Spektroskopi inframerah: Perbedaan antara revisi

Konten dihapus Konten ditambahkan
Kastono (bicara | kontrib)
Tidak ada ringkasan suntingan
Really Rin (bicara | kontrib)
Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan.
 
(82 revisi perantara oleh 32 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&nbsp;µm atau pada [[bilangan gelombang]] 13.000 – 10&nbsp;cm<sup>−1</sup>.
{{rapikan}}
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. Metode spektrofotometri meliputi teknik serapan ( absorption ), teknik emisi ( emission ), teknik fluoresensi ( fluorescence ). Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam spektrofotometri umumnya hanya komponen medan listrik yang banyak berperan, seperti dalam fenomena [[transmisi]], [[pemantulan]], [[pembiasan]], dan [[penyerapan]].
== 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 [[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<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 infra merahinframerah 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
Baris 15 ⟶ 25:
! Bilangan gelombang
|-
| [[Sinar gamma]]
| Gamma
| < 10 &nbsp;nm
| Emisi Inti
|
|-
| [[sinar-X]]
| 0,01 - 100 A
| Ionisasi Atomik
|
|-
| [[Ultra ungu]] (UV) jauh
| 10-200 &nbsp;nm
| Transisi Elektronik
|
|-
| Ultra ungu (UV) dekat
| 200-400 &nbsp;nm
| Transisi Elektronik
|
|-
| UVVis (sinar tampak ([[spektrum optik]])
| 400-750 &nbsp;nm
| Transisi Elektronik
| 25.000 - 13.000 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup>
|-
| Infra merahInframerah dekat
| 0,75 - 2,5 mikrometer&nbsp;µm
| Interaksi Ikatan
| 13.000 - 4.000 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup>
|-
| Infra merahInframerah pertengahan
| 2,5 - 50 mikrometer&nbsp;µm
| Interaksi Ikatan
| 4.000 - 200 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup>
|-
| Infra merahInframerah jauh
| 50 - 1.000 mikrometer&nbsp;µm
| Interaksi Ikatan
| 200 - 10 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup>
|-
| [[Gelombang mikro]]
| 0,1 - 100 &nbsp;cm
| serapan inti
| 10 - 0,01 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup>
|-
| [[Gelombang radio]]
| Radio
| 1 - 1.000 meter
| Serapan Inti
|}
 
Dari pembagian daerah [[spektrum elektromagnetik]] tersebut diatasdi atas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometerspektroskopi infra merahinframerah adalah pada daerah infra merahinframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 &nbsp;µm atau pada bilangan gelombang 4.000 – 200 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup> . daerahDaerah tersebut adalah cocok untuk perubahan energi vibrasi dalam [[molekul]]. Daerah infra merahinframerah yang jauh (400-10cm-1400–10&nbsp;cm<sup>−1</sup>, berguna untuk molekul yang mengandung atom berat, seperti [[senyawa anorganik]] tetapi lebih memerlukan teknik khusus percobaan.
 
Metode Spektroskopi infra merahinframerah ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui,karena [[spektrum]] yang dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut. metodeMetode ini banyak digunakan karena:
* a. Cepat dan relatif murah
* b. Dapat digunakan untuk mengidentifikasi [[gugus fungsifungsional]] dalam molekul (Tabel 2)
* c. Spektrum infra merahinframerah 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-1<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
|-
Baris 104 ⟶ 114:
|-
| C-O
| [[alkohol]], [[eter]], [[asam karboksilat]], [[ester]]
| 1080-1300
|-
| C=O
| aldehyda[[aldehida]], [[keton]], asam karboksilat, ester
| 1690-1760
|-
| O-H
| alkohol, [[fenol]](monomer)
| 3610-3640
|-
Baris 124 ⟶ 134:
|-
| N-H
| [[amina]]
| 3310-3500
|-
Baris 131 ⟶ 141:
| 1180-1360
|-
| -NO<sub>2</sub>
| -NO2
| nitro
| 1515-1560, 1345-1385
|}
 
== Jenis Vibrasi Molekul ==
 
Ada dua jenis vibrasi yaitu:
Penemuan infra merah ditemukan pertama kali oleh Sir William Herschel pada tahun 1800. Penelitian selanjutnya diteruskan oleh Young, Beer, Lambert dan Julius melakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektrofotometri inframerah. Pada tahun 1892 Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul dengan infra merah dengan ditemukannya gugus metil dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya. Penyerapan gelombang elektromaknetik dapat menyebabkan terjadinya eksitasi tingkat-tingkat energi dalam molekul. Dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi, atau rotasi.
* 1. Vibrasi ulur (Stretching Vibration), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan
*E = h.v = h.C /λ = h.C / v
* 2. Vibrasi tekuk (Bending Vibrations), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan
*E = energi yang diserap
*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
 
Vibrasi tekuk itu sendiri dibagi lagi menjadi empat:
==JENIS VIBRASI MOLEKUL==
* 1. Scissoring
 
* 2. Rocking
Ada dua jenis vibrasi yaitu VIBRASI ULUR (STRECHING VIBRATION)dan VIBRASI TEKUK (BENDING VIBRATIONS). Vibrasi tekuk itu sendiri dibagi lagi menjadi empat:
* 3. Wagging
*1. Scissoring
*2 4. RockingTwisting
*3. Wagging
*4. Twisting
 
{| class="wikitable"
|-
! Symmetrical<{{br>}}stretching
! Antisymmetrical<{{br>}}stretching
! Scissoring
! Rocking
Baris 163 ⟶ 167:
! Twisting
|-
| [[ImageBerkas:Symmetrical stretching.gif|133px]]
| [[ImageBerkas:Asymmetrical stretching.gif|133px]]
| [[ImageBerkas:Scissoring.gif|133px]]
| [[ImageBerkas:Modo rotacao.gif|133px]]
| [[ImageBerkas:Wagging.gif|133px]]
| [[ImageBerkas:Twisting.gif|133px]]
|}
 
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.
Jumlah jenis vibrasi normal
Vibrasi untuk Molekul tak linier adalah
*1. Diperlukan 3 koordinat untuk menentukan satu posisi dalam ruang
*2 1. UntukPerlu N titik (atau N atom) dihasilkan 3N3 derajat kebebasan untuk translasi
* 2. Perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi
• pergerakan molekul melibatkan : translasi, rotasi, vibrasi
Jadi tersisa (3N – 6) kemungkinan jenis vibrasi
Vibrasi untuk Molekul tak linier
• perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi
• perlu 3 derajat kebebasan untuk rotasi
• jadi tersisa (3N – 6) kemungkinan jenis vibrasi
 
Vibrasi untuk Molekul linier
• perlu* 1. Perlu 3 derajat kebebasan untuk translasi
* perlu2. Perlu 2 derajat kebebasan untuk rotasi (rotasi pada sumbu ikatan tak mungkin)
• jadiJadi 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 vibrasi
 
Contoh: Tentukan vibrasi untuk molekul CO<sub>2</sub>
== Penggunaan dan aplikasi ==
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 infra merah biasanya digunakan untuk penelitian dan industri yang sederhana dengan teknik yang sederhana dan untuk mengontrol kualitas. Alat instrumennya cukup kecil dan mudah dibawa keman-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.
 
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 cm <sup>-1</sup> for ν(<sup>16</sup>O-<sup>16</sup>O) and ν(<sup>18</sup>O-<sup>18</sup>O)
 
By considering the O-O as a spring, the wavelength of absorbance, ν can be calculated:
[[Isotop]] yang berbeda memberikan bilangan gelombang yang berbeda pada spektroskopi inframerah. Seperti contoh [[frekuensi]] regangan O-O memberikan nilai 832 dan 788&nbsp;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 ''μ'' massa tereduksi untuk sistem A-B
 
:<math>\mu = \frac{m_A m_B}{m_A + m_B}</math>
Baris 208 ⟶ 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 bengkokantekuk, khususnya goyanganvibrasi (rocking (goyangan), yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup>. Karena di daerah antara 4000 – 2000 &nbsp;cm-1<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 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup> sering seringkalikali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut.
Dalam daerah 2000 – 400 &nbsp;cm-1<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 &nbsp;cm-1<sup>−1</sup> menunjukkan absorbsi yang sama, pada daerah 2000 – 400 &nbsp;cm-1<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 infra merahinframerah pada wilayah tersebut). Kemudian plat ditempatkan dalam tempat sampel pada alat spektrometer infraspektroskopi merahinframerah untuk dianalisis.
** 2. Pelet KBr
Sedikit sampel padat (kira-kira 1 - 2 &nbsp;mg), kemudian ditambahkan bubuk KBr murni (kira-kira 200 &nbsp;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 spektrometerspektroskopi infra merahinframerah 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 spektrmeter infraspektroskopi merahinframerah untuk dianalisis.
* C. [[Gas]]
Untuk menghasilkan sebuah spektrum infra merahinframerah pada gas, dibutuhkan sebuah sel silinder/[[tabung]] gas dengan jendela pada setiap akhir pada sebuah material yang tidak aktif infra merahinframerah seperti KBr, NaCl atau CaF2CaF<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 ==
==See also==
 
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]]
*[[Infrared spectroscopy correlation table]]
* [[Spektroskopi Inframerah-Dekat]]
*[[Fourier transform spectroscopy]]
* [[Spektroskopi]]
*[[Near infrared spectroscopy]]
*[[Vibrational spectroscopy]]
*[[Rotational spectroscopy]]
{{col-3}}
*[[Time-resolved spectroscopy]]
*[[Spectroscopy]]
*[[Quantum vibration]]
*[[Raman spectroscopy]]
*[[Microscopy#Infrared microscopy|Infrared microscopy]]
*[[Photothermal microspectroscopy]]
{{col-3}}
*[[Polymer degradation]]
*[[Infrared astronomy]]
*[[Far infrared astronomy]]
*[[Forensic chemistry]]
*[[Forensic engineering]]
*[[Forensic polymer engineering]]
*[[Forensic science]]
*[[Applied spectroscopy]]
{{col-end}}
 
==References Pustaka ==
{{reflist}}
<references/>
 
== Pranala luar ==
==External links==
{{commonscat}}
* 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] {{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 }}
{{BranchesofSpectroscopy}}
* 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]]
 
[[cs:Infračervená spektroskopie]]
[[da:IR spektrometer]]
[[de:IR-Spektroskopie]]
[[el:Φασματοσκοπία υπερύθρου]]
[[es:Espectroscopia infrarroja]]
[[fr:Spectroscopie infrarouge]]
[[it:Spettroscopia infrarossa]]
[[hu:Infravörös spektroszkópia]]
[[ms:Spektroskopi inframerah]]
[[nl:Infraroodspectroscopie]]
[[ja:赤外分光法]]
[[no:Infrarød spektroskopi]]
[[pl:Spektroskopia IR]]
[[pt:Espectroscopia de infravermelho]]
[[ru:Инфракрасная спектроскопия]]
[[uk:Інфрачервона спектроскопія]]