BAB 1
PENDAHULUAN
A.
Spektroskopi Inframerah
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 = 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
Dasar
Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan atas senyawa
yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola
yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar disamping ini. Jika
pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi
potensial dari sistim tersebut akan naik.
Setiap senyawa pada keadaan
tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu :
- Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu
titik ke titik lain.
- Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya,
dan
- Gerak Vibrasi, yaitu bergetar pada
tempatnya.
Bila ikatan bergetar, maka
energi vibrasi secara terus menerus dan secara periodik berubah dari energi
kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Jumlah energi total adalah sebanding
dengan frekwensi vibrasi dan tetapan gaya ( k ) dari pegas dan massa ( m1
dan m2 ) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki
oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi.
Panjang gelombang atau
bilangan gelombang dan kecepatan cahaya dihubungkan dengan frekwensi melalui
bersamaan berikut :
Energi yang timbul juga
berbanding lurus dengan frekwesi dan digambarkan dengan persamaan Max Plank :
sehingga :
dimana :
E = Energi, Joule
h = Tetapan Plank ; 6,6262 x 10-34
J.s
c = Kecepatan cahaya ; 3,0 x 1010
cm/detik
n = indeks bias (dalam keadaan vakum harga n = 1)
Dalam
spektroskopi infra merah panjang gelombang dan bilangan gelombang adalah nilai
yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam spektrum serapan. Panjang
gelombang biasanya diukur dalam mikron atau mikro meter ( µm ). Sedangkan
bilangan gelombang ( 
)
adalah frekwensi dibagi dengan kecepatan cahaya, yaitu kebalikan dari panjang
gelombang dalam satuan cm-1. Persamaan dari hubungan kedua hal
tersebut diatas adalah :
Posisi pita serapan dapat
diprediksi berdasarkan teori mekanikal tentang osilator harmoni, yaitu
diturunkan dari hukum Hooke tentang pegas sederhana yang bergetar, yaitu :
dimana :
Keterangan :
C = kecepatan cahaya : 3,0 x 1010 cm/detik
k = tetapan gaya atau kuat ikat, dyne/cm
µ = massa tereduksi
m = massa atom, gram
Setiap
molekul memiliki harga energi yang tertentu. Bila suatu senyawa menyerap energi
dari sinar infra merah, maka tingkatan energi di dalam molekul itu akan
tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Sesuai dengan tingkatan
energi yang diserap, maka yang akan terjadi pada molekul itu adalah perubahan
energi vibrasi yang diikuti dengan perubahan energi rotasi.
BAB II
ISI
B. Kekhasan Serapan Infra Merah
Golongan Senyawa Organik
1. Golongan
Senyawa Hidrokarbon Jenuh
Vibrasi molekul senyawa ini terbatas pada vibrasi regang C – H dan C
– C, vibrasi lentur HCH, CCH dan CCC. Frekuensi regang yang memberikan puncak
yang berguna untuk keperluan interpretasi ialah vibrasi lentur CH. Oleh karena
itu untuk golongan senyawa hidrokarbon jenuh hanya ada dua puncak serapan yang
berguna.
(1)
Vibrasi regang C – H, 2800 –
3000 cm-1
(2)
Vibrasi lentur C – H, 1320 –
1480 dan 690 – 1215 cm-1
(1) Vibrasi Regang C – H
Ikatan C – H dalam hidrokarbon jenuh dapat ditemui dalam tiga macam
gugusan :
1) H3C - 2)
– CH2 - 3)
- > C – H
metil metilen metin
dalam rantai terbuka
atau cincin
1.
Gugusan
Metil, - CH3
Gugusan ini mempunyai tiga vibrasi regang, akan tetapi
dalam spektrumnya hanya keluar dua puncak serapan vibrasi regang C – H karena
vitrasi regang C – H yang ketiga mempunyai frekuensi yang sama dengan salah
satu vibrasi lainnya.
H H H H
(a) (b) (c) (d)
Pasangan (b) dan (d) : vibrasi regang simetris
Pasangan (a) dan (c) : vibrasi regang tak simetris
Vibrasi regang simetris biasanya pada 2872 cm-1,
sedangkan vibrasi regang tak simetris pada 2962 cm-1.
2.
Gugusan
Metilen
Gugusan ini mempunyai dua vibrasi regang C – H, simetris dan tak
simetris.
C C
Regang C – H simetris regang
C – H tak simetris
2853 cm-1 2926 cm-1
Dari keterangan di atas terlihat bahwa vibrasi regang C – H simetris
dari gugusan – CH3 dan –CH2 – memberikan puncak serapan
yang berdekatan (2872 dan 2853 cm-1). Begitu pula untuk vibrasi
regang C – H (
C – H) tak simetris, kedua gugusan itu memberikan
puncak yang berdekatan (2962 dan 2926 cm-1). Keempat puncak serapan
ini hanya dapat dilihat pada spektrum dengan spektrofotometer infra merah
berdaya resolusi tinggi.
3.
Gugusan
Metin, ®
C – H
Hanya mempunyai satu vibrasi C – H (regang C
– H) pada 2890 cm-1, dengan intensitas lemah dan tidak diagnostik.
Dengan perkataan lain, daerah 2800–3000 cm-1 dari senyawa
hidrokarbon jenuh akan mempunyai puncak serapan yang disebabkan oleh-CH3; -CH2-;-CH simetris dan tak simetris. Daya resolusi spektrofotometer
yang biasa digunakan secara rutin tidak cukup besar, sehingga puncak serapan vibrasi
C-H hidrokarbon jenuh biasanya adalah berupa dublet.
simetris pada : 2872 dan 2853 cm-1 dan tak simetris pada :
2962 dan 2926 cm-1
(2). Vibrasi Lentur C – H (d C – H)
Vibrasi ini lebih rumit dari vibrasi regang. Ada empat macam vibrasi
lentur: d - deformasi, d - mengayun, mengibas dan memelintir (twist). Vibrasi lentur
deformasi dari gugusan –CH3 dan –CH2 – mempunyai
frekuensi paling tinggi. Gugusan metil mempunyai dua vibrasi deformasi,
simetris (± 1380 cm-1) dan tak simetris
(± 1465 cm-1). Selanjutnya perhatian spektrum berikut :
3600 3000 2400 1500 1400 1300 1200 cm-1
A
C
Berdasarkan
informasi yang telah diberikan sebelumnya, dapat disimpulkan :
A, adalah deformasi simetris – CH3
B, adalah deformasi tak simetris –
CH3 dan deformasi –CH2
C, regang simetris dan regang tak simetris – C – H metil
dan – C – H metilken
Contoh :
Suatu alkohol
primer alifatik diketahui mempunyai delapan atom-C. spektrum infra merahnya
antara lain mempunyai frekuensi serapan : 1367, 1382, 1460, 2865, 2940 dan 3050
cm-1 Tidak ada puncak serapan pada 720 cm-1. Selanjutnya
diberikan senyawa-senyawa.
Mana dari
struktur 6 senyawa di atas yang paling sesuai dengan frekuensi-frekuensi
vibrasi serapan di atas ?
Struktur (d)
adalah paling memenuhi, struktur (b) dan (e) tidak memenuhi karena tak ada
serapan pada 720 cm-1. Puncak 1367, 1382 merupakan dublet dari
gem-dimetil, yang sesuai dengan (d). Puncak pada 3050 cm-1
disebabkan oleh CH siklopropil.
2.Golongan
Senyawa Hidrokarbon Tak Jenuh. >C = C<H
Urutan vibrasi yang berkaitan dengan gugusan >C=C<H
adalah sebagai berikut :
regang C-H > regang C=C > deformasi C-H di dalam bidang >
deformasi C-H keluar bidang.
Konyugasi ikatan rangkap biasanya menurunkan frekuensi regang C=C.
intensitas serapannya akan sangat diperbesar bila ikatan C=C itu terkonyugasi
dengan C = O. frekuensi regang C=C dalam senyawa-senyawa sikloheksenh sama
dengan frekuensi regang C=C dalam senyawa heksena yang tak siklis. Akan tetapi
bila jumlah atom C di dalam cincin senyawa tak jenuh siklis berkurang, maka
ikatan-ikatan ganda C=C endosiklis (cincin ikatan C=C di dalam cincin atom C)
akan mempunyai frekuensi regang yang lebih kecil, sedangkan frekuensi ikatan
ganda C=C eksosiklis akan menjadi lebih besar.
C = C
C C
Frekuensi regang C = C cenderung diperbesar oleh khlor, brom dan iod disebabkan
oleh konyugasi ikatan ganda C=C dengan pasangan elektron non-ikatan dari atom
kalogan. Khusus untuk atom flur F, bila terikat pada ikatan ganda C=C dengan
pasangan elektron non-ikatan dari atom halogen. Khusus untuk atom flur F, bila
terikat pada ikatan ganda C=C maka frekuensi regang C=C akan mempunyai nilai
yang abnormal tinggi. Di bawah ini dituliskan tiga kelompok senyawa yang
mengandung ikatan ganda C=C.
(1) >C=CH2
. >C=CBr2, >C=CHF
(a) (b) (c)
H H
(a) (b) (c)
(3)
(a)
(b) (c)
Urutan frekuensi regang C = C dari tiga kelompok senyawa di atas
adalah,
(1). (c) > (a) > (b)
(2). (a) > (c) > (b)
(3). (c) > (b) > (a)
Vibrasi lentur keluar bidang senyawa-senyawa alkena
memberikan puncak-puncak serapan paling kuat dalam spektrum senyawa-senyawa
tersebut dan memberikan keterangan paling banyak mengenai struktkur alkena yang
bersangkutan.
Vibrasi regang º C – H
ini menyerap pada 3300 cm-1, sempit dan tajam, terletak di daerah
vibrasi regang O – H dan N – H yang terikat dengan ikatan hidrogen. Puncak
serapan vibrasi regang – C º C –
alkin terletak pada 2150 cm1, tetapi dengan intensitas yang biasanya
sangat lemah.
3.Senyawa Aromatik
Adanya cincin aromatik dalam
molekul suatu senyawa organik memberikan puncak-puncak serapan infra merah di
dareah-daerah frekuensi di bawah ini :
1. 3000
– 3100 cm-1 : regang C – H, intensitas lemah dan sedang ;
(l, s)
2. 1650
– 2000 cm-1 : puncak-puncak serapan kombinasi dan puncak
serapan overtone (1)
3. 1550
– 1600 cm-1 : regang cincin aromatik (1,s)
4. 1450
– 1500 cm-1 : regang cincin aromatik (s)
5. 1000
– 1300 cm-1 : lentur C – H di dalam bidang (1)
6. 600 –
900 cm-1 : lentur C – H keluar bidang (k)
Catatan : 1,s dan k
kependekkan dari lemah, sedang dan
kuat.
Senyawa aromatik
mempunyai empat puncak serapan di daerah frekuensi 1450 – 1600 cm-1,
yakni kira-kira pada : 1450, 1500, 1570 dan 1600 cm-1; sekalipun
belum tentu keempat-empatnya muncul dalam overtone di daerah 1650 – 2000 cm-1
hanya untuk senyawa aromatik sederhana. Di dalam senyawa aromatik yang lebih
kompleks puncak-puncak kombinasi dan overtone di daerah ini menjadi kabur dan
sukar dibedakan dari puncak-puncak latar-belakang (back ground) atau
puncak-puncak noise pada garis dasar (base-line).
Dalam praktek,
petunjuk yang paling dapat dipercaya bagi adanya cincin aromatik adalah adanya
puncak serapan berintensitas sedang sampai kuat di dekat 1500 cm-1
di samping puncak-puncak serapan di daerah-daerah: 3000-3100; 1550-1600 dan 600-900 cm-1.
Akan tetapi kalau puncak bersangkutan mendekati batas frekuensi terendah dalam
berbagai frekuensi yang disebutkan itu, maka puncak tersebut dapat membaur
dengan puncak-puncak serapan yang ditimbulkan oleh vibrasi-vibrasi lentur
gugusan metilen dan gugus metil.
1). Alkohol, Fenol, Amin
dan Eter
a.
Vibrasi regang OH Bebas
Vibrasi
regang O-H bebas ini, menghasilkan puncak serapan di daerah frekuensi tertinggi
yang ditemukan dalam senyawa organik (3650 ± 50) cm-1. Akan tetapi di dalam larutan atau dalam
keadaan padat akan terjadi peristiwa ikatan hidrogen antara molekul-molekul
cuplikan, sampai tingkat yang berbeda-beda tergantung dari besar-kecilnya
konsentrasi senyawa yang bersangkutan. Semakin tinggi konsentrasinya maka
semakin banyak terjadi ikatan hidrogen antara molekul-molekul. Terjadinya
ikatan hidrogen ini menyebabkan frekuensi vibrasi regang O – H menjadi lebih
kecil dari nilai 3650 cm-1 dan puncak serapannya melebar. Dengan
demikian dapat dituliskan :
Bebas,
puncaknya jelas : 3650 ± 50 cm-1
OH berikatan
hidrogen, frekuensi vibrasi berkurang (dalam larutan, dalam zat padat)
R
OH dari alkohol
: R – O – H …….. O …….. H – O – R
H
Spektrum infra-merah golongan alkohol
ü 
Etanol
Ikatan O-H yang terdapat pada alkohol menyerap sinar dengan
bilangan gelombang yang lebih besar daripada ikatan O-H yang terdapat dalam
asam, yaitu sekitar 3230-3550 cm-1. Dan lagi
penyerapan ini akan terjadi pada bilangan gelombang yang lebih besar lagi jika
alkohol ini tidak terikat dengan ikatan hidrogen, seperti alkohol dalam bentuk
gas. Semua spektrum infra-merah pada halaman ini dilakukan dalam bentuk cairan
sehingga kemungkinan itu tidak akan muncul.
Perhatikan
bahwa penyerapan karena ikatan C-H hanya sedikit dibawah 3000cm-1,dan juga pada lembah-lembah sekitar 1000-1100cm-11, dimana salah satunya disebabkan oleh ikatan C-O.
Di
samping ikatan hidrogen antar molekul, ikatan hidrogen mungkin pula ikatan
intra molekul. Pada ikatan hidrogen intra molekul, pergeseran frekuensi tidak
tergantung pada besar kecilnya konsentrasi.
b. Vibrasi Regang N – H
Seperti juga pada vibrasi regang O
– H, vibrasi regang N – H juga dipengaruhi oleh ikatan hidrogen, tetapi
pengaruhnya terhadap pergeseran frekuensi vibrasi lebih kecil. Perhatikan tiga
senyawa berikut :
H H
R H
R R
amin primer amin sekunder amin tersier
Terlihat bahwa pada amin tersier tidak mungkin terjadi ikatan
hidrogen. Pada amin primer puncak serapan berupa dublet yang disebabkan regang
N-H tak simetris dan regang N – H simetris. Kedua dublet ini terpisah satu sama
lain sebesar 100 cm-1 dan vibrasi lentur N – H dari amin primer
biasanya memberikan puncak serapan antara 1580 – 1650 cm-1.
Spektrum infra-merah amine primer
ü 
1-aminobutan
Amine
primer ini mempunyai group -NH2 yang juga
termasuk ikatan N-H. Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar
3100-3500cm-1.Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa
dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H.
c. Senyawa-senyawa
Eter, R – O – R
Senyawa-senyawa ini memberikan
serapan kuat di daerah sidik jari. Akan tetapi kerana serapan tersebut
disebabkan oleh vibrasi-vibrasi kerangka yang meliputi ikatan C-O, maka
frekuensi serapan itu nilainya variabel (1000 – 1250).
d. Senyawa-senyawa
Keton dan Aldehid
Sumber keterangan penting dalam spektrum infra merah
suatu keton adalah nilai frekuensi vibrasi regang C=O. Daerah frekuensi serapan
vibrasi regang C=O keton ialah 1620 – 1800 cm-1. Keton alifatik
jenuh yang tidak membentuk cincin akan mempunyai puncak serapan pada 1715 cm-1.
Akan tetapi terdapat beberapa pengaruh dari struktur molekul, yang
menyebabkan frekuensi vibrasi regang C=O keton itu lebih rendah atau lebih
tinggi dari 1715 cm-1. Konyugasi C=C atau cincin aromatik dengan C=O
keton akan menurunkan frekuensi vibrasi regang C=O keton itu.
Senyawa-senyawa keton selalu memberikan puncak serapan
dengan intensitas sedang antara 1100 dan 1300 cm-1. Puncak ini pada
keton ditimbulkan oleh vibrasi regang C=C dan vibrasi lentur CH (vibrasi
keragka. Kenyataan bahwa puncak serapan kerangka ini mempunyai intensitas
sedang saja merupakan perbedaan antara puncak serapan vibrasi kerangka ini
dengan puncak vibrasi regang C=O di daerah frekuensi yang sama pada keton,
disebabkan puncak vibrasi regang C=O mempunyai intensitas yang jauh lebih
besar.
Sifat khas SPEKTRUM ALHEHID yang membedakannya dari
spektrum suatu keton, ialah adanya puncak vibrasi regang CH yang khas dalam
spektrum suatu aldehid, yakni di sekitar 2750 cm-1.
Spektrum
infra-merah golongan keton
ü 
Propanon
Anda akan berpikir bahwa grafik ini sangat mirip dengan
spektrum infra-merah etil etanolat dan ester. Karena tidak ada lembah yang
disebabkan oleh ikatan O-H, dan karena adanya penyerapan tegas yang disebabkan
oleh ikatan C=O pada daerah sekitar 1700cm-1.Hal yang juga
membingungkan, terdapat juga penyerapan yang kelihatannya merupakan penyerapan
karena ikatan tunggal C-O, yang tentunya tidak ada pada propanon. Hal ini
menyebabkan harus mencoba mengidentifikasi penyerapan-penyerapan yang ada pada
daerah sidik jari.
Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang
sama dengan golongan keton.
e.
Asam Karboksilat
Apabila gugus C=O terikat pada atom
O, akan terdapat dua efek yang saling berlawanan yang akan sangat mempengaruhi
frekuensi karbonil itu. Kedua efek itu adalah efek induksi dan efek-resonansi.
Efek induksi negatif Efek
resonansi
Meninggikan frekuensi C=O Memperkecil
frekuensi C=O
Asam karboksilat sebagai monomer
biasanya memberikan puncak serapan pada 1760 dm1. Tetapi pada
keadaan di mana asam karboksilat itu biasanya dijumpai, yakni dalam keadaan
padat atau dalam larutan, puncak serapan C=O nya lebih dari 1760 (sekitar 1710 –1.
Hal ini disebabkan dalam keadaan padat atau dalam larutan asam-asam karboksilat
itu tidak dalam bentuk monomernya, melainkan dalam bentuk dimer sebagai akibat
terbentuknya ikatan hidrogen antara setiap dua molekul.
O
– H --------------- O
Puncak serapan infra merah yang paling karakeristik
dalam spektrum asam karboksilat, adalah puncak yang sangat lebar antara 2500 –
3300 cm-1. Ini disebabkan oleh vibrasi regang O – H dalam asam
karboksilat, di mana gugus O – H dari masing-masing molekul membentuk ikatan hidrogen
dengan gugus karbonil C=O molekul-molekul itu dengan membentuk dimer seperti
terlihat di atas. Ikatan hidrogen pada atom O gugus C=O asam karboksilat ini
akan menimbulkan ikatan OH yang berbeda-beda kekuatannya, disebabkan lingkungan
di mana ikatan hidrogen itu terjadi agak berbeda untuk berbagai molekul.
Akibatnya akan terjadi berbagai vibrasi regang OH dengan frekkuensi yang
sedikit berbeda. Adapun puncak serapan OH yang lebar itu merupakan superposisi
dari semua vibrasi regang O – H dengan frekuensi yang sedikit berbeda itu.
ü Asam 2-hidroksipropanoat (asam
laktat)
Grafik ini sangat menarik,
karena mempunyai dua macam ikatan O-H dimana yang satu terikat pada asam dan
yang satunya lagi merupakan ‘alkohol’ yang terikat pada rantai golongan
-COOH.Ikatan O-H dalam golongan asam timbul pada daerah sekitar 2500-3300,
sedangkan yang terikat pada rantai pada daerah sekitar 3230-3550cm-1. Bila digabungkan, akan menjadi lembah dengan
jangkauan yang sangat besar meliputi daerah 2500-3550cm-1. Binggung pada daerah lembah tersebut akan sama
seperti penyerapan yang disebabkan oleh ikatan C-H.Perhatikan juga bahwa
keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1.
f.
Ester Asam Karboksilat dan Lakton
Ester-ester asam karboksilat
biasanya memberikan dua puncak serapan infra merah yang kuat, yaitu puncak
serapan vibrasi regang C=O dan puncak serapan vibrasi regang C – O.
Puncak-puncak vibrasi regang kedua ikatan ini berintensitas tinggi disebabkan
kedua ikatan itu bersifat polar, bahkan jauh lebih polar dari pada
ikatan-ikatan lain di dalam molekul ester asam karboksilat.
Frekuensi puncak serapan C=O ester-ester asam
karboksilat tertentu jatuh di dalam daerah frekuensi puncak serapan C=O dari
keton dan asam karboksilat. Untuk membedakan puncak-puncak tersebut adalah
sebagai berikut :
1.
Suatu ester akan memberikan
puncak serapan C – O yang kuat. Suatu keton menyerap juga di daerah frekuensi C
– O, tetapi penyerapan di sini disebabkan oleh vibrasi kerangka dengan
intensitas sedang.
2.
Suatu ester biasanya tidak akan
memberikan puncak serapan regan O – H yang lebar seperti pada asam karboksilat.
Gugus C=O ester asam karboksilat jenuh menyerap dalam
daerah frekuensi 1735 – 1750 cm-1. Ester-ester tak jenuh di mana
ikatan ganda terkonyugasi dengan C=O akan memberikan puncak serapan C=O pada
daerah frekuensi yang lebih rendah yakni antara 1715 – 1730 m-1
(konyugasi akan menurunkan frekuensi C=O). Akan tetapi apabila C tak jenuh ( -
C = C - ) dalam ester tak jenuh itu terikat secara langsung kepada atom oksigen
berikatan tunggal dari ester tersebut, maka frekuensi puncak serapan C = O akan
bertambah besar.
2). Penyiapan
Cuplikan
Cara-cara penanganan cuplikan tergantung daripada jenis
cuplikan yaitu apakah berbentuk gas, cairan atau padatan. Gaya-gaya
intermolekul sangat berbeda yang melalui dari padatan ke cairan ke gas dan
spektrum inframerah biasanya akan menunjukkan efek dari perbedaan-perbedaan ini
dalam bentuk pergeseran-pergeseran frekuensi atau pita-pita tambahan dan
sebagainya. itulah sebabnya yang paling penting adalah mencatat spektrum dengan cara-cara penanganan cuplikan sesuai.
- Cuplikan Berupa Gas
Untuk menangani cuplikan
berbentuk gas,maka cuplikan harus dimasukkan dalam sel gas, sel ini menghadap
langsung pada berkas sinar. Dalam bentuk yang dimodifikasi,cermin internal yang digunakan dapat
memnatulkan berkas sinar berulang kali melalui cuplikan untuk menaikkan
sensitivitas.
Sejumlah kecil senyawa organik dapat ditentukan dalam bentuk gas, bahkan dalam sel-sel yang dipanaskan.
2.
Cuplikan Berupa Larutan
Cuplikan dapat dilarutkan
dalam pelarut seperti karbon tetraklorida, karbon disulfide atau kloroform, dan
spektrum dari larutan ini dicatat. Larutan (biasanya 1 – 5 %) ditempatkan dalam
sel larutan yang terdiri dari bahan transparan. Sel yang kedua berisi pelarut
murni ditempatkan pada berkas sinar referensi, sehingga serapan daripelarut
dapat dikensel dan spektrum yang dicatat merupakan senyawanya sendiri. Meskipun
demikian untuk meyakinkan bahwa serapan dari pelarut tidak mengganggu spektrum
dari cuplikan, maka sebaiknya perlu dibuat spektrum dari pelarut yang digunakan
untuk mengetahui serapan-serapan yang diberikan.
Salah satu keuntungan larutan encer untuk penyelidikan
infra merah adalah bahwa data yang diperoleh dari cuplikan (spektrum serapan)
iut akan lebih reproducible. Reproducible artinya bahwa data yang diperoleh
dengan pengukuran berkali-kali adalah sama (setidak-tidaknya dapat dianggap
sama). Selain itu pemilihan besarnya konsentrasi dan tebal sel yang serasi,
bentuk dan struktur pita serapan yang penting dapat ditonjolkan denngan jelas.
i. Pelarut
·
Karbon
disulfida,CS2 adalah pelarut yang biasa digunakan untuk daerah
spektrum antara 1330-625 cm-1.
·
Karbon
tetra klorida,CCl4 untuk daerah 4000-1330 cm-1. Kedua
pelarut tersebut mudah meguap dan beracun.
·
Pelarut-pelaurt
polar, untuk melarutkan senyawa organik tertentu yang bersifat polar.
Pelarut-pelarut itu antara lain kloroform, dioksan, dimetilformamida.
ii. Sel
Infra Merah untuk Larutan
Sel
untuk larutan terdiri dari dua lempeng yang terbuat dari bahan transfaran infra
merah, misalnya hablur NaCl. Di antara kedua lempeng itu ditempatkan sepotong
plastik dengan bentuk dan tebal tertentu
yang disebut “spacer” sehingga jarak kedua lempeng itu tertentu pula;
biasanya 0,1 dan 1 mm. Larutan dimasukkan kedalam ruangan antara kedua lempeng
itu dengnan alat injeksi syringe melalui lubang yang disediakan. Sel larutan
disebut “variable-pathlenght cell”. Karena bahan pembuat sel infr merh
kebanyakan higroskopis (NaCl; KBr), sel-sel infra merah harus disimpan dalam
eksikator.
3.
Cuplikan Berupa Cairan Murni (Net Liquid)
Cara yang paling mudah
dalam penanganan cuplikan bentuk cairan adalah menempatkan cuplikan tersebut
sebagai film yang tipis di antara dua lapis NaCl yang transparan terhadap
inframerah.
· Bila jumlah cupllikan sedikit sekali atau bila
tak dapat pelarut yang memadai.
· Biasanya setetes cairan murni itu diampit dan
ditekan antara dua lempeng hablur NaCl sehingga merupakan lapisan yang tebalnya
0,1 mm atau kurang.
· Sel yang digunakan tidak memakai spacer seperti
diatas dan disebut “demountable cell”. Karena tidak memakai spacer, tebal sel
tidak diketahui dengan tepal sehingga spektrum atau data %T yang diperoleh
dengan teknik ini kurang reproducible (bersifat boleh ulang). Tetapi dalam
penyelidikan kualitatif dapat digunakan.
Karena digunakan NaCl maka
setelah selesai harus segera dibersihkan dengan mencuci menggunakan pelarut-pelarut
seperti toluene, kloroform, dan sebagainya. NaCl harus dijaga tetap kering dan
selalu dipegang pada ujung-ujungnya. Untuk spektra di bawah 250 cm-1,
maka digunakan CsI, untuk cuplikan yang mengandung air dapat digunakan CaF2.
Cuplikan cairan dapat juga ditentukan dalam larutan.
4.
Cuplikan Padat
Wujud cuplikan padat dapat bermacam-macam di antaranya
kristal, amorf, serbuk, gel dan lain-lain. Bermacam metoda telah dikembangkan
untuk penyediaan cuplikan padat hingga dapat langsung diukur.Zat
padat yang tidak dapat larut dalam pelarut yang tembus cahaya, dapat
disuspensikan dengan medium yang tembus cahaya sinar infra merah, sehingga
terbentuk campuran dua fase yang disebut “mull”. Syarat utama untuk memperoleh
spektrum yang baik dengan cara ini, ukuran partikel yang disuspensi itu harus
lebih kecil dari poanjanng gelombang sinar yang digunakan. Bila syarat ini
tidak terpenuhi, sebagian besar sinar akan dihancurkan oleh partikel-partikel
yang besar.
Ada tiga cara yang umum untuk mencatat spektra bentuk
padatan : pelet KBr,
mull dan bentuk film/lapisan tipis. Padatan juga dapat ditentukan dalam larutan
tetapi spektra larutan mungkin memberikan kenampakan yang berbeda dari spektra
bentuk padat, karena gaya-gaya intermolekul akan berubah.
1.
Pelet KBr dibuat dengan menumbuk
cuplikan (0,1 – 2,0 % berat) dengan KBr kemudian ditekan hingga diperoleh
pellet KBr harus kering dan akan baik bila penumbukan dilakukan dibawah lampu
inframerah untuk mencegah terjadinya kondensasi uap dari atmosfer yang akan memberikan
serapan lebar pada 3500 cm-1.
2.
Kmull-Nujol atau
pasta dibuat dengan mencampur cuplikan dengan setetes minyak, pasta kemudian
dilapiskan di antara dua keeping NaCl yang transparan. Bahan pasta harus
transparan terhadap inframerah, tetapi hal ini tidak pernah ada dan struktur
yang dihasilkan selalu menunjukkan serapan yang berasal dari bahan pasta adalah
parafin cair.
3.
Lapisan tipis padatan dapat dilapiskan
pada keping-keping NaCl dengan cara meneteskan larutan dalam pelarut yang mudah
menguap pada permukaan kepingan NaCl dan dibiarkan hingga pelarut menguap.
Polimer-polimer berbagai lilin atau bahan-bahan lemak sering memberikan hasil
yang baik, tetapi ada juga yang membentuk kristal yang tajam hingga tidak
memberikan serapan.
3).
ANALISIS INFRA MERAH
Analisa
data spektrofotometer infra merah didasarkan pada penurunan Hukum Beer. Hukum
Beer menyatakan bahwa nilai serapan (A) dari pengujian suatu sampel bergantung
pada molar absorptivitas (e), panjang lintasan sel (b) dan konsentrasi dari
sampel (C). Nilai serapan dari data hasil pengukuran spektrofotometer
inframerah dapat ditentukan melalui analisa kuantitatif multikomponen. Hasil
analisa kuantitatif multikomponen berperan sebagai pendekatan suatu model
variabel keadaan saluran tunggal data spektrofotometer inframerah melalui
Metode Minimum-Covariance Deconvolution (MCD) atas dasar Teorema Mendel. Noise
proses (varian noise Q) dan noise pengukuran (varian noise R) mempengaruhi
kesalahan pengamatan pada nilai serapan setiap komponen keluaran dari model
variabel keadaan saluran tunggal data spektrofometer inframerah.
Menganalisis
suatu spektra yang tak diketahui, perhatian harus dipusatkan pada ada atau
tidaknya beberapa gugus fungsional utama seperti C=0, 0-H, N-NH, C-O, C=C, C C, C N, dan
NO2. janganlah menbuat analisis yang detail terhadap pita serapan CH
dekat 3000 cm-1. hampir semua senyawa mwpunyai pita serapan pada
daerah tersebut. tidak perlu risau terhadap adanya suatu lingkungan yang tepat
dari gugus fungsional yang diperoleh. beberapa langkah untuk memeriksa
pita-pita yang penting.
1.
Apakah
terdapat gugus karbonil ?
Gugus C = 0 terdapat
pada daerah 1820 cm-1 – 1600 cm-1 puncak ini
biasanya yang terkuat dengan lebar medium dalam spektrum. Serapan tersebut
sangat karekteristik.
2.
Bila
gugus C = 0 ada, ujilah seperti berikut :
Asam
: apakah ada –OH ?
Serapan melebar didekat
3400 cm-1 -2400 cm-1 (biasanya tumpang tindih
dengan C-H).
Amida
: apakah ada –NH ?
Serapan medium didekat
3500 cm-1 kadang puncak rangkap dengan perubahan yang sama.
Ester : Apakah ada C-O ?
Serapan kuat didekat
1300 cm-1 – 1000 cm-1
Anhidrida : Mempunyai
dua serapan C = 0 didekat 1810 cm-1 dan 1760 cm-1,
Aldehida : Apakah ada CH aldehida ?
Dua serapan lemah
didekat 2850 cm -1 dan 2750 cm-1 ), yaitu disebelah
kanan serapan CH.
Keton : Bila kelima kemungkinan diatas tidak ada.
3.
Bila
gugus C = 0 tidak ada.
Alkohol : Ujilah untuk OH
o
Serapan melebar didekat
3600 sampai 3300 cm-1
o
Pembuktian selanjutnya
yaitu adanya serapan C-O didekat 1300 cm-1 – 1000 cm-1
Amida : Ujilah untuk NH.
o
Serapan medium didekat
3500 cm-1
Eter : Ujilah serapan C – O (serapan OH tidak ada)
didekat 1300 cm-1 - 1000 cm-1.
1.
Ikatan rangkap dua atau cincin aromatik.
o
C = C memiliki serapan
lemah didekat 1650 cm-1.
o
Serapan medium tinggi
kuat pada daerah 1650 cm-1 sampai 1450 cm-1 . Sering
menunjukkan adanya cincin aromatik
o
Aromatik dan vinil CH
terdapat disebelah kiri 3000 cm-1 . Sedangkan CH alifatik
terjadi disebelah kanan daerah tersebut
2.
Ikatan
rangkap tiga.
o
C N
memiliki serapan medium dan tajam didekat 2250 cm-1
o
C C memiliki serapan lemah tapi tajam didekat
2150 cm-1. Ujilah CH asetilenik didekat 3300 cm-1
3.
Gugus
nitro
Dua serapan kuat pada
1600 cm-1 – 1500 cm-1 dan 1390 cm-1
– 1300 cm-1
1.
Hidrokarbon
o Keenam serapan diatas tidak
ada
o
Serapan utama untuk CH
didekat 3000 cm-1.
o
Spektrumnya sangat
sederhana hanya terdapat serapan
lain-lain didekat 1450 cm-1 dan 1375 cm-1 .
Contoh-contoh spektra infra merah
Pita kuat kuat dekat
1700 bersama-sama overtonenya dekat 3240 jelas menyatakan adanya gugus karbonil.
Pita dekat 2250 muncul dari gugus nitril. Pita-pita dalam daerah 3000 – 2800
dan pita 1450 menunjukkan adanya gugus alkil sedang pita tajam pada 1370
diperkirakan adanya gugus metil. Pita kecil dekat 730 menunjukkan bahwa gugus
alkil kemungkinan mengandung tiga gugus metilen yang berdekatan. Hingga kita
dapat menyimpulkan bahwa senyawa mengandung C = O, -CN, dan –CH3 plus
– CH2 – CH2 – CH2 – .
BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
·
Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik
serapan.
·
Bilangan gelombang
vibrasi lentur selalu lebih kecil dari bilangan gelombang vibrasi regang
gugusan yang sama. Misalnya C-H, N-H, O-N dan lain-lain.
·
Urutan vibrasi yang
berkaitan dengan gugusan >C=C<H adalah :
regang
C-H > regang C=C > deformasi C-H di dalam bidang > deformasi C-H
keluar bidang.
·
Konyugasi ikatan
rangkap biasanya menurunkan frekuensi regang C=C.
·
Senyawa aromatik
mempunyai empat puncak serapan di daerah frekuensi 1450 cm-1 – 1600
cm-1, yakni kira-kira pada : 1450 cm-1, 1500 cm-1, 1570 cm-1 dan
1600 cm-1; sekalipun belum tentu keempat-empatnya muncul dalam
overtone di daerah 1650 cm-1
– 2000 cm-1 hanya untuk senyawa aromatik sederhana.
Saran
Penyusunan maakalah ini didasari berbagai sumber dan
literatur yang ada. Sehingga menambah wawasan serta pengetahuan bagi si
pembaca, namun masih banyak kekurangan yang terdapat di dalamnya , maka penulis
mengharapkan kritikan dari pembaca sehingga penulis dapat memperbaiki kembali
materi yang telah di susun di dalam makalah ini. Setiap saran dan pendapat
dapat diterima penulis.
DAFTAR
PUSTAKA
Anonim,
2011. Spektrofotometri Infra Merah (Infra Red), http//:www.chem-is
try.org/Spektrofotometri Infra Merah (Infra Red) « Storiku.htmS
Anonim.
2011. Spektroskopi Inframerah, http//:wikipedia.org/spektroskopi
Inframerah
Conley, R.T. 1972. Infrared Spectroscopy. Edisi ke-2. Allyn and
Bacon, Inc.
Nainggolan,
B. 2011. Buku Ajar Spektroskopi.
FMIPA Unimed, Medan.
Sitorus,
Marham . 2009. Spektroskopi .
Yogyakarta : Graha Ilmu
Wiryawan, A. 2011. Spektrometri Absorbsi
Infra Merah, http://www.chem-is.
try.org/2011/02/11/spektroskopi-absorbsi-inframerah.html
