Sabtu, 30 Juni 2012

Spektoskopi IR


BAB 1
PENDAHULUAN
A.    Spektroskopi Inframerah
Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – 1.000 µm.  
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 :
  1. Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain.
  2. Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, dan
  3. 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 :
http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/emc2.jpg
Energi yang timbul juga berbanding lurus dengan frekwesi dan digambarkan dengan persamaan Max Plank :
http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/ehv.jpg
sehingga :
http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/mc.jpg
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 ( Nu bar) adalah frekwensi dibagi dengan kecepatan cahaya, yaitu kebalikan dari panjang gelombang dalam satuan cm-1. Persamaan dari hubungan kedua hal tersebut diatas adalah :
http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/nulamda1.jpg
Posisi pita serapan dapat diprediksi berdasarkan teori mekanikal tentang osilator harmoni, yaitu diturunkan dari hukum Hooke tentang pegas sederhana yang bergetar, yaitu :
http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/nulamda2.jpg
dimana :
http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/nulamda3.jpg
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) – CH -                    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
H           H           H              H         H              H           H              H




















 
      C                             C                       C                               C

       (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.
          H                H                          H                  H







 
                   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.
                        3000                            2800
           
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

B
 
                                                           
                                                                                                                       
            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.
OH
 



















(a)
 
OH
 
OH
 
(b)
 
OH
 



(c)
 
(d)
 











 


(e)
 
(f)
 

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
                                                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)


       H3C                    CH3
(2)              C = 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 :
                        R                                 R                                 R
                        N                                 N                                 N
              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.
O             O              O                O                O            


 
         C                              C                                    C

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
                 R       C                                                 C – R
                                    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.

  1. 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
·         Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – 1.000 µm.  
·         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




















                                                                                                                                   

2 komentar: