Spektrum Rotasi dan Vibrasi

Muhamad A. Martoprawiro

Reference: P.W. Atkins, Physical Chemistry, 8th edition, Chapter 13

KI2141 Struktur dan Ikatan Kimia

1. Prinsip Percobaan Spektrometer: alat yang mendeteksi sinar atau

gelombang elektromagnetik yang dipancarkan, diserap, atau dihamburkan oleh atom dan molekul.

Prinsip kerja spektrometer serapan: Dua berkas sinar dengan intensitas sama keluar dari

sumber cahaya/gelombang elektromagnetik Salah satu diteruskan melewati larutan cuplikan,

yang lain melewati pelarutnya saja. Intensitas yang melewati larutan cuplikan

dibandingkan dengan yang tidak, oleh suatu detektor

2. Intensitas Garis Spektrum Intensitas turun ketika melewati larutan cuplikan,

tetapi turunnya tidak linier: I = Io 10-[J]d (hukum Labert-Beer) dengan tetapan bergantung pada zat.

Transmitans (yang lewat), T, didefinisikan sebagai T = I/Io

Absorbans (serapan), A = log (Io/I)

Dapat dibuktikan: A = [J]d Absorbans berbanding lurus dengan konsentrasi.

3. Spektrum Rotasi Murni Pada bab ini kita membahas spektrum rotasi dan

vibrasi, dimulai dengan spektrum rotasi dengan anggapan vibrasi tidak terjadi.

Untuk molekul sederhana, transisi energi vibrasi membutuhkan foton di daerah inframerah sedangkan transisi energi rotasi membutuhkan foton di daerah gelombang mikro (microwave)

Akan terlihat, pola energetika rotasi molekul mirip dengan komponen sudut dari gerak elektron di sekeliling inti atom yang bilangan kuantumnya l, ml

4. Momen Inersia

5. Tingkat Energi Rotasi Secara klasik:

Energi rotasi total:

Molekul digolongkan: Rotor sferis: ketiga I sama

Rotor simetris: dua I sama (sumbu b dan c)

Rotor linier: salah satu I nol. Tingkat energi: sferis

Ea =12Iaa

2

6. Degenerasi dan Efek Stark Degenerasi karena komponen energi pada sumbu Z

berdasarkan bilangan kuantum MJ

Khusus simiterik: degenerasi karena K, kecuali pada K = 0

Efek Stark: pengaruh medan magnet pada tingkat energi rotasi

7. Transisi Rotasi Aturan seleksi:

Coba gambar spektrum rotasi dengan berbagai kemungkinan transisi rotasi

8. Vibrasi Molekul Diatom Secara klasik:

Persamaan Schrodinger:

Solusi persamaan:

9. Transisi Vibrasi Aturan Seleksi:

Transisi vibrasi akibat gelombang elektromagnetik hanya dapat terjadi jika vibrasinya menyebabkan perubahan momen dipol.

Green house gases: NO2 CO2 CO H2O dll

Non-green houses gases: O2, H2, He