spektro-IR
description
Transcript of spektro-IR
Interaksi radio elektro magnetik & materiInteraksi radio elektro magnetik & materi
Radiasi Elektromagnetik Radiasi Elektromagnetik mempunyai spektrum pd mempunyai spektrum pd beberapa daerah yang beberapa daerah yang berbeda ini dapat berbeda ini dapat digunakan untuk untuk digunakan untuk untuk informasi kualitatif dan informasi kualitatif dan kuantitatifkuantitatif
Perbedaan jenis informasi Perbedaan jenis informasi
REGION PROCESS
X-ray UV/Visible Infrared Microwave Radio Frequency (nmr)
Bond-breaking Electronic Vibrational Rotational Nuclear and Electronic Spin
Bila sinar IR dilewatkan melalui cuplikan Bila sinar IR dilewatkan melalui cuplikan senyawa organik, maka sejumlah frekuensi senyawa organik, maka sejumlah frekuensi diserap sedangkan frekuensi yg lain diserap sedangkan frekuensi yg lain diteruskan.diteruskan.
Molekul-molekul alkana rantai panjang Molekul-molekul alkana rantai panjang (parafin cair atau nujol) menunjukan pita (parafin cair atau nujol) menunjukan pita serapan pada daerah sekitar 3000 cmserapan pada daerah sekitar 3000 cm -1-1 dan dan 1400 cm1400 cm-1-1, sedangkan frekuensi lainnya , sedangkan frekuensi lainnya tidak berinteraksi dengan cuplikan dan tidak berinteraksi dengan cuplikan dan sebagai akibat semuanya di teruskan sebagai akibat semuanya di teruskan
Satuan-satuan Frekuensi, Panjang gelombang, dan bilangan gelombangSatuan-satuan Frekuensi, Panjang gelombang, dan bilangan gelombang
Kedudukan pita serapan dapat dinyatakan Kedudukan pita serapan dapat dinyatakan dalam satuan-satuan frekuensi ( detdalam satuan-satuan frekuensi ( det-1-1 atau atau Hz), atau panjang geombang, lambda Hz), atau panjang geombang, lambda (mikrometer µm) atau bilangan gelombang (mikrometer µm) atau bilangan gelombang (kebalikan cm, cm(kebalikan cm, cm-1-1))
Contoh : serapan rentang ikatan C-H Contoh : serapan rentang ikatan C-H muncul pada 9,3 x 10muncul pada 9,3 x 101313 detik detik-1-1= 9,3 x 10= 9,3 x 101313 Hz = 3,3 µm = 3000 cmHz = 3,3 µm = 3000 cm-1-1
Sebagian kimiawan menggunakan satuan Sebagian kimiawan menggunakan satuan bilangan gelombang (cm-1), dan bilangan gelombang (cm-1), dan meggunakan panjang gelombang (µm). meggunakan panjang gelombang (µm). Frekuensi yang sebenarnya justru tidak Frekuensi yang sebenarnya justru tidak digunakandigunakan
Teori serapan IR Teori serapan IR
Energy foton IR Kehilangan yang disebabkan eksitasi electronik Dapat menyebabkab eksitasi dan rotasi
Prinsip Muatan elektrik Molekul (dipole moment) berinteraksi dengan foton IR
Magnitude of dipole moment determined by charge separation of charge
Vibration or rotation causes varying separation
Perubahan Momen DipolPerubahan Momen Dipol
Molekul harus mempunyai perubahan moment dipol untuk dapat mengabsorpsi radiasi sinar IR
Absorption menyebabkan bertambahnya amplitudo vibrasi/ frekuensi rotasi
Molecules dengan momen dipol yg tetap (µ) merupakan senyawa yg tidak aktif IR HCl, CO, H2, N2, H2, N2, CO2CO2
Type Vibrasi MolekularType Vibrasi Molekular
Stretching Perubahan panjang ikatan Symetrik / asymetrik
bending Perubahan pada sudut
ikatan symmetric scissoring asymmetric wagging rocking twisting/torsion
Molekul yang tersusun dengan banyak atom Molekul yang tersusun dengan banyak atom mempunyai sangat banyak frekuensi vibrasimempunyai sangat banyak frekuensi vibrasi
Untuk molekul non linier dengan n atom, Untuk molekul non linier dengan n atom, jumlah ragam vibrasi adalah (3n-6)jumlah ragam vibrasi adalah (3n-6)
Sehingga secara teoritis metana mempunyai Sehingga secara teoritis metana mempunyai 9, etana mempunyai 18 ragam vibrasi9, etana mempunyai 18 ragam vibrasi
Instrumentasi IRInstrumentasi IR
Bagian pokok dari spektrometer IR adalah Bagian pokok dari spektrometer IR adalah sumber cahaya IR, monokromator dan sumber cahaya IR, monokromator dan detektor.detektor.
Cahaya dari sumber yang dilewatkan Cahaya dari sumber yang dilewatkan melalui cuplikan dipecah menjadi melalui cuplikan dipecah menjadi frekuensi2x individual dalam frekuensi2x individual dalam monokromator dan intensitas relatif dari monokromator dan intensitas relatif dari frekuensi individu di ukur oleh detektorfrekuensi individu di ukur oleh detektor
Sumber IRSumber IR Sumber yang umum digunakan adalah Sumber yang umum digunakan adalah
merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik yang berupa :yang berupa :
Nerst glower (campuran oksida dari Zr, Y, Er Nerst glower (campuran oksida dari Zr, Y, Er dsb)dsb)
Globar (Silikon karbida)Globar (Silikon karbida) Berbagai bahan keramikBerbagai bahan keramik
MonokromatorMonokromator Prisma dan grating kedua nya dapat digunakan Prisma dan grating kedua nya dapat digunakan Kebanyakan prisma yang digunakan adalah Kebanyakan prisma yang digunakan adalah
NaCl, hal ini disebabkan karena NaCl hanya NaCl, hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan di bawah 625cmtransparan di bawah 625cm-1-1..
Sedang halida logam lainnya harus digunakan Sedang halida logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendahpada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah
Grating dan prisma mempunyai peranan dalam Grating dan prisma mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat di buat dari meresolusi spektra dan dapat di buat dari berbagai macam bahanberbagai macam bahan
Pada umumnya grating memberikan hasil Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi. frekuensi yang tinggi.
Kerugian NaCl adalah sifatnya yang Kerugian NaCl adalah sifatnya yang higroskopik hingga cermin-cermin harus di higroskopik hingga cermin-cermin harus di lindungi dari kondensasi uaplindungi dari kondensasi uap
DetektorDetektor Alat-alat yang modern kebanyakan memakai Alat-alat yang modern kebanyakan memakai
detektor Thermopile.detektor Thermopile. Dasar kerja dari thermopile adalah :Dasar kerja dari thermopile adalah :
Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan ekor meyebabkan adanya arus ujung kepala dan ekor meyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawatyang mengalir dalam kawat
Dalam spektometer IR arus ini akan sebanding Dalam spektometer IR arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile thermopile
Energi dipindah kan dari foton pada atom atau molekulEnergi dipindah kan dari foton pada atom atau molekul
Pada temperatur ruangan kebanyakan Pada temperatur ruangan kebanyakan molekul dalam dalam keadaan molekul dalam dalam keadaan elektronik dan vibrasi terendahelektronik dan vibrasi terendah
Radiasi IR dapat mengeksitasi tingkat getaran Radiasi IR dapat mengeksitasi tingkat getaran dan selanjut nya melepaskan energidan selanjut nya melepaskan energi
Prinsip IRPrinsip IR
Penyerapan energi pada berbagai frekuensi Penyerapan energi pada berbagai frekuensi Memplot nilai radiasi yang di trasmisikan Memplot nilai radiasi yang di trasmisikan
melalui sampel sebagai fungsi dari melalui sampel sebagai fungsi dari frekuensifrekuensi
Komponen mempunyai area “fingerprint” Komponen mempunyai area “fingerprint” sebagai daerah identitassebagai daerah identitas
Infrared SpectrometryInfrared Spectrometry
Digunakan khusunya untuk analisis Digunakan khusunya untuk analisis kualitatifkualitatif
Gugus FungsiGugus Fungsi
Cara kerjaCara kerja
Continuous beam of radiationContinuous beam of radiation Frekuensi menunjukan perbedaan serapanFrekuensi menunjukan perbedaan serapan Sinar masuk melaluui entrance slitSinar masuk melaluui entrance slit Molekul menyerap radiasi yang dapat Molekul menyerap radiasi yang dapat
mengeksitasi ikatan dalam molekulmengeksitasi ikatan dalam molekul
How Does It Work?How Does It Work?
Monokromator membagi radiasi menjadi Monokromator membagi radiasi menjadi spektrumspektrum
satu frequency melewati exit slitsatu frequency melewati exit slit radiation dilewatkan ke detectorradiation dilewatkan ke detector detector merubah energi menjadi sinyaldetector merubah energi menjadi sinyal Sinyal diperkuat dan dicatatSinyal diperkuat dan dicatat
Instrumentation Instrumentation
Optical double-beam instrumentsOptical double-beam instruments Radiation diteruskan langsung dengan Radiation diteruskan langsung dengan
menggunakan cermin menggunakan cermin sample beam and reference beamsample beam and reference beam chopperchopper diffraction gratingdiffraction grating
Instrumentation IIIInstrumentation III
Celah keluarCelah keluar detektordetektor
hasil spektrum adalah plot dari intensitas hasil spektrum adalah plot dari intensitas radiasi yang ditrasmisikan versus panjaneg radiasi yang ditrasmisikan versus panjaneg gelombanggelombang
Cara penanganan cuplikanCara penanganan cuplikan Cara penanganan cuplikan tergantung dari Cara penanganan cuplikan tergantung dari
pada jenis cuplikan yaitu apakah berbentuk pada jenis cuplikan yaitu apakah berbentuk gas, cairan atau padatangas, cairan atau padatan
Gaya-gaya intermolekul sangat berbeda yang Gaya-gaya intermolekul sangat berbeda yang melalui dari padatan ke cairan ke gas dan melalui dari padatan ke cairan ke gas dan spektrum IR biasanya akan menunjukan efek spektrum IR biasanya akan menunjukan efek dari perbedaan ini, dalam bentuk pergeseran dari perbedaan ini, dalam bentuk pergeseran frekuensi atau pita-pita tambahan, dsb)frekuensi atau pita-pita tambahan, dsb)
GasGas Cuplikan harus dimasukan ke dalam sel gas, sl Cuplikan harus dimasukan ke dalam sel gas, sl
ini menghadap langsung pada berkas sinar.ini menghadap langsung pada berkas sinar. Dalam bentuk yang dimodifikasi, cermin Dalam bentuk yang dimodifikasi, cermin
internal yg digunakan dapat memantulkan internal yg digunakan dapat memantulkan berkas sinar berulang kali melalui cuplikan berkas sinar berulang kali melalui cuplikan untuk menaikan sensitivitas.untuk menaikan sensitivitas.
Sejumlah kecil senyawa2x organik dapat di Sejumlah kecil senyawa2x organik dapat di tentukan dalam bentuk gas, bahkan dalam sel-tentukan dalam bentuk gas, bahkan dalam sel-sel yang dipanaskansel yang dipanaskan
CairanCairan Menempatkan cuplikan sebagai film yang tipis Menempatkan cuplikan sebagai film yang tipis
diantara dua lapisan NaCl yang transparan diantara dua lapisan NaCl yang transparan Karena digunakan NaCl maka setelah selesai Karena digunakan NaCl maka setelah selesai
harus di bersihkan dengan mencuci dengan harus di bersihkan dengan mencuci dengan pelarut seperti toluen, kloroform dan pelarut seperti toluen, kloroform dan sebagianyasebagianya
NaCl harus dijaga agar tetap kering dan di NaCl harus dijaga agar tetap kering dan di pegang ujung2x nyapegang ujung2x nya
Untuk spektra di bawah 250 cm-1 maka Untuk spektra di bawah 250 cm-1 maka diginakan Csl untuk cuplikan yang diginakan Csl untuk cuplikan yang mengandung air mengandung air
PadatanPadatan Wujud cuplikan padat bisa bermacam-macam Wujud cuplikan padat bisa bermacam-macam
diantara nya kristal, amorf, serbuk. Gel dan diantara nya kristal, amorf, serbuk. Gel dan lain-lainlain-lain
Ada 3 cara yg umum untuk mencatat spektra Ada 3 cara yg umum untuk mencatat spektra bentuk padatan : pelet KBr, Mull, dan lapisan bentuk padatan : pelet KBr, Mull, dan lapisan film/lapisan tipisfilm/lapisan tipis
Padatan juga dapat ditentukan dalam larutan Padatan juga dapat ditentukan dalam larutan tetapi spektra larutan mungkin memberikan tetapi spektra larutan mungkin memberikan kenampakan yang berbeda dari spektra bentuk kenampakan yang berbeda dari spektra bentuk padat, karena adanya perubahan gaya inter padat, karena adanya perubahan gaya inter molekulmolekul
Pelet KBr Pelet KBr Di buat dengan menumbuk cuplikan (0,1 – 2,0 Di buat dengan menumbuk cuplikan (0,1 – 2,0
% berat) dengan KBr kemudian ditekan hingga % berat) dengan KBr kemudian ditekan hingga diperoleh pelet.diperoleh pelet.
KBr harus kering dan akan baik bila KBr harus kering dan akan baik bila penumbukan dilakukan di bawah lampu IR penumbukan dilakukan di bawah lampu IR untuk mencegah terjadinya kondensasi uap dari untuk mencegah terjadinya kondensasi uap dari atmosfer yang akan memberikan serapan lebar atmosfer yang akan memberikan serapan lebar pada 3500cm-1pada 3500cm-1
Mull atau pastaMull atau pasta Di buat dengan mencapur cuplikan dengan Di buat dengan mencapur cuplikan dengan
setetes minyak : pasata kemudian dilapiskan di setetes minyak : pasata kemudian dilapiskan di antara dua keping NaCl yang transaparanantara dua keping NaCl yang transaparan
Bahan pasta harus transparan terhadap IRBahan pasta harus transparan terhadap IR Yang sering digunakan sebagai bahan pasta Yang sering digunakan sebagai bahan pasta
adalah parafin cair (Nujol)adalah parafin cair (Nujol)
Lapisan Tipis PadatanLapisan Tipis Padatan Dapat di lapiskan pada kepingan NaCl dengan Dapat di lapiskan pada kepingan NaCl dengan
cara meneteskan larutan dalam pelarut yang cara meneteskan larutan dalam pelarut yang mudah menguap pada permukaan kepingan mudah menguap pada permukaan kepingan NaCl dan dibiarkan hingga pelarut menguap.NaCl dan dibiarkan hingga pelarut menguap.
Polimer-polimer berbagai lilin atau bahan Polimer-polimer berbagai lilin atau bahan lemak sering memberikan hasil yang baiklemak sering memberikan hasil yang baik
Tetapi ada juga yang membentuk kristal yang Tetapi ada juga yang membentuk kristal yang tajam hingga tidak memberikan serapantajam hingga tidak memberikan serapan
Problems with IRProblems with IR
Tidak kuantitaifTidak kuantitaif resolution terbatasresolution terbatas tidak reproducibletidak reproducible sensitivitas terbatassensitivitas terbatas waktu analisis yang lamawaktu analisis yang lama hanya untug gugus fungsihanya untug gugus fungsi
LimitationsLimitations
Kebanyakn alat hanya Kebanyakn alat hanya dapat menggunakan 1 dapat menggunakan 1 panjang gelombang panjang gelombang pada satu waktupada satu waktu
Konsumsi waktuKonsumsi waktu A solution?A solution?
Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
Pemecahannya !Pemecahannya !
FTIRFTIR
Menganalisis semua panjang gelombang Menganalisis semua panjang gelombang secara bersamaansecara bersamaan
signal di dikumpulkan untuk spketrum yang signal di dikumpulkan untuk spketrum yang lengkaplengkap
Dapat diselesaikan dengan cepatDapat diselesaikan dengan cepat Resolusi lebih baikResolusi lebih baik
Fourier Transform IRFourier Transform IR
Sederhana secara Sederhana secara mekanikmekanik
Cepat, sensitive, Cepat, sensitive, accurateaccurate
Kalibrasi Internal Kalibrasi Internal
New FTIR ApplicationsNew FTIR Applications
Quality control--speed, accuracyQuality control--speed, accuracyMicro, trace analysis--nanogram Micro, trace analysis--nanogram
levels, small sampleslevels, small samplesKinetic studies--millisecondsKinetic studies--millisecondsInternal reflectionInternal reflectionTelescopicTelescopic