2015 Spektroskopi IR
-
Upload
aditya-cahya-n -
Category
Documents
-
view
233 -
download
34
description
Transcript of 2015 Spektroskopi IR
-
Spektroskopi IRSpektroskopi IR
Samuel budi, M.Sc
-
Spektroskopi IR Spektroskopi infra merah (IR) merupakan alat penting
dalam menentukan struktur molekul senyawa organik
Kegunaan spektra IR : menentukan gugus fungsi
menentukan tingkat kemurnian suatu senyawa
Informasi fingerprint dapat digunakan untukmembandingkan / mengkorelasikan dengan spektrumstandart senyawa murni (library). standart senyawa murni (library).
Keterbatasan: Data IR saja tanpa didukung data NMR, MS dan UV masih
belum bisa untuk menentukan struktur molekul secara keseluruhan
hanya molekul yang IR aktif yang bisa dideteksi danmemberikan serapan pada spektrum IR
Sampel harus murni karena matriks dapat memberikan sinyal yang mengganggu, Sample preparation agak sulit
Sulit mengetahui ikatan haloalkana (Cl, Br dan I)
-
Profil sinar IR
= 0.78 1000 mm (12,800 10 cm-1).
Radiasi IR dibagi menjadi 3 daerah yaitu:
IR dekat
IR sedang
IR jauh
-
SPEKTRA IR Puncak spektrum IR tampak tajam atau kadang pita (akibat vibrasi
individu muncul bersama dengan rotasi atau ikatan hidrogen).
Rentang Pengukuran spektrum IR 4000 400 cm-1 (= 3.104 3.103
cm ). Daerah spektrum IR : daerah gugus fungsi = bilangan gelombang 4000-1450 cm-1.
daerah fingerprint = bilangan gelombang dibawah 1450 cm-1
Frekuensi dinyatakan sebagai bilangan gelombang (cm-1) yaitu jumlah gelombang setiap unit panjang.
Sumbu x = bilangan gelombang (), satuan cm-1 (4000 400 cm-1)
Sumbu Y = % transmitan
daerah dimana tidak ada
interaksi antara osilasi ikatan
dengan sinar IR,
transmittance nears 100%
daerah dimana ada interaksi
antara osilasi ikatan dengan
sinar the same transmittance rendah (cahaya
diserap)
-
Daerah Fingerprint
fingerprint = bilangangelombang 400 -1400 cm-1
terdapat banyak sekali puncak serapan, acak dan kompleks sehingga tidak terlalu penting .
pola serapan di daerah fingerprint ini bersifat
Fingerprint Region
fingerprint ini bersifat unik/khas untuk masing-masing molekul sehingga Fingerprint dapat digunakan untuk mengkonfirmasi suatu molekul yang tidak diketahui (seperti sidik jari manusia)
Informasi berguna dari daerahini adalah ikatan C-O satu ataudua puncak pada 1200 -1000 cm-1
-
PRINSIP SPEKTROSKOPI IR Absorbsi radiasi IR oleh molekul organik menyebabkan vibrasi molekul dan akan
tereksitasi ke excited vibrational state.
Hanya energi tertentu saja yang diserap dari radiasi IR untuk vibrasi molekul
Setiap ikatan dapat bervibrasi sehingga pengukuran spektroskopi IR dapat menentukan gugus fungsi yang terdapat dalam sampel.
Jika sampel keton
disinari dengan IR,
ikatan karbonil akan
menyerap sinar yang
sama dengan
frekuensinya (setara
dengan wavelength
5.83 x 10-6 m atau
energi 4.91 kcal/mol.
-
Absorbsi sinar IR oleh molekul
-
Bond Stretching
In-plane rocking
VIBRASI MOLEKUL
simetrik
Bond Bending
2 jenis vibrasi molekul yang utama yaitu:
- vibrasi renggang - vibrasi tekuk
Vibrasi pada garis ikatan Vibrasi tidak pada garis ikatan
In-plane scissoring
Out-of-plane wagging
Out-of-plane twisting
Frekuensi vibrasi
renggang > tekuk
asimetrik
-
Satu ikatan dapat memberikan serapan lebih dari satukarena ikatan interatomik bisa bervibrasi dalam beberapagerakan (stretching atau bending)
Misal: propana, C3H8 memiliki 27 vibrasi fundamental sehingga akan terdapat 27 puncak serapan di spektrum IR.
Saat ikatan kovalent berosilasi karena osilasi dari dipolmolekul akan menghasilkan gelombang elektromagnetikmolekul akan menghasilkan gelombang elektromagnetik
Makin besar perubahan momen dipol dala vibrasi, makinintens medan EM yang dihasilkan
Dirasakan oleh kita sebagai panas
-
Derajat kebebasan
Masing masing atom memiliki 3 derajat kebebasan (degrees of freedom), sesuai dengan koordinat kartesian (x, y, z) dari atom dalam molekul.
Molekul yang terdiri dari n atom memiliki total 3nderajat kebebasan.
pada molekul non linear memiliki 3 derajat rotasi dan 3 pada molekul non linear memiliki 3 derajat rotasi dan 3 derajat translasi sehingga derajat vibrasi adalah 3n 6.
pada molekul linear terdapat 2 derajat rotasi dan 3 derajat translasi sehingga derajat vibrasi adalah 3n 5.
1. Berapa derajat vibrasi dari HCl?
HCl merupakan molekul nonlinear
HCl: 3(2)-5 = 1 mode jadi HCl memiliki 1 vibrasi fundamental
-
soal
1. Berapa derajat vibrasi dari air, H2O ?
H2O merupakan molekul nonlinear memiliki 3 vibrasi fundamental yaitu:
2. Berapa derajat vibrasi dari CO2 ?CO2 merupakan molekul linear memiliki 4 vibrasi fundamental
yaitu
-
Seharusnya CO2 memiliki 4 puncak namun ternyata hanya
menunjukkan 2 puncak IR saja
Faktor penyebab vibrasi yang teramati lebih sedikit dari teori adalah:
symmetry ( no change in dipole)
energies of vibration are identical
absorption intensity too low
frequency beyond range of instrument
CO2: 3(3)-5 = 4 modes yaitu:
- -+
= 0; IR inactive
> 0; IR active
> 0; IR active
> 0; IR active- -
2+- -2+
- -2+
- -2+
degenerate identical energy single IR peak
2350 cm-1
666 cm-1
0 cm-1
-
Infra red active
Agar dapat memberikanserapan IR maka VibrasiIkatan harus menghasilkanperubahan momen dipol
vibrasi ini disebut infrared active.
Umumnya, makin polar suatu
Infra red inactive Vibrasi Ikatan yang tidak
menghasilkan perubahanmomen dipol disebut infrared inactive.
Vibrasi rengangan tipe inisimetris
Cth:- diatomik
- ikatan C=C pada alkena, kurang polar sehingga Umumnya, makin polar suatu
ikatan, makin kuat serapan IR nya.
Cth: ikatan carbonil sangat polar, dan
menyerap sangat kuat
kurang polar sehinggavibrasi regangan tidakmenghasilkan perubahanmomen dipol yang berarti. Serapan Alkena lemah
tapi modus vibrasi lain yang tetap menunjukkan serapan IR
-
TEORI VIBRASI Frekuensi vibrasi renggang maupun tekuk dapat dihitung
secara matematis atau komputasi dengan hukum hook yaitudengan mengasumsikan osilasi harmonik dari 2 bola pejal(atom) yang dihubungkan dengan pegas. hukum hook adalah:
k1 =
= frekuensi vibrasi
k = tetapan gaya
m = massa
= frekuensi vibrational (cm1)
m1 dan m2 = massa atom 1 dan 2 (g)
c = kecepatan cahaya (cm/s)
f = konstanta ikatan (dyne/cm) kekuatan pegas
m1.m2/(m1 + m2) = disebut massa tereduksi
massreducedk
_21pi
=c
Soal: hitung frekuensi vibrasi regang C-H jika diketahui: Soal: hitung frekuensi vibrasi regang C-H jika diketahui:
kC-H = 500 Nm-1 (5.105 g/det2), 1 N = 103 m/det2
mC =12/6.02 x 1023 = 20.10-24 g
mH = 1/6.02 x 1023 mH = 1,6.10
-24 g
c = 3.108 m/det, = 3,14
Jawab: CH = 3100 cm1
(aktual = 28503000 cm1)
-
=1
2picK
semakin kuat ikatan (K besar),
Frekuensi makin tinggi
meningkatnya berat atom,
Frekuensi makin rendah
Persamaan Hookes menunjukkan hubunganantara kekuatan ikatan dan massa atom terhadappanjang gelombang yang diserap oleh molekul
constantsincreasing K
constants
2150 1650 1200
C=C > C=C > C-C=
increasing K
C-H > C-C > C-O > C-Cl > C-Br3000 1200 1100 750 650
increasing
-
Bandingkan frekuensi vibrasi C-C dan C=C
Semakin kuat ikatan, frekuensi vibrasi makin tinggi.
Ikatan rangkap dua lebih susah untuk diregangkan dibandingkan dengan ikatan tunggal Regangan dari ikatan C=C energinya lebih tinggi(higher frequency) daripada regangan ikatan C-C.
frekuensi regangan C-C = ~1200-800 cm-1, C=C = ~1650 cm-1 dan CC = ~2200 cm-1
Bandingkan frekuensi vibrasi C-H dan C-Cl jika massa atom ditingkatkan, maka masa tereduksi akan naik.
makin tinggi massa tereduksi menurunkan frekuensi regangan
ikatan CH punya massa yang lebih ringan dibanding CCl
maka frekuensi regangan CH sp3 terjadi pada 3000-2800
cm-1 lebih tinggi dari C-Cl sp3 pada 830-600 cm-1
The greater the masses of attached atoms, the lower the IR
frequency at which the bond will absorb.
-
Posisi serapan vibrasi renggang pada spektrum IR bergantung pada:
Kekuatan ikatan; dari ikatannya tunggal, rangkap dua atau rangkap tiga makin ke kiri (frekuensi tinggi)
Berat atom, atom ringan makin ke kiri (frekuensi tinggi)
-
Intensitas serapan IR Intensitas dari puncak serapan bergantung dari besarnya
perubahan momen dipol (kepolaran ikatan). dari intensitas sinyal dapat dibagi menjadi : ikatan yang sangat polar seperti gugus karbonil (C=O)
menghasilkan puncak yang kuat (s = strong).
ikatan dengan kepolaran sedang dan ikatan asimetri menghasilkan puncak sedang (m = medium).
Ikatan dengan kepolaran rendah dan ikatan simetrik menghasilkan puncak lemah (w = weak atau non observable).puncak lemah (w = weak atau non observable).
Intensitas ikatan yang tertinggi:
-C=O
-OH
-NH2-CN
-NO2
Luas area dari puncak/pita serapan IR tidak berbandinglurus/proportional terhadap konsentrasi dari gugus fungsi penghasilpuncak IR buruk untuk kuantitatif
-
latihan soal
1. Many toxic substances have been found in tobacco smoke, such as carbon monoxide, carbon dioxide, sulfur dioxide. How many absorptions are expected in the IR spectra of each of these substances? Assume that each vibrational mode leads to absorption. Draw each of these vibrational modes
2. Which of the two indicated bonds has a higher stretching frequency?
2. Which of the two indicated bonds has a higher stretching frequency?
Lbh kuat
Lbh kuat
Lbh kuat
-
latihan soal1. Dari setiap pasangan gugus fungsi, manakah yang memiliki
intensitas absorbsi yang lebih kuat. Alkohol OH versus amina NH
Alkuna CC and nitril CN
Terminal Alkuna (RCCH) versus internal Alkuna (RCCR)
2. puncak pada 1718 cm-1 dan 1642 cm-1 pada spektrum IR menunjukkan regangan alkena dan keton. manakah puncak yang disebabkan oleh keton?
3. susunlah alkena ini berdasarkan intensitas puncak regangan C=C:
ethylene, 1,1-difluoroethylene, cis-1,2-difluoroethylene and tetrafluoroethylene.
-
Spektrum IR Alkana
Bond Frequency (cm-1) Intensity
sp3 CH 3000-2800 variable
CH ~1450 variable
SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 10/15/09)
sp3 C-H regang
no O-H
str
no N-H
str
no sp or
sp2 C-H
str
no C=O str
no C=C str
C-H tekuk
This is an alkane.
-
Alkana: karbon jenuh puncak yang berasal dari :
regangan ikatan C-H sp3 pada 3000-2800 cm-1.
intensitas bervariasi bergantung dari banyaknya ikatan CH sp3.
vibrasi tekuk (bending) ikatan C-H pada 1450 cm-1. jumlah dan intensitas dari puncak CH tekuk ini mengindikasikan adanya methyl, isopropyl, tert-butyl dan gugus alkil lainnya dalam molekul.dan gugus alkil lainnya dalam molekul.
regangan ikatan tunggal CC pada 1200-800 cm-1, namun lemah
-
puncak berasal dari kombination ikatan C-C dan C-H C-H tekuk pada:
CH2-CH2 1450-1470 cm-1 CH2-CH3 1360-1390 cm-1
C-H sp3 between 2800-3000 cm-1 CC pada 1200-800 cm-1
Octane (bensin)
(w s) (m)
Spektrum IR Alkana
-
heksana memiliki:heksana memiliki:
Puncak ikatan CH sp3 pada 3000-2800 cm-1.
Puncak vibrasi CH bending/tekuk pada 1450 cm-1.
-
Spektrum IR Alkuna
SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 10/15/09)
This is a terminal alkyne.
CC regang
2120 cm-1
sp3 C-H regangsp C-H
regang
-
Alkuna: tak jenuh
Terdapat 2 puncak khas untuk mokekul ikatanrangkap tiga yaitu:
regangan CH sp (hidrogen pada ujung rantai) padatampak pada 3320-3280 cm-1 dengan intensitasbiasanya tinggi.
regangan CC yang tampak pada rentang 2260-2100 cm-1 dengan intensitas lemah atau sedang.cm-1 dengan intensitas lemah atau sedang.
sp C-H str
CC med at
2200 cm-1
-
Alkuna internal (RCCR) tidak memiliki ikatan CH sp, jadi tidak ada puncak serapan pada 3300 cm-1,
sedang puncak alkuna terminal (RCCH) ada.
Alkuna terminal vs alkuna internal
terminal
internal
-
ikatan C C dan ikatan sp3 C-H CC stretch 2100-2260 cm-1; intensitas bergantung
pada kesimetrisan ikatan, alkuna terminal lebih kuat danpada alkuna internal yang simetris lebih lemah
C-H alkuna terminal muncul pada 3200-3300 cm-1 alkuna Internal ( R-CC-R ) tidak muncul pada 3200-
3300 cm-1
1-Octyne
Spektrum IR Alkuna
(m s)
(w-m)
-
Spektrum IR Nitril
Spektrum mirip dengan alkuna.
serapan regangan CN nitriles muncul pada ~2280-2220 cm-1
dengan intensitas sedang dan tajam.
SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 10/15/09)
sp3 C-H str
CN str at 2260 cm-1
This is a nitrile.
-
Ikatan karbon nitrogen rangkap 3 pada 2100-2280 cm-1
Puncak intensitas tinggi daripada alkunakarena beda keleketronegatifan C dengan N lebih tinggi
propionitrileN
C
Spektrum IR Nitril (cyano- atau CN)
(s)
-
Nitril
-
C=C
regang
Spektrum IR Alkena
SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 10/15/09)
sp3 C-H regang
sp2 C-H
regangThis is an alkene.
-
Alkena
Alkena memiliki 1-4 subtituen sehinggakemungkinan spektra menjadi lebih rumit.
terdapat puncak khas pada alkena yaitu :
puncak dari regangan sp2 CH vinilik pada 3100-3000 cm-1
dengan intensitas yang tinggi.
puncak dari regangan C=C (terminal atau internal) pada 1680-1610 cm-1 dengan intensitas bervariasi (biasanya lebih kuat 1610 cm-1 dengan intensitas bervariasi (biasanya lebih kuat pada alkena terminal karena efek polaritas ikatan)
alkena terminal kadang menunjukkan serapan pada ~1780 cm-1
-
Ada ikatan C=C dan vinyl C-H C=C regangan pada 1620-1680 cm-1 intensitas
lemah vinyl C-H regangan pada 3000-3100 cm-1 Membedakan alkana, alkena dan alkuna lihat
ikatan C-H nya! Jika diatas 3000 artinya vinyl sp2 C-H atau sp C-H tapi jika dibawah sp3 C-H
1-Octene
Spektrum IR Alkena
(w m)
(w m)
-
C=C weak
Alkena
internal
Alkena terminal VS internal ada 2 jenis alkena yaitu:
alkena terminal (ikatan pi berikatan dengan karbon 1 and 2 dari kerangka karbon)
alkena internal (ikatan pi berada di luar kerangka karbon)
C=C
medium
Alkena
terminal
-
Spektrum
1-oktena
Alkena terminal dapatteridentifikasidari absorbance pada 3300 cm-1, disebabkan dariregangan C sp denganhidrogenterminal.
sp3 C-H regang
sp2 C-H
regang
C=C
regang
hidrogenterminal.
puncak 3080 cm-1
regangan ikatan CH
vinilik.
puncak pada 1645 cm-1
regangan C=C
puncak ~1780 cm-1
alkena terminal
sp3 C-H regang
sp2 C-H
regang
C=C
terminal
1780 cm-1
1645 cm-1 3080 cm-1
C=C
regang
Spektrum
1-pentena
-
Pola regangan C=C cincin benzena muncul dalam beberapapuncak pada 1625-1575 cm-1 dan pada 1525-1475 cm-1.
C-H regang
AromatikSpektrum IR aromatik
C-H regang
sp2 C-H
regang
aromatic C=C
regang
-
Aromatik
Spektrum mirip alkena, yaitu memiliki ikatan CH sp2 dan C=C
resonansi/delokasasi elektron elektron pi benzena
ikatan sp2C=C hibrid. ikatan ini tidak sekuat ikatan C=C sehingga
frekuensi lebih rendah.
puncak khas aromatik yaitu : puncak khas aromatik yaitu :
puncak serapan regangan CH sp2 benzena antara 3080-3030cm-1 dengan intensitas lemah ke sedang.
puncak serapan regangan C=C alkena khas yaitu puncak pada1625-1575 cm-1 (intensitas bervariasi dari lemah ke kuat) dan1450 to 1600 cm1 (intensitas sedang)
-
Karena delokalisasi e /resonansi, frekuensiregang ikatan C=C sedikit lebih rendah dariC=C normal
C=C aromatik muncul puncak tajamberpasangan 1500 & 1600 cm-1
Regangan ikatan C-H cincin muncul 3000-3100 cm-1 (sama vinyl C-H)
Ethyl benzeneH
Spektrum IR aromatik
(w m) (w m)
-
Daerah1667-2000 cm-1 (w) digunakan untuk mengamati sistem aromatikkarena bebas dari interferensi (kecuali C=O stretching is in this region)
Analysis pada daerah 1667-2000 cm-1 disebut overtone of bending region, yaitu untuk menentukan pola substitusi dari cincin aromatik
Monosubstituted
G
Pola Aromatik disubtitusi
Monosubstituted
1,2 disubstituted (ortho or o-)
1,2 disubstituted (meta or m-)
1,4 disubstituted (para or p-)
G
G
G
G
G
G
-
10 11 12 13 14 15
Monosubstituted
Disubstituted
orthometa
BENZENES
s s
s
s sm
Some observed fundamental vibration bandsSome observed fundamental vibration bandsSome observed fundamental vibration bandsSome observed fundamental vibration bandsSome observed fundamental vibration bandsSome observed fundamental vibration bandsSome observed fundamental vibration bandsSome observed fundamental vibration bands
1000 900 800 700 cm-1
para
Trisubstituted
1,2,4
1,2,3
1,3,5
s
s
s
s
m
m
m
OOPSRING Hs
combination bands
-
C-H strsp2 C-H str
O-H str
C-O straromatic C=C
C=O str
aldehyde
C=O regang
C-H regang
doublet: 2826 cm-1 and 2728
cm-1
sp2 C-H
regangaromatic C=C
regang
aromatic C=C
str
-
Hidrokarbon Puncak diatas 3000 cm-
1 menunjukkan ketidakjenuhan. alkana
alkena
Puncak pada frekuensi tinggi : C-C 1200 cm-1
C=C 1660 cm-1
CC 2200 cm-1 (weak or absent if internal)
Puncak pada frekuensi tinggi. sp3 C-H, dibawah 3000 cm
-1
alkuna
alkena sp3 C-H, dibawah 3000 cm-1(to the right)
sp2 C-H, diatas 3000 cm-1 (to
the left) sp C-H, pada 3300 cm-1
Puncak frekuensi rendah: isolated C=C 1640-1680 cm-1
conjugated C=C 1620-1640 cm-1
aromatic C=C approx. 1600 cm-1
-
alc.
O-H regang
Spektrum IR alkohol
SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 10/16/09)
sp3 C-H
regang
C-O regang
This is an alcohol.
-
Alkohol puncak khas alkohol yaitu :
puncak regangan OH pada 3650-3200 cm-1 (regangan OH fenol keluar khas sekitar 50-100 cm-1 lebih rendah).
puncak regangan C-O pada 1050-1260 cm-1. 11075-1000; 21075-1150; 31100-1200; fenol 1180-1260
puncak O-H sangat kuat intensitasnya akibat tingginyakepolaran ikatan OH, dan meruah karena terjadinya ikatanhidrongen.
-
Regangan O-H yang kuat, broad pada 3200-3400 cm-1 Regangan C-O pada 1050-1260 cm-1 Band position changes depending on the alcohols
substitution: 1 1075-1000; 2 1075-1150; 3 1100-1200; phenol 1180-1260
1-butanol
Spektrum IR alkohol
(m s)
br
(s)
-
spektrum IR
1-heksanol.
(alk primer)
regangan CH sp3 pada 3000-
2800 cm-1,
Pita regangan OH kuat pada
~3350 cm-1.
namun kadang kadang
puncak meruah pada ~3300 puncak meruah pada ~3300
cm-1 juga bisa disebabkan
oleh pengotor.
spektrum IR 3-heksanol.
(alk sekunder)
-
Amina
puncak khas amina yaitu : regangan NH (sangat mirip dengan regangan OH),
muncul di ~3500 cm-1 namun intesitas lemah (ikatan NH kurang polar dibanding ikatan OH ) dan sempit(ikatan hidrogen lebih lemah)
amina primer (RNH2) memiliki 2 ikatan N-H sehingga memberikan puncak ganda (merenggang
Spektrum IR amina
Puncak
bentuk W
sehingga memberikan puncak ganda (merenggangsimetrik dan asimetrik)
Amina sekunder (R2NH) memiliki 1 ikatan NHsehingga puncak tunggal
amina tertier (R3N) tidak ada ikatan NH. Puncakbentuk V
-
puncak ganda Amina Primer
puncak tunggal
Amina sekunder
-
Terdapat puncak doblet dari regangan N-H di3200-3500 cm-1 (simetrik and anti- simetrik)
Ada pita deformation -NH2 di 1590-1650 cm-1 Info tambahan terdapat pita wag di 780-820 cm-1
(that is not diagnostic)
2-aminopentane
Spektrum IR amina primer
(w) (w)
-
Puncak tunggal tajam dari regangan N-H di 3200-3500 cm-1 tapi intensitas lebihlemah dari O-H
Tertiary amines (R3N) tidak ada serapanikatan N-H
pyrrolidine
N H
Spektrum IR amina primer
(w m)
-
Adanya puncak tajam dari regang NH pada ~3400 cm-1.
regangan NH primer muncul secara khas pada 3500-3000 cm-1 sedang untuk amina sekunder pada 3450-3300 cm-1.
puncak tunggal
C-H aromatik
C=C aromatik
-
Terdapat ikatan C-O-C asimetrik dan vinyl C-H Puncak kuat regangan C-O-C asimetrik
pada 1050-1150 cm-1 Puncak lainnya didominasi oleh puncak
hidrokarbon
Diisopropyl ether
Spektrum IR eter
(s)
-
OCarbonyl -C-
(1820 1600
Acid COOH
Jika ada OH pada (3000 cm-1) s
Aldehyde CHO
Jika ada C-H pada (2850 cm-1) w
Amide CHO
Ester COO-
Jika ada C-O pada (1300-1000 cm-1) s
(1820 1600 cm-1) strong
Amide CHO
Jika ada N-H pada (3500 cm-1) w
Anhydrate
Jika ada 2 puncak C=O pada (1810-
1760 cm-1) s
Ketone CHO
Jika tidak terdapat puncak lain
-
Senyawa karbonil yang spektrum IR nyapaling simpel karena hanya karbonil
Regangan C=O pada 1705-1725 cm-1
3-methyl-2-pentanone
Spektrum IR Ketonpuncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari 3-methyl-2-pentanone?
(s)
-
Puncak C=O di 1650-
1750 cm-1.
Asam carboksilat, Asam carboksilat,
ester, keton, dan
aldehid cenderung
menyerap pada
frekuensi lebih tinggi
(1700-1750 cm-1),
sedang keton tk jenuh
terkonjugasi dan
amida menyerap pada
frekuensi yang lebih
rendah (1650-1700
cm-1)
2-heksanon
-
Regangan C=O di 1720-1740 cm-1 Pita sensitif terhadap konjugasi, Puncak doublet unik dan khas dari regangan
sp2 C-H muncul 2720 & 2820 cm-1 (disebutFermi doublet)
Cyclohexyl carboxaldehyde
Spektrum IR Aldehid
puncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari sikloheksil karboksilaldehid?
(w-m)
(s)
-
Spektrum IR Aldehid Puncak yang khas:
regangan C=O aldehid muncul pada 1740-1720 cm-1, atau lebihrendah jika terkonjugasi.
pola serapan khas puncak puncak pada 2850-2800 cm-1 dan 2750-2700 cm-1. Disebut fermi doublet
puncak pada 2850 cm-1 tidak selalu dapat dibedakan karenaletaknya berdekatan dengan regangan CH sp3, namunpuncak pada 2750 cm-1 dapat dengan mudah terbedakansehingga khas untuk aldehidsehingga khas untuk aldehid
-
Spektrum IR asam paling ribet Ikatan C=O pada 1700-1725 cm-1 Pita meruah dari ikatan O-H pada 2400-3500 cm-
1 menutupi spektrum IR bagian kiri
4-phenylbutyric acid
Spektrum IR Asam karboksilat
puncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari asam 4-fenilbutirat?
(w m)
br(s) (s)
-
Asam karboksilat
Asam karboksilat memiliki ikatan C=O dan O-H sehinggaspektrum IR mirip dengan gabungan antara keton dan alkohol?
puncak khas dari asam karboksilat yaitu: puncak tajam dari regangan C=O karbonil pada ~1750-1700 cm-1.
puncak meruah luas dari regangan O-H pada 3000 cm-1.
Spektrum IR Asam karboksilat
sp3 C-H str
acid
C=O str
acid O-H str
-
spektrum asam
oktanoat
regangan C=O pada 1709 cm-1
Puncak alkohol lebih ke kanan, menyebabkan overlap denganC-H. Ini adalah puncak OH khas asam karboksilat
spektrum asam
renggangan C=O pada 1711
cm-1.
pita meruah pada ~3000 cm-1
dari regang OH (meruah
karena adanya ikatan
hidrogen).
spektrum asam
dekanoat
-
Puncak yaitu : Regangan C=O di1735-1750 cm-1 Puncak kuat ikatan C-O pada frekuensi lebih
tinggi dari eter atau alkohol di 1150-1250 cm-1
Ethyl pivalate
O
O
Spektrum IR ester
puncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari etil pivilat?
(s)
(s)
-
Regangan C=O di 1640-1680 cm-1 Pada amida primer (-NH2) muncul puncak
doublet regang N-H di 3200-3500 cm-1 Pada amida seconder (-NHR) muncul puncak
tunggal regangan N-H di 3200-3500 cm-1
pivalamide
NH2
O
Spektrum IR Amida
puncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari pivilamida?
(m s) (s)
-
Spektrum IR Amida
Amida memiliki gugus karbonil yang terikat dengan atom yang memiliki pasangan elektron bebas (O=C-X:).
Puncak dari amida: puncak kuat dari regangan C=O pada ~1630 cm-1
regangan N-H simetrik (~3350 cm-1) dan asimetrik (~3180 cm-1).
tekukan NH pada 1640-1550 cm-1 (kadang tidak terlihat karena overlap dengan regangan C=O)overlap dengan regangan C=O)
pada amida primer terdapat 2 ikatan NH dengan mode regangan simetrik (~3350 cm-1) dan asimetrik (~3180 cm-1).
sedang amida sekunder hanya memiliki 1 ikatan NH(~3300 cm-1).
-
Jenis Senyawa
apa ini? jawaban
-
Kopling anhidrida pada oksigen ether membelahpuncak karbonil menjadi 2 dengan beda sekitar70 cm-1
Puncak pada1740-1770 cm-1 and 1810-1840 cm-1 Regangan C-O Mixed mode di 1000-1100 cm-1
Propionic anhydride
O
O O
Spektrum IR anhidrida asam
puncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari anhidrida propionat?
(s) (s)
-
Pita berongga dari C=O pada 1770-1820 cm-1 Vibrasi Ikatan dengan halogens hanya muncul
pada frekuensi rendah (fingerprint), hanya Clyang cukup ringan sehingga masih muncul padaspektrum IR, C-Cl pada 600-800 cm-1
Propionyl chloride
Cl
O
Spektrum IR asam halida
puncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari propionil klorida?
(s)
(s)
-
Proper Lewis structure gives a bond order of 1.5 from nitrogen to each oxygen
Two bands are seen (symmetric and asymmetric) at 1300-1380 cm-1 and 1500-1570 cm-1
This group is a strong resonance withdrawing group and is itself vulnerable to resonance effects
2-nitropropane
N
O O
Spektrum IR nitro
puncak vibrasi apa saja yang muncul padaspektrum IR dari pivilamida?
(s) (s)
-
carboxyliccarboxyliccarboxyliccarboxylic
Variasi serapan C=Ofrekuensi regangan C=O bergantung pada gugus fungsi.
Faktor yang mempengaruhi:
Resonansi. Adanya resonansi akan melemahkan ikatan dan muncul
pada frekuensi lebhi rendah cth asam, amida
Konjugasi. Adanya konjugasi menurunkan frekuensi ikatan rangkap
karena adanya karakter ikatan tunggal cth pada C=C dan C=O
Efek sterik. Semakin sterik semakin tinggi frekuensi.
CR
O
H
CR
O
O C R
O
CR
O
ClCR
O
OR'CR
O
RCR
O
NH2CR
O
OH169017101715172517351800
1810 and 1760
BASE
VALUE
acid chlorideacid chlorideacid chlorideacid chloride esteresteresterester aldehydealdehydealdehydealdehyde
carboxyliccarboxyliccarboxyliccarboxylic
acidacidacidacid amideamideamideamideketoneketoneketoneketone
anhydride
( two peaks )
-
ANALISIS / MEMBACA SPEKTRUM IR bagilah spektrum IR menjadi 5 bagian yaitu :
Zone 1 (3700-3200 cm-1): OH (alcohol)
NH (amine or amide)
sp CH (terminal alkyne)
Zone 2 (3200-2800 cm-1): sp2 CH (aryl or vinyl)
sp3 CH (alkyl)
sp2 CH (aldehyde)
OH (carboxylic acid)
Zone 3 (2400-2100 cm-1): CC (alkyne)
CN (nitrile)
Zone 4 (1850-1650 cm-1): C=O (various functional groups)
Zone 5 (1650-1450 cm-1): C=C (alkene)
C=C (benzene ring)
Bonds to HBonds to H Triple bondsTriple bonds Double bondsDouble bonds Single BondsSingle Bonds
4000 cm-1 2700 cm-1 2000 cm-1 1600 cm-1 600 cm-1
O-H
N-H
C-H
CC
CN
C=O
C=N
C=C
Fingerprint
Region
C-C
C-N
C-O
-
Characteristic IR Wavenumbers
Functional group wavenumber (cm-1)
sp3 C-H str ~2800-3000
sp2 C-H str ~3000-3100
sp C-H str ~3300sp C-H str ~3300
O-H str ~3300 (broad*)
O-H str in COOH ~3000 (broad*)
N-H str ~3300 (broad*)
aldehyde C-H str ~2700, ~2800
*The peak is broad when H bonding is extensive. Otherwise, the peak
can be sharp.
-
Characteristic IR Wavenumbers
Functional group wavenumber (cm-1)
C=C isolated ~1640-1680
C=C conjugated ~1620-1640
C=C aromatic ~1600C=C aromatic ~1600
CN just above 2200
CC just below 2200
C=O ester ~1730-1740
C=O aldehyde, ketone, or acid
~1710 (aldehyde can run 1725)
C=O amide ~1640-1680
-
Bond Type of Compound Frequency Range, cm-1 IntensityC-H Alkanes 2850-2970 StrongC-H Alkenes 3010-3095
675-995Mediumstrong
C-H Alkynes 3300 Strong
C-H Aromatic rings 3010-3100690-900
Mediumstrong
0-H Monomeric alcohols, phenolsHydrogen-bonded alchohols, phenolsMonomeric carboxylic acids
3590-36503200-36003500-3650
VariableVariable, sometimes broadMedium
C C
H
C C H
Abbreviated Table of Group Frequencies for Organic Groups
Hydrogen-bonded carboxylic acids 2500-2700 broadN-H Amines, amides 3300-3500 mediumC=C Alkenes 1610-1680 VariableC=C Aromatic rings 1500-1600 Variable
Alkynes 2100-2260 VariableC-N Amines, amides 1180-1360 Strong
Nitriles 2210-2280 StrongC-O Alcohols, ethers,carboxylic acids, esters 1050-1300 StrongC=O Aldehydes, ketones, carboxylic acids, esters 1690-1760 StrongNO2 Nitro compounds 1500-1570
1300-1370Strong
C C
C N
-
Soal
spektra dari 3-pentanon dan etil propionat memiliki puncak serapan kuat
pada 1750 cm-1, yang berasal dari regangan C=O (The weak absorptions
~3400-3300 cm-1 are also due to the carbonyl, but are generally too weak
to be of any value.)
Jenis Senyawa
apa ini? jawaban
-
Soal
Jenis Senyawa
apa ini? jawaban
-
Soal
Muncul feri doblet khas aldehid pada 2700-2800. sterik cincin dan konjugasi dengan
ikatan pi juga mempengaruhi frekuensi regangan C=O. contoh regangan C=O dari
keton terkonjugasi muncul khas pada 1700-1680 cm-1.
Jenis Senyawa
apa ini? jawaban
-
The spectrum is for a substance with an empirical formula of C3H5N. What is the compound?
Soal
Nitrile or alkyne
group
No aromaticsAliphatic
hydrogensOne or more
alkane groups
-
Faktor pada pita karbonil1. Konjugasi adanya resonansi, konjugasi menurunkan energi dari ikatan
rangkap 2 atau 3. contoh:
Konjugasi menurunkan puncak karbonil 20-40 cm-1
O
O
1684 cm-1 1715 cm-1C=O C=O
Efek Induktif biasanya tidak terlalu berpengaruh, kecuali dikoplingdengan resonansi (note CH3 and Cl above)
CH3C
OX X = NH2 CH3 Cl NO2
1677 1687 1692 1700 cm-1
H2N C CH3O
Strong resonance contributor
vs. NO
OC
CH3
O
Poor resonance contributor(cannot resonate with C=O)
-
Faktor pada pita karbonil2. Efek Steric melemahkan kekuatan ikatan dengan mengganggu
overlap orbital:
Gugus methyl menyebabkan gugus carbonyl kelar bidang (out of plane), sehingga mengganggu dengan resonansi
O
C=O: 1686 cm-1
O
C=O: 1693 cm-1CH3
3. Efek Strain perubahan sudut ikatan yang dipaksa menyebabanperubahan hibridisasi sehingga akan berdampak pada kekuatan ikatan
Sudut ikatan menurun, karbon menjadi lebih electronegative, karena hibridisasi sp2 melemah bond angle < 120)
O O OO O
1815 cm-1 1775 cm-1 1750 cm-1 1715 cm-1 1705 cm-1
-
Faktor pada pita karbonil4. Ikatan Hydrogen
Interaksi Ikatan hidrogen dengan gugus fungsi lain menurunkanfrekuensi
Ikatan Hydrogen menyebabkan meruahnya puncak membentukpita karena terbentuknya pita energi yang kontinyu
Ikatan hidrogen tampak sekali pada fasa larutan; pada fasa gas tidak terjadi ikatan hidrogen sehingga pita akan muncul tajam:
C=O; 1701 cm-1
OOH
Fasa gas spectrum
OH
Fasa gas spectrum1-butanol
Steric hindrance to H-bondingin a di-tert-butylphenol
-
A Table of IR Absorptions
-
Using Stokes/Peaks to Determine
Vibrations