Download
1 / 43
E N D
Kimia Analisis:RadiasiElektromagnetik(REM) Nofran Putra Pratama, FajarSetyo Wibowo Program StudiFarmasi UniversitasJenderalAchmadYani Yogyakarta
Sejarah • Tahun 1864 • James Clark Maxwell • Radiasi (pancaran) daripercepatanmuatanlistrikdalammedanlistriklistrik dan medan magnet
RadiasiElektromagnetik • Radiasielektromagnetikmerupakanenergi yang merambatdalambentukgelombangtanpamemerlukan medium perantara • Dibentuk oleh medan magnet dan medanlistrik yang salingmerambattegaklurus
PanjangGelombang • Frekuensimerupakanbanyaknyagelombang yang melewatisuatutitiktertentudalamsatuanwaktu • Dimensifrekuensiadalahseperwaktu (T-1) • Satuan yang digunakanadalahdetik-1 • SatuanfrekuensijugadapatdinyatakansebagaiHertz (Hz) • Bilangangelombangmerupakanseperpanjanggelombang (1/ë), sehinggasatuannyaadalah1/panjang • Jikapanjanggelombangdinyatakandalam cm, makabilangangelombangnyaadalahcm-1
ContohSoal Suatustasiun radio UHF menyiarkanprogramnya pada frekuensi 100 MHz. Jika cepatrambatgelombang3 . 108 m/s, tentukan Panjang gelombang radio yang dipancarkan Dik : f = 100 . 106 = 108 Hz C = 3 . 108 m/s Dit : ….? C = . F 3 . 108 = . 108 = 3 m
Contohsoal Gelombang elektromagnetikmerambatdengancepatrambatgelombang3 . 108 m/s. Jika Panjang gelombangdarigelombangelektromagnetiksebesar 200 nm, tentukanfrekuensi Dik : C = 3 . 108 m/s = 200 nm = 200. 109 = 2.107 m C = . F 3 . 108 = 2.107 . f f = 1,5.1015 Hz
Contoh Dik:
Spektrum Gelombang Elektromagnetik Frekuensi (Hz) Panjang Gelombang () RumusGelombangelektromagnetik C = f C = Konstan 3 . 108 m/s dan f berbandingterbalik
Contohsoal • Gelombang radar pada suatupesawattempurdigunakanuntukmendeteksijarakterhadappesawatmusuh. Jika sinyalgelombang yang dipancarkan oleh antenna radar diterimalagidalamwaktu 6 µs tentukanjarakpesawatmusuhtersebut
PenyerapanRadiasiMolekul • Semuamolekulmempunyaienergi yang dapatdigambarkanmenjadibeberapafenomena • Molekulsecarakeseluruhandapatbergerak yang disebuttranslasi (Energitranslasional/Etrans) • Bagianmolekuldapatbergerakkarenaberkenaandengansatusama lain disebutdenganvibrasi (Energivibrasional/Evibr) • Molekuldapatberotasipadasumbunya (Energirotasional/Erot) • Molekulmempunyaikonfigurasielektronik (Energielektronik, Eelek) • Energimolekulsecarakeseluruhan: E = Etrans + Evibr + Erot + Eelek
PenyerapanRadiasiMolekul • Suatumolekulbergerakdarisuatutingkatenergi yang lebihtinggiketingkatenergi yang lebihrendahmakaenergiakandilepaskan • Energidapathilangsebagairadiasidandapatdikatakanterjadiemisiradiasi • Jikasuatumolekuldikenairadiasielektromagnetikpadafrekuensi yang sesuaisehinggaenergimolekultersebutditingkatkanke level yang lebihtinggi, makaterjadipenyerapan (absorbsi) energiolehmolekul
PenyerapanRadiasiMolekul • Supayaterjadiabsorpsi, perbedaanenergiantaraduatingkatenergiharussetaradenganfoton yang diserap E2-E1 = hν E1 = energipadatingkat yang lebihrendah E2 = energipadatingkat yang lebihtinggi Ν = frekuensifoton yang diabsorbsi • Transisi yang dibolehkanuntukmasing-masingstrukturadalahberbeda-beda, spektraabsorbsijugaberbeda • Spektradapatdigunakansebagaibahaninformasi yang bermanfaatuntukanalisiskuantitatif • Banyaknyasinar yang diabsorbsipadapanjanggelombangtertentusebandingdenganbanyaknyamolekul yang menyerapradiasi
PenyerapanRadiasiMolekul • Sinar UV dansinartampakmemberikanenergi yang cukupuntuktransisielektronik (disebutspektraelektronik) • Keadaanenergi paling rendahdisebutdengankeadaandasar (ground state)
PenyerapanRadiasiMolekul • Spektrum UV-Vis bukanmerupakankorelasiantaraabsorbansidanpanjanggelombangsebagaigarisspektrumtetapisebagai pita spektrum • Hal inidisebabkaneksitasielektroniklebihdarisatumacampadasuatugugusmolekul yang sangatkompleks • Terjadinyaduaataulebih pita spektrum UV-Vis karenaterjadibeberapatransisisehinggamempunyailebihdarisatupanjanggelombangmaksimal
PenyerapanSinar UV danTampakolehMolekul • Penyerapanradiasisinar UV dantampakolehmolekuldipertimbangkansebagai proses 2 langkah: • Eksitasi M + hν -> M* Reaksiantara M danfoton (hν) merupakanpartikel yang tereksitasisecaraelektronik yang disimbolkandengan M*. Waktuhidup M* sangatpendek (10-8-10-9detik) • Relaksasi M* -> M + panas Relaksasidapatterjadidenganterdekomposisinya M* membentukspesiesbaru, sebagaimanasuatu proses yang disebutreaksifotokimia. Alternatifnya, relaksasimelibatkanemisiradiasikembali yang dikenaldenganfluoresensidanfosforesensi
PenyerapanSinar UV danTampakolehMolekul • Ada 3 macam proses penyerapanenergi ultraviolet dansinartampak: • Penyerapanolehtransisielektronikatandanelektron anti ikatan (elektron sigma (σ), elektron phi (π) danelektrontidakberikatan (n) • Penyerapanolehtransisielektron d dan f darimolekulkompleks • Penyerapanolehperpindahanmuatan
Penyerapanolehtransisielektronikatandan anti ikatan • Elektron sigma (σ) • Orbital molekulikatan yang menyebabkanterjadinyaikatantunggaldisebutikatan sigma • Elektron-elektron yang menempati orbital tersebutdisebutelektron sigma • Distribusirapatmuatan di dalam orbital sigma (σ) adalahsimetris di sekelilingporosikatan • Orbital sigma anti ikatan/sigma star (σ*) tidaksimetris
Penyerapanolehtransisielektronikatandan anti ikatan • Ikatan phi (π) • Orbital phi terjadikarena tumpeng tindihdua orbital atom p • Distribusirapatmuatandalam orbital phi adalahrendahpadadaerah nodal (Nodal Plane) • Distribusirapatmuatannyatinggi di daerahatasdanbawahdaerah nodal • Elektronbukanikatan (elektron n = non bonding electron) • Disebutnon bonding electronkarenaelektrontersebuttidakikutsertadalampembentukanikatankimiadalamsuatumolekul • Non bonding electronbiasanyaterdapat di sekitar atom N, O, S dan halogen
TransisiElektronik • Transisielektron yang terjadidalamsuatumolekul: • Transisi sigma-sigma star (σ -> σ*) • Transisi n-sigma star (n -> σ*) • Transisi n-phi star (n -> π*) • Transisi phi-phi star (π -> π*)
Transisi Sigma-Sigma Star (σ-σ*) • Energi yang diperlukanuntuktransisiinibesarnyasesuaidenganenergisinar yang frekuensinyaterletak di antara UV vakum (kurangdari 180 nm) • Jenistransisiiniterjadipadadaerah UV vakumsehinggakurangbermanfaatuntukanalisisdenganspektrofotometri UV-Vis
Transisi Non Bonding Elektron – Sigma Star (n-σ*) • Terjadipadasenyawaorganikjenuh yang mengandung atom-atom yang memilikielektronbukanikatan (elektron n) • Energi yang diperlukanlebihkecildibandingσ-σ* sehinggasinar yang diseraplebihkecilyaituantara 150-250 nm • Kebanyakanterjadipadakurangdari 200 nm • NilaiAbsorbtivitas Molar (ε) yang menimbulkantransisiinisebesar 100-3000 L/cm.mol • Pengaruhpelarutpadatransisiiniadalahmenggeserkepanjanggelombanglebihpendekdalampelarutlebih polar
Transisi n-π* danπ-π* • Molekulorganikharusmempunyaigugusfungsionaltidakjenuh • Transisiini paling cocokuntukanalisissebabpanjanggelombangnya 200-700 nm • Panjanggelombanginisecarateknisdapatdiaplikasikandalamspektrofotometer
EfekPelarutpadaTransisi • Pelarutdapatmempengaruhitransisi n-π* danπ-π* • Hal iniberkaitandenganadanyaperbedaankemampuanpelarutuntukmensolvasiantarakeadaandasardengankeadaantereksitasi • Transisiπ-π* • Padatransisiini, molekuldalamkeadaandasarrelatif non polar dankeadaaantereksitasinyalebih polar • Jikapelarut polar digunakan, makapelarutakanberinteraksilebihkuatdibandingdengankeadaandasar, sehinggaperbedaanenerginyalebihkecil • Hal inimenyebabkantransisiπ-π* digeserkepanjanggelombanglebihpanjang
EfekPelarutpadaTransisi • Transisi n-π* • Keadaandasarlebih polar dibandingkankeadaantereksitasi • Pelarut-pelarut yang berikatanhidrogenakanberinteraksilebihkuatpadakeadaandasardenganpasanganelektronbebasdibandingkankeadaantereksitasi • Transisi n-π* akanmemilikienergi yang lebihbesarsehinggapanjanggelombangdigeserkepanjanggelombanglebihpendek. Hal inidisebabkankemampuanmembentukikatan hydrogen (polaritas) pelarutmeningkat
EfekPelarutpadaTransisi • Contoh: • Dari tabeltersebut, diketahuibahwaasetonmengalamitransisi n-π* akanmempunyaipanjanggelombang yang paling keciljikadilarutkandalam air danakanmenjadipanjanggelombang paling besar (polar) jikadilarutkandalamheksana (non polar)
PengaruhGugusFungsional • Molekulorganikmempunyaigugus yang diberiistilahauksokrom • Auksokromadalahgugusfungsional yang memilikielektronbebas • Contoh: -OH, -O, -NH2dan –OCH3 • Terikatnyagugusauksokrompadaguguskromoforakanmengakibatkan pita absorbs bergeserkepanjanggelombang yang lebihbesardisertaidenganpeningktanintensitas
PengaruhKonjugasi • Ikatankonjugasimerupakanikatanrangkap yang berselang-selingdenganikatantunggal • Dalam orbital molekul, elektron phi akanmengalamidelokalisasilanjutdenganadanyaikatanterkonjugasi • Adanyaefekdelokalisasiiniakanmenyebabkanpenurunantingkatenergiπ* danmemberikanpengurangankarakter anti ikatan • Panjanggelombangmolekulakanbergeserkepanjanggelombang yang lebihpanjang
