi untuk Molekul linier |
Vibrasi untuk Molekul linier |
||
* 1. Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi |
* 1. Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi |
||
* 2. Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin) |
* 2. Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin) |
||
Jadi tersisa (3N – 5) kemungkinan jenis vibrasi |
Jadi tersisa (3N – 5) kemungkinan jenis vibrasi |
||
Contoh |
Contoh: Tentukan vibrasi untuk molekul CO<sub>2</sub> |
||
Jawab karena CO<sub>2</sub> termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO<sub>2</sub> adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi |
Jawab karena CO<sub>2</sub> termasuk molekul linier maka vibrasi molekul CO<sub>2</sub> adalah 3 (3)- 5 = 4 jenis vibrasi |
||
== Penggunaan dan Aplikasi == |
== Penggunaan dan Aplikasi == |
||
Spektroskopi inframerah biasanya digunakan untuk penelitian dan digunakan dalam industri yang sederhana dengan teknik yang sederhana dan untuk mengontrol kualitas. Alat spektroskopi inframerah cukup kecil dan mudah dibawa |
Spektroskopi inframerah biasanya digunakan untuk penelitian dan digunakan dalam industri yang sederhana dengan teknik yang sederhana dan untuk mengontrol kualitas. Alat spektroskopi inframerah cukup kecil dan mudah dibawa ke mana-mana dan kapanpun dapat digunakan. Dengan meningkatnya teknologi komputer memberikan hasil yang lebih baik. Spektroskopi inframerah mempunyai ketepatan yang tinggi pada aplikasi [[kimia organik]] dan anorganik. Spektroskopi inframerah juga sukses kegunaannya dalam [[semikonduktor]] [[mikroelektronik]]:<ref>{{cite book|last= Lau|first= W.S.|coauthors=|title= karakterisasi inframerah untuk mikroelektronik|publisher= World Scientific|year= 1999|month=|isbn= }}</ref> untuk contoh, spektroskopi inframerah dapat digunakan untu semikonduktor seperti [[silikon]], [[gallium arsenida]], [[gallium nitrida]], [[zinc selenida]], silikon amorp, [[silikon nitrida]], dan sebagainya. |
||
== Efek isotop == |
== Efek isotop == |
||
[[Isotop]] yang berbeda memberikan bilangan gelombang yang berbeda pada spektroskopi inframerah. Seperti contoh [[frekuensi]] regangan O-O memberikan nilai 832 dan 788 |
[[Isotop]] yang berbeda memberikan bilangan gelombang yang berbeda pada spektroskopi inframerah. Seperti contoh [[frekuensi]] regangan O-O memberikan nilai 832 dan 788 cm <sup>−1</sup> untuk ν(<sup>16</sup>O-<sup>16</sup>O) dan ν(<sup>18</sup>O-<sup>18</sup>O) |
||
melalui hubungan O-O sebagai sebuah spring, bilangan gelombang,ν dapat dihitung: |
melalui hubungan O-O sebagai sebuah spring, bilangan gelombang,ν dapat dihitung: |
||
:<math>\nu = \frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{k}{\mu}}</math> |
:<math>\nu = \frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{k}{\mu}}</math> |
||
dimana ''k'' nilai konstan untuk ikatan, dan ''μ'' massa tereduksi untuk sistem A-B |
dimana ''k'' nilai konstan untuk ikatan, dan ''μ'' massa tereduksi untuk sistem A-B |
||
:<math>\mu = \frac{m_A m_B}{m_A + m_B}</math> |
:<math>\mu = \frac{m_A m_B}{m_A + m_B}</math> |
||
Baris 212: | Baris 212: | ||
== Daerah Identifikasi == |
== Daerah Identifikasi == |
||
Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi tekuk, khususnya vibrasi rocking (goyangan), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 |
Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi tekuk, khususnya vibrasi rocking (goyangan), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 cm<sup>−1</sup>. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm<sup>−1</sup> 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<sup>−1</sup> sering kali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut. |
||
Dalam daerah 2000 – 400 |
Dalam daerah 2000 – 400 cm<sup>−1</sup> 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<sup>−1</sup> menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm<sup>−1</sup> juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua [[senyawa]] adalah sama. |
||
== Persiapan Sampel == |
== Persiapan Sampel == |
||
Ada berbagai tehnik untuk persiapan sampel, bergantung pada bentuk fisik sampel yang akan dianalisis. |
Ada berbagai tehnik untuk persiapan sampel, bergantung pada bentuk fisik sampel yang akan dianalisis. |
||
* A. [[Padat]] |
* A. [[Padat]] |
||
Jika zat yang akan dianalisis berbentuk padat, maka ada dua metode untuk persiapan sampel ini, yaitu melibatkan penggunaan [[Nujol mull]] atau [[pelet KBr]]. |
Jika zat yang akan dianalisis berbentuk padat, maka ada dua metode untuk persiapan sampel ini, yaitu melibatkan penggunaan [[Nujol mull]] atau [[pelet KBr]]. |
||
** 1. Nujol Mull |
** 1. Nujol Mull |
||
Cara persiapan sampel dengan menggunakan Nujol Mull yaitu: |
Cara persiapan sampel dengan menggunakan Nujol Mull yaitu: |
||
Sampel digerus dengan mortar dan pestle agar diperoleh bubuk yang halus. Dalam jumlah yang sedikit bubuk tersebut dicampur dengan Nujol agar terbentuk pasta, kemudian beberapa tetes pasta ini ditempatkan antara dua plat [[sodium klorida]](NaCl) (plat ini tidak mengabsorbsi inframerah pada wilayah tersebut). Kemudian plat ditempatkan dalam tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis. |
Sampel digerus dengan mortar dan pestle agar diperoleh bubuk yang halus. Dalam jumlah yang sedikit bubuk tersebut dicampur dengan Nujol agar terbentuk pasta, kemudian beberapa tetes pasta ini ditempatkan antara dua plat [[sodium klorida]](NaCl) (plat ini tidak mengabsorbsi inframerah pada wilayah tersebut). Kemudian plat ditempatkan dalam tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis. |
||
** 2. Pelet KBr |
** 2. Pelet KBr |
||
Sedikit sampel padat (kira-kira 1 |
Sedikit sampel padat (kira-kira 1 – 2 mg), kemudian ditambahkan bubuk KBr murni (kira-kira 200 mg) dan diaduk hingga rata. Campuran ini kemudian ditempatkan dalam cetakan dan ditekan dengan menggunakan alat tekanan mekanik. Tekanan ini dipertahankan beberapa menit, kemudian sampel (pelet KBr yang terbentuk) diambil dan kemudian ditempatkan dalam tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis. |
||
* B. [[Cairan]] |
* B. [[Cairan]] |
||
Bentuk ini adalah paling sederhana dan metode yang paling umum pada persiapan sampel. Setetes sampel ditempatkan antara dua plat KBr atau plat NaCl untuk membuat film tipis. Kemudian plat ditempatkan dalam tempat sampel alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis. |
Bentuk ini adalah paling sederhana dan metode yang paling umum pada persiapan sampel. Setetes sampel ditempatkan antara dua plat KBr atau plat NaCl untuk membuat film tipis. Kemudian plat ditempatkan dalam tempat sampel alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis. |
||
* C. [[Gas]] |
* C. [[Gas]] |
||
Untuk menghasilkan sebuah spektrum inframerah pada gas, dibutuhkan sebuah sel silinder/[[tabung]] gas dengan jendela pada setiap akhir pada sebuah material yang tidak aktif inframerah seperti KBr, NaCl atau CaF<sub>2</sub>. Sel biasanya mempunyai inlet dan outlet dengan keran untuk mengaktifkan sel agar memudahkan pengisian dengan gas yang akan dianalisis.<ref>{{cite book |
Untuk menghasilkan sebuah spektrum inframerah pada gas, dibutuhkan sebuah sel silinder/[[tabung]] gas dengan jendela pada setiap akhir pada sebuah material yang tidak aktif inframerah seperti KBr, NaCl atau CaF<sub>2</sub>. Sel biasanya mempunyai inlet dan outlet dengan keran untuk mengaktifkan sel agar memudahkan pengisian dengan gas yang akan dianalisis.<ref name="Silverstein 1991">{{cite book|last= Silverstein|first= R.M.|coauthors= Bassler|title= spectrometric identification of organic compound|url= https://archive.org/details/spectrometricide0005silv|publisher= John wiley & Sons, Inc|year= 1991|month=|isbn= }}</ref> |
||
== Penafsiran Spektrum Inframerah == |
== Penafsiran Spektrum Inframerah == |
||
Baris 236: | Baris 236: | ||
* 2. Spektrum diperoleh dari senyawa murni |
* 2. Spektrum diperoleh dari senyawa murni |
||
* 3. Spektrofotometer harus di[[kalibrasi]] sehingga pita yang teramati sesuai dengan frekuensi atau panjang gelombangnya. Kalibrasi dapat dilakukan dengan menggunakan standar yang dapat diandalkan, seperti [[polistirena]] film. |
* 3. Spektrofotometer harus di[[kalibrasi]] sehingga pita yang teramati sesuai dengan frekuensi atau panjang gelombangnya. Kalibrasi dapat dilakukan dengan menggunakan standar yang dapat diandalkan, seperti [[polistirena]] film. |
||
* 4. Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika dalam bentuk larutan, maka konsentrasi larutan dan ketebalan sel harus ditunjukkan.<ref |
* 4. Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika dalam bentuk larutan, maka konsentrasi larutan dan ketebalan sel harus ditunjukkan.<ref name="Silverstein 1991"/> |
||
== lihat juga == |
== lihat juga == |
||
{{col-begin}} |
{{col-begin}} |
||
{{col-3}} |
{{col-3}} |
||
* [[Spektrofotometer Inframerah Transformasi Fourier]] |
* [[Spektrofotometer TYGFJJEDTU Inframerah Transformasi Fourier]] |
||
* [[Spektroskopi Inframerah-Dekat]] |
* [[Spektroskopi Inframerah-Dekat]] |
||
* [[Spektroskopi]] |
* [[Spektroskopi]] |
||
Baris 250: | Baris 250: | ||
== Pranala luar == |
== Pranala luar == |
||
{{commonscat}} |
{{commonscat}} |
||
* A useful gif animation of different vibrational modes: [http://www.shu.ac.uk/schools/sci/chem/tutorials/molspec/irspec1.htm here] |
* A useful gif animation of different vibrational modes: [http://www.shu.ac.uk/schools/sci/chem/tutorials/molspec/irspec1.htm here] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050331091438/http://www.shu.ac.uk/schools/sci/chem/tutorials/molspec/irspec1.htm |date=2005-03-31 }} |
||
* [http://www.organicworldwide.net/infrared Infrared spectroscopy for organic chemists] |
* [http://www.organicworldwide.net/infrared Infrared spectroscopy for organic chemists] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070108214706/http://organicworldwide.net/infrared/ |date=2007-01-08 }} |
||
* [http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi?lang=eng Organic compounds spectrum database] |
* [http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi?lang=eng Organic compounds spectrum database] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130114222220/http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi?lang=eng |date=2013-01-14 }} |
||
* Spektrofotometri infra merah: [http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=105] |
* Spektrofotometri infra merah: [http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=105] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071227010504/http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=105 |date=2007-12-27 }} |
||
* |
* Metode spektroskopik: [http://www.chem-is-try.org/index.php?sect=belajar&ext=pengantar13_02]{{Pranala mati|date=Mei 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }} |
||
* Spektroskopi: [http://wapedia.mobi/id/Spektroskopi] |
* Spektroskopi: [http://wapedia.mobi/id/Spektroskopi]{{Pranala mati|date=Mei 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }} |
||
* Spektroskopi infra merah: [http://www.its.ac.id/personal/files/material/1055-suprapto-chemistry-SPEKTROSKOPI%20INFRAMERAH.pdf] |
* Spektroskopi infra merah: [http://www.its.ac.id/personal/files/material/1055-suprapto-chemistry-SPEKTROSKOPI%20INFRAMERAH.pdf] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090219013127/http://www.its.ac.id/personal/files/material/1055-suprapto-chemistry-SPEKTROSKOPI%20INFRAMERAH.pdf |date=2009-02-19 }} |
||
* Basic infrared spectroscopy: [http://www.le.ac.uk/chemistry/pdf/teachersworkshops.pdf] |
* Basic infrared spectroscopy: [http://www.le.ac.uk/chemistry/pdf/teachersworkshops.pdf] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081202181910/http://www.le.ac.uk/chemistry/pdf/teachersworkshops.pdf |date=2008-12-02 }} |
||
* Infra Red: [http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/carey/student/olc/ch13ir.html#basics] |
* Infra Red: [http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/carey/student/olc/ch13ir.html#basics] |
||
[[Kategori:Spektroskopi|Inframerah]] |
[[Kategori:Spektroskopi|Inframerah]] |
||
[[Kategori:Inframerah]] |
|||
[[ar:مطيافية الأشعة تحت الحمراء]] |
|||
[[bg:Инфрачервена спектроскопия]] |
|||
[[cs:Infračervená spektroskopie]] |
|||
[[da:IR spektrometer]] |
|||
[[de:Infrarotspektroskopie]] |
|||
[[el:Φασματοσκοπία υπερύθρου]] |
|||
[[en:Infrared spectroscopy]] |
|||
[[es:Espectroscopia infrarroja]] |
|||
[[fr:Spectroscopie infrarouge]] |
|||
[[hu:Infravörös spektroszkópia]] |
|||
[[it:Spettroscopia infrarossa]] |
|||
[[ja:赤外分光法]] |
|||
[[ms:Spektroskopi inframerah]] |
|||
[[nl:Infraroodspectroscopie]] |
|||
[[no:Infrarød spektroskopi]] |
|||
[[pl:Spektroskopia IR]] |
|||
[[pt:Espectroscopia de infravermelho]] |
|||
[[ru:Инфракрасная спектроскопия]] |
|||
[[uk:Інфрачервона спектроскопія]] |
|||
[[zh:红外吸收光谱法]] |
Revisi terkini sejak 9 September 2023 15.15
Spektroskopi inframerah 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.
Dasar Teori
[sunting | sunting sumber]Source: Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission), teknik fluoresensi (fluorescence). Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pemantulan, pembiasan, dan penyerapan. Penemuan infra merah ditemukan pertama kali oleh William Herschel pada tahun 1800. Penelitian selanjutnya diteruskan oleh Young, Beer Lambert dan Julius melakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Pada tahun 1892 Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul dengan inframerah dengan ditemukannya gugus metil dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya. Penyerapan gelombang elektromagnetik dapat menyebabkan terjadinya eksitasi tingkat-tingkat energi dalam molekul. Dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi, atau rotasi. Rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya energi yang diserap oleh ikatan pada gugus fungsi adalah:
- E = h.ν = h.C /λ = h.C / v
- E = basic damage +125
- h = tetapan Planck = 6,626 x 10−34 Joule.det
- v = frekuensi
- C = kecepatan cahaya = 2,998 x 108 m/det
- λ = panjang gelombang
- ν = bilangan gelombang
Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang (Tabel 1), sinar inframerah dibagi atas tiga daerah yaitu:
- a. Daerah infra merah dekat
- b. Daerah infra merah pertengahan
- c. Daerah infra merah jauh
Tabel 1. Daerah panjang gelombang
Jenis | Panjang gelombang | Interaksi | Bilangan gelombang |
---|---|---|---|
Sinar gamma | < 10 nm | Emisi Inti | |
sinar-X | 0,01 - 100 A | Ionisasi Atomik | |
Ultra ungu (UV) jauh | 10-200 nm | Transisi Elektronik | |
Ultra ungu (UV) dekat | 200-400 nm | Transisi Elektronik | |
sinar tampak (spektrum optik) | 400-750 nm | Transisi Elektronik | 25.000 - 13.000 cm−1 |
Inframerah dekat | 0,75 - 2,5 µm | Interaksi Ikatan | 13.000 - 4.000 cm−1 |
Inframerah pertengahan | 2,5 - 50 µm | Interaksi Ikatan | 4.000 – 200 cm−1 |
Inframerah jauh | 50 - 1.000 µm | Interaksi Ikatan | 200 – 10 cm−1 |
Gelombang mikro | 0,1 – 100 cm | serapan inti | 10 - 0,01 cm−1 |
Gelombang radio | 1 - 1.000 meter | Serapan Inti |
Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektroskopi inframerah adalah pada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 µm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 cm−1 . Daerah tersebut adalah cocok untuk perubahan energi vibrasi dalam molekul. Daerah inframerah yang jauh (400–10 cm−1, berguna untuk molekul yang mengandung atom berat, seperti senyawa anorganik tetapi lebih memerlukan teknik khusus percobaan.
Metode Spektroskopi inframerah ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui,karena spektrum yang dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut. Metode ini banyak digunakan karena:
- a. Cepat dan relatif murah
- b. Dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional dalam molekul (Tabel 2)
- c. Spektrum inframerah yang dihasilkan oleh suatu senyawa adalah khas dan oleh karena itu dapat menyajikan sebuah fingerprint (sidik jari) untuk senyawa tersebut.
Tabel 2. Serapan Khas Beberapa Gugus fungsi
Gugus | Jenis Senyawa | Daerah Serapan (cm−1) |
---|---|---|
C-H | alkana | 2850-2960, 1350-1470 |
C-H | alkena | 3020-3080, 675-870 |
C-H | aromatik | 3000-3100, 675-870 |
C-H | alkuna | 3300 |
C=C | alkena | 1640-1680 |
C=C | aromatik (cincin) | 1500-1600 |
C-O | alkohol, eter, asam karboksilat, ester | 1080-1300 |
C=O | aldehida, keton, asam karboksilat, ester | 1690-1760 |
O-H | alkohol, fenol(monomer) | 3610-3640 |
O-H | alkohol, fenol (ikatan H) | 2000-3600 (lebar) |
O-H | asam karboksilat | 3000-3600 (lebar) |
N-H | amina | 3310-3500 |
C-N | amina | 1180-1360 |
-NO2 | nitro | 1515-1560, 1345-1385 |
Jenis Vibrasi Molekul
[sunting | sunting sumber]Ada dua jenis vibrasi yaitu:
- 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
Vibrasi tekuk itu sendiri dibagi lagi menjadi empat:
- 1. Scissoring
- 2. Rocking
- 3. Wagging
- 4. Twisting
Symmetrical stretching |
Antisymmetrical stretching |
Scissoring | Rocking | Wagging | Twisting |
---|---|---|---|---|---|
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
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 – 6) kemungkinan jenis vibrasi
Vibrasi untuk Molekul linier
- 1. Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi
- 2. Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)
Jadi tersisa (3N – 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
Penggunaan dan Aplikasi
[sunting | sunting sumber]Spektroskopi inframerah biasanya digunakan untuk penelitian dan digunakan dalam industri yang sederhana dengan teknik yang sederhana dan untuk mengontrol kualitas. Alat spektroskopi inframerah cukup kecil dan mudah dibawa ke mana-mana dan kapanpun dapat digunakan. Dengan meningkatnya teknologi komputer memberikan hasil yang lebih baik. Spektroskopi inframerah mempunyai ketepatan yang tinggi pada aplikasi kimia organik dan anorganik. Spektroskopi inframerah juga sukses kegunaannya dalam semikonduktor mikroelektronik:[1] untuk contoh, spektroskopi inframerah dapat digunakan untu semikonduktor seperti silikon, gallium arsenida, gallium nitrida, zinc selenida, silikon amorp, silikon nitrida, dan sebagainya.
Efek isotop
[sunting | sunting sumber]Isotop yang berbeda memberikan bilangan gelombang yang berbeda pada spektroskopi inframerah. Seperti contoh frekuensi regangan O-O memberikan nilai 832 dan 788 cm −1 untuk ν(16O-16O) dan ν(18O-18O) melalui hubungan O-O sebagai sebuah spring, bilangan gelombang,ν dapat dihitung:
dimana k nilai konstan untuk ikatan, dan μ massa tereduksi untuk sistem A-B
( massa dari atom ).
Massa reduksi untuk 16O-16O dan 18O-18O dapat diperkirakan antara 8 dan 9. Sehingga
Daerah Identifikasi
[sunting | sunting sumber]Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi tekuk, khususnya vibrasi rocking (goyangan), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 cm−1. Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm−1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Sedangkan daerah antara 2000 – 400 cm−1 sering kali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut. Dalam daerah 2000 – 400 cm−1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun pada daerah 4000 – 2000 cm−1 menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 cm−1 juga harus menunjukkan pola yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama.
Persiapan Sampel
[sunting | sunting sumber]Ada berbagai tehnik untuk persiapan sampel, bergantung pada bentuk fisik sampel yang akan dianalisis.
- A. Padat
Jika zat yang akan dianalisis berbentuk padat, maka ada dua metode untuk persiapan sampel ini, yaitu melibatkan penggunaan Nujol mull atau pelet KBr.
- 1. Nujol Mull
Cara persiapan sampel dengan menggunakan Nujol Mull yaitu: Sampel digerus dengan mortar dan pestle agar diperoleh bubuk yang halus. Dalam jumlah yang sedikit bubuk tersebut dicampur dengan Nujol agar terbentuk pasta, kemudian beberapa tetes pasta ini ditempatkan antara dua plat sodium klorida(NaCl) (plat ini tidak mengabsorbsi inframerah pada wilayah tersebut). Kemudian plat ditempatkan dalam tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis.
- 2. Pelet KBr
Sedikit sampel padat (kira-kira 1 – 2 mg), kemudian ditambahkan bubuk KBr murni (kira-kira 200 mg) dan diaduk hingga rata. Campuran ini kemudian ditempatkan dalam cetakan dan ditekan dengan menggunakan alat tekanan mekanik. Tekanan ini dipertahankan beberapa menit, kemudian sampel (pelet KBr yang terbentuk) diambil dan kemudian ditempatkan dalam tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis.
- B. Cairan
Bentuk ini adalah paling sederhana dan metode yang paling umum pada persiapan sampel. Setetes sampel ditempatkan antara dua plat KBr atau plat NaCl untuk membuat film tipis. Kemudian plat ditempatkan dalam tempat sampel alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis.
- C. Gas
Untuk menghasilkan sebuah spektrum inframerah pada gas, dibutuhkan sebuah sel silinder/tabung gas dengan jendela pada setiap akhir pada sebuah material yang tidak aktif inframerah seperti KBr, NaCl atau CaF2. Sel biasanya mempunyai inlet dan outlet dengan keran untuk mengaktifkan sel agar memudahkan pengisian dengan gas yang akan dianalisis.[2]
Penafsiran Spektrum Inframerah
[sunting | sunting sumber]Untuk penafsiran spektrum inframerah tidak ada aturan kaku, namun syarat-syarat tertentu yang harus dipenuhi sebagai upaya untuk menafsirkan suatu spektrum adalah
- 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. Kalibrasi dapat dilakukan dengan menggunakan standar yang dapat diandalkan, seperti polistirena film.
- 4. Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika dalam bentuk larutan, maka konsentrasi larutan dan ketebalan sel harus ditunjukkan.[2]
lihat juga
[sunting | sunting sumber]
Pustaka[sunting | sunting sumber]
Pranala luar[sunting | sunting sumber]![]() Wikimedia Commons memiliki media mengenai Infrared spectroscopy.
|