Post on 12-Jul-2015
SPEKTROSKOPI INFRA MERAHGUSRIZAL, M.Si LIA DESTIARTI, M.Si
Spektrum Infra-Merah (12800-10 cm-1)Daerah Dekat Tengah 4000-200 Jauh Umumnya 670 (nm) 0,78-25 2,5-50 50-1000 2,5-15 Bil gel. cm-1 12800-4000
200-10 4000-
TEORI SPEKTROMETRI INFRA RED Absorpsi dari radiasi IR bergantung dari
peningkatan energi vibrasi/rotasi yang bergabung dengan ikatan kovalen dalam molekul. Untuk dapat mengabsorpsi radiasi IR molekul harus mengalami perubahan momen dipol sebagai akibat dari vibrasi Hal ini menunjukkan hampir semua molekul dengan ikatan kovalen akan menunjukkan absorpsi yang selektif. Pada molekul O2 N2 Cl2 tidak terjadi absorpsi
What is a vibration in a molecule?Any change in shape of the moleculestretching of bonds, bending of bonds, or internal rotation around single bonds
Can a vibration change the dipole moment of a molecule?Asymmetrical stretching/bending and internal rotation change the dipole moment of a molecule. Asymmetrical stretching/bending are IR active. Symmetrical stretching/bending does not. Not IR active
Spektra IR biasanya diplotkan dengan %T
sebagai ordinat, dan bilangan gelombang sebagai absis. Plot spektrum IR memberikan informasi : gugus fungsional suatu molekul Pita absorpsi IR berbentuk menurun tajam, beda halnya dengan maksimum UV/Vis Pita-pita absorpsi IR disebut pita/puncak, menunjukkan absorpsi radiasi IR pada frekuensi sampel. Jika T = 0%, maka radiasi seluruhnya Jika T = 100%, maka radiasi tidak diserap sama sekali
IR SpectrumC-H stretching Increasing absorption of IR radiation C-H bending
C-C bending
Increasing wavelength
Increasing wavenumber (energy, frequency)
toluene
Vibrasi MolekulMolekul-molekul poliatom menunjukkan 2 jenis vibrasi : -Stretching (ulur) -Bending (tekuk)Vibrasi ikatan yang meilbatkan hidrogen sangat berarti. Makin rumit sruktur makin banyak vibrasi yang Stretching energies mungkin terjadi. > bending energies > internal rotation energies (occur at higher wavelengths)
Hukum Hooke :dimana
c m1 m2 k
= bilangan gelombang (cm-1) = kecepatan cahaya (cm/s) = massa atom 1 (g) = massa atom 2 (g) = tetapan gaya (dyne/cm)
The greater the mass - the lower the wavenumber
Semakin besar tetapan gaya, semakin besar frekuensi
vibrasi dan makin besar jarak energi di antara tingkattingkat kuantum vibrasi. Tetapan gaya : Tetapan gaya ikatan tunggal : 5 x 105 dyne/cm Tetapan gaya ikatang rangkap dua : 10 x 105 dyne/cm Tetapan gaya ikatan rangkap tiga : 15 x 105 dyne/cm
Perkirakan frekuensi stretching C-H Perkirakan frekuensi stretching C=O (k=1x103 N/m) Rentang absorpsi IR untuk CH : 2850-3000 cm-1
Rentang absorpsi IR untuk CO : 1600-1800 cm-1
TERDIRI DARI 4 BAGIAN UTAMA :-SUMBER RADIASI -DAERAH CUPLIKAN -KISI DIFRAKSI (MONOKROMATOR ) -DETEKTOR
Spektrofotometer IR
Sumber Radiasi Infra MerahSumber radiasi IR merupakan padatan inert yang dipanaskan secara elektrik pada temperatur 1500 2200 K Nernst Glower
Globar Source Incandescent Wire Source Mercury Arc
Tungsten Filament Lamp Laser
Pemijar Globar : batangan silikon karbida yang dipanasi 1200oC, memancarkan radiasi kontinu pada 1-40 mPemijar Nernst : batang cekung dari zirkonium dan yitrium oksida yang dipanasi 1500oC dengan arus listrik, memncarkan radiasi antara 0,4-20 m dan kurang stabil dibandingkan Globar, tetapi Globar membutuhkan pendinginan.
Monokromator : t. d sistem celah masuk dan celah keluar, alat pendispersi yang berupa kisi difraksi atau prisma, dan beberapa cermin untuk memantulkn dan memfokuskan berkas sinar. Bahan yang digunakan untuk prisma : NaCl, KBr, CeBr, dan LiF. Kisi difraksi lebih sering digunakan, krena : -Resolusi lebih baik -Energi sinar yang hilang lebih sedikit, shg lebar celah
Sampel IR : Gas, Larutan/cairan, PadatGas: Cuplikan gas dimasukkan ke dalam sel gas
Cairan : Setetes cairan murni diapit dan ditekan di antara dua lempeng NaCl. Ketebalan dapat diatur antara 0,1-0,3 mm.Padatan : (i) Lempeng KBr :menggerus cuplikan (0,1-2,0%berat dengan KBr dalam mortir, kemudian ditekan sehingga diperoleh lempeng transparan. (ii) Mull atau pasta : menggerus cuplikan sampai halus + 1-2 tetes Nujol sehingga terbentuk pasta. Mull nujol ini dipindahkan ke lempeng NaCl (iii) Lapisan tipis : padatan dilarutkan kemudian diteteskan ke
IR Transducers1.Thermal transducers Termocouples Bolometer 2. Pyroelectric transducers3. Photoconducting transducers
Daerah spektrum Gugus fungsi 4000-2000 (regangan) Sidik jari 2000-400 (regangan&bengkokan)
Some characteristic infrared absorption frequencies BOND C-H COMPOUND TYPE alkanes alkenes RCH=CH2 R2C=CH2 cis-RCH=CHR trans-RCH=CHR aromatic rings monosubst. ortho-disubst. meta-disubst. para-disubst. alkynes O-H C=C alcohols or phenols alkenes aromatic rings CC C-O alkynes primary alcohols secondary alcohols tertiary alcohols phenols alkyl ethers aryl ethers all abs. strong unless marked: m, moderate; v, variable; b, broad 3300 3200-3640 (b) 1640-1680 (v) 1500 and 1600 (v) 2100-2260 (v) 1050 (b) 1100 (b) 1150 (b) 1230 (b) 1060-1150 1200-1275(b) and 1020-1075 (m) 675-730 (v) 965-975 3000-3100 (m) and 690-710 and 730-770 735-770 690-710 and 750-810 (m) 810-840 (m) FREQUENCY RANGE, cm-1 2850-2960 and 1350-1470 3020-3080 (m) and 910-920 and 990-1000 880-900
DAERAH ABSORPSI INFRA MERAH
Sidik Jari
Analisis Kualitatif
Penentuan baseline
C-H stretching region Alkanes C-H sp3 stretch < 3000 cm-1
Alkenes C-H sp2 stretch > 3000 cm-1 Alkynes C-H sp
stretch ~ 3300 cm-1
C-H bending region CH2 bending ~ 1460 cm-1
CH3 bending (asym) appears near the same value CH3 bending (sym) ~ 1380 cm-1
Hexane
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
CH3 bend
CH2 bend
C-H stretch
H O H
Cl Cl OH3C
CH3
O
FORMALDEHYDE
PHOSGENE
ACETONE
How does the C=O stretching energy compare for these three molecules?
2053 cm-1
1951 cm-1
2063 cm-1
The carbonyl group has a range of 1700-3000 cm-1.
1-Hexene
CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3
sp2 C-H
C=C stretch out of plane bendings (oops)
sp3 C-H stretch
Cyclohexanol
OH
O-H stretch sp3 C-H stretch
bending
C-O stretch
Toluene
sp2 sp3 C-H C-H
CH3
aromatic C=C aromatic oops
Butanoic Acid
O CH3 CH2 CH2 C OH
O-H stretch
C=O stretch
Propanenitrile
CH3 CH2 C
N
sp3 C-H
CN
1-Butanamine
N-H stretch doublet sp3 C-H stretch
N-H bend
CH2 CH3 bendCH3 CH2 CH2 CH2 NH2
4-Methyl-2-pentanoneC-H < 3000, C=O @ 1715 cm-1
CH3
O CH3
CH3 CH CH2 C
C-H stretch
C=O stretch
4-Methyl-3-penten-2-one
C-H stretchO CH3 C CH3 C H C CH3
C=O C=C stretch stretch
Carbon Tetrachloride
no C-H!
Cl Cl C Cl Cl
C-Cl stretch