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


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.


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


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


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

2015 Spektroskopi IR

Documents

Transcript of 2015 Spektroskopi IR