Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

48
INTERAKSI RADIASI ELEKTROMAGNETIK DENGAN ATOM DAN MOLEKUL METALOORGANIK HILDA APRILIA KBK KIMIA FARMASI PRODI FARMASI UNISBA

Transcript of Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

Page 1: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

INTERAKSI RADIASI ELEKTROMAGNETIK DENGAN ATOM DAN MOLEKUL

METALOORGANIK

HILDA APRILIAKBK KIMIA FARMASI

PRODI FARMASI UNISBA

Page 2: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

2

RADIASI ELEKTROMAGNETIK (REM)

REM adalah kombinasi medan listrik dan medan magnet yang merambat dalam bentuk gelombang transversal

Page 3: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

3

RADIASI ELEKTROMAGNETIK (REM)

Page 4: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

4

DUALISME SIFAT REM

1. Sifat Gelombanga. difraksib. refraksic. rotasi

2. Sifat Foton* DASAR SPEKTROSKOPIa. absorpsib. emisi

*Foton = paket elektron berenergi

Page 5: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

5

SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK

Page 6: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

6

Page 7: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

7

http://www.chm.davidson.edu/ronutt/che115/AO.htm

Page 8: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

8

Page 9: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

9

1. Energi Translasi ( Et )

2. Energi Rotasi ( Er )

3. Energi Vibrasi ( Ev )

4. Energi Elektronik ( Ee )

>>E

ENERGI ATOM DAN MOLEKUL

Page 10: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

10

ENERGI ATOM DAN MOLEKUL

1.Energi Translasi (ET )

4. Energi elektronik (EE)

2. Rotasi (ER)

3. Energi Vibrasi (Ev)

X

Y

Z

x

y

z

Ground singlet state

Singlet excited state

R E M

Page 11: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

11

INTERAKSI REM - MATERI

Incident Radiation

Scattering

Material

Fluorescence

ReflectedRadiation

Page 12: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

12

Page 13: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

13

Page 14: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

14

ABSORBSI REM

Page 15: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

15

• Syarat absorpsi : perbedaan energi antara 2 tingkat energi sebanding dengan energi foton yang diserap.

E2-E1 = h.v ………………4)E1 = energi pada tingkat yang lebih rendahE2 = energi pada tingkat yang lebih tinggiV = frekuensi foton yang diabsorpsi

Page 16: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

16

ULTRAVIOLET INTERACTIONS

Page 17: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

17

VISIBLE LIGHT INTERACTIONS

Page 18: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

18

• Tingkat energi elektron singlet yang berada dalam keadaan dasar (singlet ground state) apabila dikenakan radiasi elektromagnetik akan mengalami eksitasi (singlet excited state) ke tingkat energi yang lebih tinggi.

• Perpindahan bersifat reversibel• Penyerapan radiasi ultraviolet dan sinar

tampak (visibel) dibatasi oleh sejumlah gugus fungsional (yang disebut dengan kromofor) yang mengandung elektron valensi dengan tingkat energi eksitasi yang relatif rendah

Page 19: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

19

antibonding

antibonding

nonbonding

bonding

bondings

p

n

s*

p*

Ener

gy

s →

s*

p →

p*

n →

s*

n →

p*

TRANSISI ELEKTRONIK MOLEKUL

Page 20: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

20

= k. P. a = 0,87 . 1020. P.a

Keterangan :

= absorbansi molark = konstantaP = kebolehjadiana = area of cross section of molecule 10Å2 (organic molecules)

Page 21: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

21

ε = 1 - 10 : sangat lemah 10 - 102 : lemah 102 - 103 : sedang

P < 0,01Forbiddentransition

P > 0,1 – 1Allowed transi-tion

ε = 103- 104 : kuat 104- 105 : sangat kuat

Page 22: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

22

APLIKASI

Page 23: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

INFRARED (IR) INTERACTIONSVibrational transitions are associated with larger energies than ‘pure’ rotational transitions.

Vibrations can be subdivided into two classes, depending on whether the bond length or angle is changing:

• Stretching (symmetric and asymmetric)• Bending (scissoring, rocking, wagging and twisting)

Stretching frequencies are higher than corresponding bending frequencies (it is easier to bend a bond than to stretch or compress it)Bonds to hydrogen have higher stretching frequencies than those to heavier atoms.Triple bonds have higher stretching frequencies than corresponding double bonds, which in turn have higher frequencies than single bonds

Page 24: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

INFRARED (IR) INTERACTIONS

Region Wavelength [µm]

Energy [meV]

Wavenumber [cm-1]

Type of excitation

Far IR 50 - 1000 1.2 - 25 10 – 200 Lattice vibrations,Molecular rotations

Mid IR 2.5 - 50 25 - 496 200 - 4000 Molecular vibrations

Near IR 1 - 2.5 496 - 1240 4000 - 10000 Overtones

Page 25: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

INFRARED (IR) INTERACTIONS

• Quantum energy of IR photons (0.001-1.7 eV) matches the ranges of energies separating quantum states of molecular vibrations• Vibrations arise as molecular bonds are not rigid but behave like springs

Page 26: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

26

APLIKASI

Page 27: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

MICROWAVE INTERACTIONS

• Quantum energy of microwave photons (0.00001-0.001 eV) matches the ranges of energies separating quantum states of molecular rotations and torsion• Note that rotational motion of molecules is quantized, like electronic and vibrational transitions associated absorption/emission lines

• Absorption of microwave radiation causes heating due to increased molecular rotational activity• Most matter transparent to µ-waves, microwave ovens use high intensity µ-waves to heat material

Page 28: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

28

X-RAY INTERACTIONS

Page 29: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

29

COMPTON SCATTERING

• An incoming photon is partially absorbed in an outer shell electron

• The electron absorbs enough energy to break the binding energy, and is ejected

• The ejected electron is now a Compton electron• Not much energy is needed to eject an electron

from an outer shell• The incoming photon, continues on a different

path with less energy as scattered radiation

Page 30: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

30

GAMMA RAY INTERACTIONS• Occurs at above 10 MeV• A high energy photon is absorbed by the nucleus• The nucleus becomes excited and becomes radioactive• To become stable, the nucleus emits negatrons, protons,

alpha particles, clusters of fragments, or gamma rays• These high energy photons are found in radiation

therapy

Page 31: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

31

RADIO FREQUENCY INTERACTIONS

Page 32: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

32

EMISI REM

Page 33: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

• Emisi adalah proses dimana energi yang dihasilkan dari perpindahan elektron ke orbital yang lebih rendah akibat tumbukan dengan foton REM menghasilkan cahaya

Page 34: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

Spektrum Emisi H

Spektrum Emisi Fe

CONTOH SPEKTRUM EMISI

Page 35: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

35

Page 36: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi
Page 37: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

37

APLIKASI

Page 38: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

38

INTERAKSI REM DENGAN MOLEKUL METALOORGANIK

Page 39: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

39

METALOORGANIK

• Senyawa organologam : senyawa yg mengandung ikatan antara logam dan atom karbon

• Contoh : Ni(CO)4, Fe(CO)5 , Cr(C6H6)2, hemoglobin, klorofil

• Kebanyakan dihubungkan dengan senyawa kompleks logam transisi

Page 40: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

40

LOGAM TRANSISI

• Unsur logam dengan konfigurasi elektron pada sub kulit d yang tidak terisi sempurna

• Golongan 3 sampai 12 pada tabel periodik• Pada kenyataannya blok f juga dimasukkan

sebagai logam transisi, yaitu lantanida dan aktinida

Page 41: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

41

Page 42: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

42

Page 43: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

Splitting of d-orbital energies by an octahedral field of ligands

D is the splitting energy

Page 44: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

The effect of ligand on splitting energy

Page 45: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

eg

t 2g

eg

t 2g

weak field ligands

e.g. H2O

high spin complexes

strong field ligandse.g. CN-

low spin complexes

I- < Br- < S2- < SCN- < Cl-< NO3- < F- < OH- < ox2-

< H2O < NCS- < CH3CN < NH3 < en < bpy

< phen < NO2- < phosph < CN- < CO

The Spectrochemical Series

The Spin Transition

D D

Page 46: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

46

CONTOH APLIKASI

Heme grup B

Page 47: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

Why are most plants green and then red or yellow in the fall?• Chlorophyll absorbs in the red and blue, and hence reflects in the green.

• Its absorption spectrum is due to electronic transitions

In the fall, trees produce carotenoids, which reflect yellow, and anthocyanins, which reflect orange and red.

Page 48: Interaksi Radiasi Elektromagnetik Dengan Materi

48

TERIMA KASIH