Spektroskopi inframerah: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan |
Really Rin (bicara | kontrib) Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. |
||
(97 revisi perantara oleh 33 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
'''[[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 ==
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
* E = h.ν = h.C /λ = h.C / v
* E = basic damage +125
* h = tetapan Planck = 6,626 x 10<sup>−34</sup> Joule.det
* v = frekuensi
* C = kecepatan cahaya = 2,998 x 10<sup>8</sup> 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
{| class="wikitable"
|-
Baris 10 ⟶ 23:
! Panjang gelombang
! Interaksi
! Bilangan gelombang
|-
| [[Sinar gamma]]
| < 10
| Emisi Inti
|
|-
| [[sinar-X]]
|
| Ionisasi Atomik
|
|-
| [[Ultra ungu]] (UV) jauh
| 10-
| 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<sup>−1</sup>
|-
| Inframerah dekat
| 0,75 - 2,5 µm
| Interaksi Ikatan
| 13.000 - 4.000 cm<sup>−1</sup>
|-
| Inframerah pertengahan
| 2,5 - 50 µm
| Interaksi Ikatan
| 4.000 – 200 cm<sup>−1</sup>
|-
| Inframerah jauh
| 50 - 1.000 µm
| Interaksi Ikatan
| 200 – 10 cm<sup>−1</sup>
|-
| [[Gelombang mikro]]
| 0,1 – 100 cm
| serapan inti
| 10 - 0,01 cm<sup>−1</sup>
|-
| [[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<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:
* 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
{| class="wikitable"
|-
! Gugus
! Jenis Senyawa
! Daerah Serapan (cm<sup>−1</sup>)
|-
| 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
|-
| -NO<sub>2</sub>
| nitro
| 1515-1560, 1345-1385
|}
== Jenis Vibrasi Molekul ==
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
{| class="wikitable"
|-
! Symmetrical
! Antisymmetrical
! Scissoring
! Rocking
Baris 60 ⟶ 167:
! 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
* 2. Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi
Jadi tersisa (3N – 6) kemungkinan jenis vibrasi
Vibrasi untuk Molekul linier
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
== 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 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 ==
[[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:
:<math>\nu = \frac{1}{2 \pi} \sqrt{\frac{k}{\mu}}</math>
dimana ''k'' nilai konstan untuk ikatan, dan
:<math>\mu = \frac{m_A m_B}{m_A + m_B}</math>
Baris 113 ⟶ 210:
:<math>\frac{\nu_{^{16}O}}{\nu_{^{18}O}} = \sqrt{\frac{9}{8}} \approx \frac{832}{788}.</math>
== Daerah Identifikasi ==
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 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 ==
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 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 ==
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 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 name="Silverstein 1991"/>
== lihat juga ==
{{col-begin}}
{{col-3}}
* [[Spektrofotometer TYGFJJEDTU Inframerah Transformasi Fourier]]
* [[Spektroskopi Inframerah-Dekat]]
* [[Spektroskopi]]
==
{{reflist}}
== Pranala luar ==
{{commonscat}}
* A useful gif animation of different vibrational modes:
* [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] {{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] {{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]{{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] {{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] {{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]
[[Kategori:Spektroskopi|Inframerah]]
[[Kategori:Inframerah]]
|