Spektroskopi molekular
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 91

SPEKTROSKOPI MOLEKULAR PowerPoint PPT Presentation


  • 518 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

SPEKTROSKOPI MOLEKULAR. Spektroskopi. Spektroskopi molekuler adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi Metode spektroskopi digunakan untuk menentukan, mengkonfirmasi struktur molekul, dan untuk mengetahui kemurnian suatu senyawa.

Download Presentation

SPEKTROSKOPI MOLEKULAR

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


SPEKTROSKOPI MOLEKULAR


Spektroskopi

  • Spektroskopi molekuler adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi

  • Metode spektroskopi digunakan untuk menentukan, mengkonfirmasi struktur molekul, dan untuk mengetahui kemurnian suatu senyawa


Spektroskopi Konvensional


Tipe Spektroskopi

  • Spektroskopi Ultraviolet (UV) ---- Keadaan energi elktronik

  • Digunakan untuk ---- molekul konjugasi, gugus karbonil, gugus nitro

  • Spektroskopi Infrared (IR) ---- keadaan energi vibrasi

  • Digunakan untuk ---- gugus fungsional, struktur ikatan

  • Spektroskopi NMR ---- keadaan spin inti

  • Digunakan untuk ---- bilangan, tipe dan posisi relatif dari proton (inti hidrogen dan inti karbon 13)

  • Spektroskopi Massa ---- Penembakan elektron berenergi tinggi

  • Digunakan untuk ---- berat molekul, keberadaan nitrogen, halogen


BentukInteraksiRadiasidenganMateri

ABSORPSI

REFLEKSI

SCATTERING

EMISI


Absorpsi

  • Berkas radiasi elektromagnet bila dilewatkan pada sampel kimia maka sebagian akan terabsorpsi

  • Energi elektromagnet yang ditransfer ke molekul sampel akan menaikan tingkat energi (tingkat tereksitasi)

  • Eksitasi energi dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi dan rotasi

  • Molekul akan dieksitasi sesuai dengan panjang gelombang yang diserapnya

  • Hampir semua gugus fungsi organik memiliki bilangan gelombang serapan khas di daerah yang tertentu


Vibrasi molekul

  • Jenis vibrasi:

  • Vibrasi ulur (Stretching Vibration), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan

  • Vibrasi tekuk (Bending Vibrations), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan


Spektroskopi IR


Spektroskopi Infra Merah

  • Merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – 1.000 µm atau pada bilangan gelombang 13.000 – 10 cm-1

  • Umumnya digunakan dalam penelitian dan industri

  • Menggunakan teknik absorpsi


Spektroskopi UV-VIS

  • Umumnya spektroskopi dengan sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak (VIS) dibahas bersama karena sering kedua pengukuran dilakukan pada waktu yang sama

  • Berkaitan dengan proses berenergi tinggi yakni transisi elektron dalam molekul,maka informasi yang didapat cenderung untuk molekul keseluruhan bukan bagian-bagian molekulnya

  • Sangat cocok untuk tujuan analisis karena metoda ini sangat sensitif

  • Sangat kuantitatif dan jumlah sinar yang diserap oleh sampel diberikan oleh ungkapan hukum Lambert-Beer.

  • Menurut hukum Beer, absorbans larutan sampel sebanding dengan panjang lintasan cahaya d dan konsentrasi larutannya c


Spektroskopi Fluoresensi

  • Jenis spektroskopi elektromagnetik yang menganalisis fluoresensi dari sampel

  • Fluoresensi adalah lepasnya energi dalam bentuk radiasi dengan energi yang lebih rendah atau panjang gelombang yang lebih tinggi berupa cahaya tampak

  • Spektroskopi fluoresensi digunakan dalam, biokimia, kedokteran, dan bidang penelitian kimia untuk menganalisis senyawa organik


Skema Spektroskopi Flouresensi


Instrumen Pada Spektroskopi Molekuler

Spektroskopi IR, Spektrofotometri UV- Vis, danSpektroskopiPendarCahaya


InstrumenSpektroskopiSecaraUmum

  • Dengan sumber cahaya apapun, spektrometer terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel, detektor dan pencatat.


1. Sumber Radiasi

  • Argon100 – 160 nm

  • Tungsten350 – 800 nm

  • Deuterium160 – 360 nm

  • Xenon200 – 900 nm


2. Kuvet (Sample Container)


3. Monokromator

PRISMA


GRATING


4. Detektor

Photovoltaic

Phototube

Diode array


Spektroskopi IR


Instrumentasi Spektroskopi IR

  • SumberRadiasi

    - Nerst Glower

  • Daerah Cuplikan/Sampel

  • Monokromator

    • Prismagarambatu

  • Detektor

    - Detektortermal

  • Signal Prosessordan Readout


Spektrometer dispersif


Terdiri dari:

  • sumber energi

  • tempat contoh

  • sistem untuk pemilihan panjang gelombang

  • detektor

  • alat pembaca atau pencatat (recorder).


Fourier Transform Infra Red


Fourier Transform Infra Red

Bruker Vertex 70


Instrumentasi Fourier


Diagram Skematik dari Spektrometer IR


Spektrofotometer UV-Vis

Shimadzu UV 2401PC


Komponen Instrumentasi UV-Vis

  • SumberRadiasi

    • Lampu wolfram

  • Kuvet (Sample Container)

    • Kuarsaatausilika

  • Monokromator

    • Prismakacaataukuarsa

  • Detektor

    • Fotolistrik

  • Pencatat


Spektrofotometer UV-Vis


  • Menurut konfigurasi optiknya, spektrofotometer UV-Vis dibagi menjadi

    • Single Beam

    • Double Beam

    • Multi Channel


Single Beam


Double Beam


Multi Channel

  • Tanpa monokromator

  • Mendispersikan cahaya dengan panjang gelombang yang sama

  • Mahal

  • Resolusi terbatas


Spektrofotometer Pendar Cahaya


Spektrofotometer Pendar Cahaya

Terdiridari:

  • sumber

  • monokromatoratau filter

  • sampel

  • monokromatoratau filter

  • detektor

  • penguat

  • pembacaan


BentukInteraksiRadiasidenganMateri

BentukInteraksiRadiasidenganMateri


Cara Kerja Instrumen


Cara KerjaSpektroskopiMolekularTampak, UV


Schematic of a Double Beam Spectrophotometer

Bauer, H.H., Christian, G.D., and O'Reilly, J.E. 1978 Instrumental Analysis


Cara KerjaSpektroskopiMolekularInfraRed (IR)


Metode Pada Spektroskopi Molekuler IR


Cara Kerja Spektroskopi Pendar Molekular

Electronic transition energy level diagram

Skoog, Holler and Crouch: Chapter 15, sections 15A-15C


Fluorescence Detector

Instrumental Analysis by Bauer, Christian and O'Reilly


Spektrofotometer

Absorbansi tinggi : Digunakan untuk larutan yang sangat pekat.

  • Skala alat dapat diatur menjadi 100 satuan dengan

    1. Memperbesar lebar celah

    2. Memperbesar intensitas sumber

    3. Memperbesar sensitivitas detektor

    - Standar dengan konsentrasi lebih rendah dari sample


Spektrofotometer

Absorbansi rendah : Digunakan untuk larutan yang sangat encer

- Standar dengan konsentrasi lebih tinggi dari sample

Perbandingan plot absorbansi terdekat digunakan untuk ketelitian analisis dan kemudahan pengukuran absorbansi sample (kalibrasi)

Tabel 1. Absorbansi Tinggi (S.M. Khopkar)


Titrasi

  • Perubahandalamabsorbansipadalarutandapatdigunakanuntukmengikutiperubahankonsentrasi sample selamatitrasi

  • Absorbsiberbanding linear dengankonsentasi sample.

  • Sample yang telahdititrasimembuat Plot absorbansiterhadap volume titranakanterdiridari 2 garislurus yang salingberpotonganpadasatutitik


Skoog, Holler and Crouch


Titrasi

Hukum Bouger dalam Titrasi

A = €bc = (V+v)/V

€ : absorpsivitas (M-1cm-1 , L μg-1 cm-1)

b : jarak tempuh optik (cm)

c : konsentrasi (M, μg L-1)


Analisis senyawa kompleks

Metode variasi kontinu :

Metode untuk menganalisis komposis kation dan ligan dalam senyawa kompleks dengan mengukur absorbansi yang dibandingkan dengan fraksi salah satu reaktan

Xm= Vm/(Vm+VL) : XL = VL (Vm+VL)

Vm : volum kation terlarut

VL : volum kation terlarut


Metode variasi kontinu

Skoog, Holler and Crouch


Analisis senyawa kompleks

Metode perbandingan mol

Komposisi senyawa kompleks ditentukan dengan perbandingan Absorbansi beberapa konsentrasi salah satu spesi senyawa kompleks, Kation atau ligan.

Perbandingan absorbansi sebagai perbandingan mol ion logam dan ligan, maka didapatkan garis lurus melalui (0,0) dan akan berbelok pada titik ekivalen


Metode variasi kontinu

Skoog, Holler and Crouch


Analisis senyawa kompleks

Metodeperbandingan slope

Metodeinidigunakanuntuksenyawakomplekslemahdenganasumsi

  • Pembentukansenyawakompleksdapatdibuatdengansalahsatureaktanberlebih

  • MengikutiHukum Beer


Analisis senyawa kompleks

xM + yLMxLy

cm = [M] + x[MxLy]

cL = [L] + y [MxLy]

cm, cLmolar konsentrasianalitikal

Pada L berlebihmaka, [M] << x[MxLy]

Pada L berlebihmaka, [L] << y [MxLy]

cm = x[MxLy]

cL = y [MxLy]

Hukum Beer

A= €bc = €b[MxLy] = €b cm /x

A= €bc = €b[MxLy] = €b cL /y

Perbandingandarikeduaabsorbanpadareaktan

€b cm /x : €b cL /y = y/x


AnalisisOtomatisdengan Flow Injection Analysis (FIA)

Ditemukan oleh Ruzicka dan Hansen di Denmark

Secara bersamaan oleh Stewart di US pada 1970

Digunakan untuk penentuan variasi kandungan darah dan urin (sample) dalam klinik Laboratorium


AnalisisOtomatisdengan Flow Injection Analysis (FIA)

MetodeAnalisisdimana sample dibawadalamsuatusistemmenujudetektor

Sample dibentukdandialirkandalambentukgelembungudarabarukemudiandireaksikandenganstandar,dianalisisolehdetektor .

Gelembungudarauntuk :

  • Mencegahpenyebaran sample yang berlebih

  • Meningkatkanpercampuran sample danbahanreaksi

  • Menghindaridindingsaluran

  • Mencegahkontaminasisilangantara sample yang berturut-turut


AnalisisOtomatisdengan Flow Injection Analysis (FIA)

Pemisahan dalam (FIA) dengan

Dialisis

Liquid extraction

Difusi Gas


FIA Dialisis

Skoog, Holler and Crouch


FIA Extraction

Skoog, Holler and Crouch


Metode Spektroskopi Infrared

Identifikasi Gugus Fungsi

Frekuensi dapat dijadikan penentu gugus fungsi dengan persamaan :

ð= 1/(2πc)√(K/µ)


Metode Spektroskopi Infrared

IdentifikasiGugusFungsi

Frekuensidapatdijadikanpenentugugusfungsi, denganklasifikasiseluruhdaerahfrekuensi IR menjadi 3 atau 4 bagian.

Pembagian IR

1. Daerah dekat IR ( 0,2-2,5µ )

2. Daerah Fundamental (2,5-50µ)

3. Daerah jauh IR (50-500µ)

Berdasarkandaerahulurhidrogen(2,7-3µ), daerahikatanrangkap 3 (3,7-5,4µ), daerahikatanrangkap 2 (5,1-6,5µ),daerahsidikjari (6, 7-14µ).

Rata-Rata klasifikasipadadaerah fundamental


Metode Spektroskopi Infrared

Metode Base Line

Pada konsentrasi tinggi, absorbansi tinggi

Tidak memenuhi hukum Beer dikarenakan adanya penentuan dengan menyeleksi pita absorbsi yang dianalisis yang tidak terjatuh kembali pada pita komponen yang dianalisis.


Metode Spektroskopi Infrared

Po menunjukan intensitas sinar yang didapat dengan cara menarik garis lurus tangensial pada kurva spektrum absorpsi pada posisi pita absorbsi yang dianalisis

T untuk Pt diukur dari titik absorbsi maksimum

Kurva kaliberasi didapakan dengan

log(Po/Pt).konsentasi sample


Spektroskopi pendar molekuler

Metodependar Fluor

RadiasiEmisi yang berasaldarikonversi internal (IC) S2 ke S1, S1 ke S0 denganwaktuemisi 10-7-10-9 s

Berdasarkanpadasifatdanintensitascahayateremisiolehsuatumolekulpadatransisitingkat triplet pertamadantingkat singlet.

Analisissenyawaorganikdananorganikdalamjumlahsedikit, dipengaruhi pH, suhu, kadarzat, intensitascahaya

Sifatemisiditinjaudarifrekuensi, waktuhidup, hasilkuantum, danpolavibrasiuntukanalisiskuantitatif.


Spektroskopi pendar molekuler

Berdasarkanhukum Beer, fraksicahaya yang ditransmisikan

P/Po = ℮-εbc

Fraksicahaya yang terabsorbsimenjadi

1-(P/Po) = 1- ℮-εbc

(Po-P) = Po(1- ℮-εbc )

Dikalikandenganefisiensikuantumpendarfluor () makaIntensitaspendarfluor (F)

F= (Po-P)  =  Po(1- ℮-εbc )

Padalarutanencer, cahayadiabsorbsilemahεbc > 0,05 sehingga

F= K Po(2,3 εbc )

Dengan K, tetapaninstrumen


Spektroskopi pendar molekuler

MetodependarFosfor

RadiasiEmisipersilanganantar system (ISC), meliputipembalikan spin elektron, Tingkat triplet kekeadaandasar (S0)

Molekulteridentifikasipadaemisi yang keluarberlangsungdalamwaktucukup lama ( 1-10 s pada medium tegardan 10-4-10-3 s pada medium fluida.

PendarFosfordipengaruhiolehstrukturmolekul, ion-ion logamparagmagnetik, molekul-molekulsikliktidaktersubsitusisertahidrokarbonpolisiklikmengandungsubsituen –CH3, -NH2, -OH, -COOH, -OCH3 , turuananbenzenadannaftalen


Spektroskopi pendar molekuler

Berdasarkanhukum Beer, fraksicahaya yang ditransmisikan

P/Po = ℮-εbc

Fraksicahaya yang terabsorbsimenjadi

1-(P/Po) = 1- ℮-εbc

(Po-P) = Po(1- ℮-εbc )

Dikalikandenganefisiensikuantumpendarfluor () makaIntensitaspendarfluor (F)

I= (Po-P)  =  Po(1- ℮-εbc )

Padalarutanencer, cahayadiabsorbsilemahεbc > 0,05 sehingga

I= Kc Po(2,3 εbc )

DenganKc, tetapaninstrumen


Penafsiran hasil spektroskopi

INFRAMERAH


Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk penafsiran

  • Spektrum harus terselesaikan dan intensitas cukup memadai.

  • Spektrum diperoleh dari senyawa murni.

  • Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga pita yang teramati sesuai dengan frekuensi atau panjang gelombangnya.

  • Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika dalam bentuk larutan, maka konsentrasi larutan dan ketebalan sel harus ditunjukkan.


Komponen grafik

baseline

  • Transmitans % menyatakan banyaknya intensitas cahaya yang kembali ke detektor

  • Wavenumber menyatakan panjang gelombang yang dipancarkan (cm-1)

peak


CH3COOH


Analisis Kualitatif dengan Inframerah

  • Daerah ulur hidrogen. (3700-2700 cm-1)Puncak terjadi karena vibrasi ulur antara atom H dengan atom lainnya. Ikatan hidrogen menyebabkan puncak melebar dan terjadi pergeseran gelombang ke arah lebih pendek. Perubahan struktur dari ikatan CH akan menyebabkan puncak bergeser ke arah yang maksimum.

  • Daerah ikatan rangkap dua (1950-1550 cm-1)konjugasi menyebabkan puncak lebih rendah sampai 1700 cm-1.

  • Semakin elektronegatif, uluran akan menyebabkan perubahan besar dalam momen ikatan; oleh karena itu resapannya bersifat kuat.


Pengaruh Ikatan Hidrogen


3350 – frekuensi vibrasi stretching OH

2950 -- frekuensi vibrasi stretching CH alifatik asimetris

(intensitas kurang dari 2860 adalah frekuensi vibrasi stretching simetris

1425 -- Karakteristik penyerapan CH2

1065 -- Penyerapan CO

Senyawa tersebut adalah cyclohexanol.


Penafsiran Spektroskopi

ULTRAVIOLET


Komponen Grafik


Contoh


Analisis


Penafsiran Spektroskopi

PENDAR-FLUOR


  • Adakah kemungkinan pertukaran pendar fluor dan fosforensi? (Indrianti P.)

  • Sensitivitas spektrokopi uv? (Nindya S.W.)

  • Bagaimana penafsiran bentuk dari gugus fungsi pada spektroskopi IR dan UV-Vis? (Kenny L.)

  • Apakah yang membuat g


  • Login