Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

SPEKTROSKOPI MOLEKULAR. Spektroskopi Spektroskopi molekuler adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi Metode.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "SPEKTROSKOPI MOLEKULAR. Spektroskopi Spektroskopi molekuler adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi Metode."— Transcript presentasi:

1 SPEKTROSKOPI MOLEKULAR

2

3 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

4 Spektroskopi Konvensional

5 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

6 Bentuk Interaksi Radiasi dengan Materi ABSORPSI EMISI REFLEKSI SCATTERING

7 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

8 Rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya energi yang diserap: E = h.ν = h.C /λ = h.C / v dengan, E = energi yang diserap h = tetapan Planck = 6,626 x Joule.det v = frekuensi C = kecepatan cahaya = 2,998 x 108 m/det λ = panjang gelombang ν = bilangan gelombang

9 Vibrasi molekul Jenis vibrasi: 1.Vibrasi ulur (Stretching Vibration), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan 2.Vibrasi tekuk (Bending Vibrations), yaitu vibrasi yang mengakibatkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan

10 Vibrasi tekuk Dibagi menjadi: 1.Scissoring 2.Rocking 3.Wagging 4.Twisting

11 Vibrasi ulur Dapat terjadi secara: 1.Simetris 2.Asimetris

12 Spektroskopi IR

13 Spektroskopi Infra Merah Merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – µm atau pada bilangan gelombang – 10 cm -1 Umumnya digunakan dalam penelitian dan industri Menggunakan teknik absorpsi

14

15 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

16 Hukum Lambert-Beer Dimana, A= serapan I o = Intensitas sinar yang datang I = Intensitas sinar yang diteruskan ε = absorptivitas molar ι = panjang atau tebal larutan c = konsentrasi larutan

17 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

18 Skema Spektroskopi Flouresensi

19 Instrumen Pada Spektroskopi Molekuler Spektroskopi IR, Spektrofotometri UV- Vis, dan Spektroskopi Pendar Cahaya

20 Instrumen Spektroskopi Secara Umum Dengan sumber cahaya apapun, spektrometer terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel, detektor dan pencatat.

21 1. Sumber Radiasi Argon100 – 160 nm Tungsten350 – 800 nm Deuterium160 – 360 nm Xenon200 – 900 nm

22 2. Kuvet (Sample Container)

23 PRISMA 3. Monokromator

24 GRATING

25 Photovoltaic Phototube Diode array 4. Detektor

26 Spektroskopi IR

27 Instrumentasi Spektroskopi IR Sumber Radiasi - Nerst Glower Daerah Cuplikan/Sampel Monokromator – Prisma garam batu Detektor - Detektor termal Signal Prosessor dan Readout

28 Spektrometer dispersif

29 Terdiri dari: sumber energi tempat contoh sistem untuk pemilihan panjang gelombang detektor alat pembaca atau pencatat (recorder).

30 Fourier Transform Infra Red

31 Bruker Vertex 70

32

33 Pada dasarnya Spektrometer FTIR (Fourier Trasform Infra Red) adalah sama dengan Spektrometer IR dispersi, yang membedakannya adalah pengembangan pada sistim optiknya sebelum berkas sinar infra merah melewati contoh. Dasar pemikiran dari Spektrofotometer FTIR adalah dari persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptiste Joseph Fourier ( ) seorang ahli matematika dari Perancis.Jean Baptiste Joseph Fourier ( )

34 Dari deret Fourier tersebut intensitas gelombang dapat digambarkan sebagai daerah waktu atau daerah frekwensi. Perubahan gambaran intensitas gelobang radiasi elektromagnetik dari daerah waktu ke daerah frekwensi atau sebaliknya disebut Transformasi Fourier (Fourier Transform).

35 Instrumentasi Fourier

36 Konfigurasi Optik FTIR FTIR sinar tunggal (single beam) FTIR sinar ganda (double beam).

37 FTIR Single Beam Energi yang dikeluarkan dari sumbernya (special coated heating element) akan melewati bagian interferometer (Michelson type) sebelum melewati bagian contoh dan dilanjutkan ke detektor, komputer serta bagian pembacaan. Sumber radiasi di dalam inferometer akan dibagi dua oleh beam splitter menuju ke arah cermin diam dan cermin bergerak. Kedua cahaya tersebut kemudian digabungkan kembali oleh beam splitter. Gelombang dari cahaya-cahaya tersebutakan saling mempengaruhi satu dengan lainnya sehingga memperlihatkan variasi-variasi intensitas sesuai dengan pergerakan cermin.

38 Keunggulan Spektrofotometer FTIR Dapat digunakan pada semua frekwensi dari sumber cahaya secara simultan sehingga analisis dapat dilakukan lebih cepat daripada menggunakan cara sekuensial atau scanning. Sensitifitas dari metoda Spektrofotometri FTIR lebih besar daripada cara dispersi, sebab radiasi yang masuk ke sistim detektor lebih banyak karena tanpa harus melalui celah (slitless).

39 Diagram Skematik dari Spektrometer IR

40 Spektrofotometer UV-Vis Shimadzu UV 2401PC

41 Komponen Instrumentasi UV-Vis Sumber Radiasi – Lampu wolfram Kuvet (Sample Container) – Kuarsa atau silika Monokromator – Prisma kaca atau kuarsa Detektor – Fotolistrik Pencatat

42 Spektrofotometer UV-Vis

43 Menurut konfigurasi optiknya, spektrofotometer UV-Vis dibagi menjadi – Single Beam – Double Beam – Multi Channel

44 Single Beam

45 Double Beam

46 Double Beam – In Time

47 Multi Channel Tanpa monokromator Mendispersikan cahaya dengan panjang gelombang yang sama Mahal Resolusi terbatas

48 Spektrofotometer Pendar Cahaya

49 Terdiri dari: sumber monokromator atau filter sampel monokromator atau filter detektor penguat pembacaan

50

51

52 Bentuk Interaksi Radiasi dengan Materi

53

54 Cara Kerja Instrumen

55 Cara Kerja Spektroskopi Molekular Tampak, UV

56 Schematic of a Double Beam Spectrophotometer Bauer, H.H., Christian, G.D., and O'Reilly, J.E Instrumental Analysis

57 Cara Kerja Spektroskopi Molekular InfraRed (IR)

58 Metode Pada Spektroskopi Molekuler IR

59 Cara Kerja Spektroskopi Pendar Molekular Electronic transition energy level diagram Skoog, Holler and Crouch: Chapter 15, sections 15A-15C

60 Fluorescence Detector Instrumental Analysis by Bauer, Christian and O'Reilly

61 Metode Spektrofotometri Molekular 1.Spektrofotometer Metode absorbansi tinggi Metode absorbansi rendah 2. Titrations 3. Analisis senyawa kompleks Metode variasi kontinu Metode perbandingan mol Metode perbandingan slope 4. Analisis Otomatis dengan Flow Injection Analysis (FIA)

62 Metode Spektroskopi Infrared Analisa Gugus Fungsi Metode Base Line

63 Spektroskopi pendar molekuler Metode pendar Fluor Metode pendar Fosfor

64 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

65 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) IIIIIIIVVVIVII Konsentrasi ( µg/ml) Absorbansi00,0250,0500,200,401,001,4

66 Titrasi Perubahan dalam absorbansi pada larutan dapat digunakan untuk mengikuti perubahan konsentrasi sample selama titrasi Absorbsi berbanding linear dengan konsentasi sample. Sample yang telah dititrasi membuat Plot absorbansi terhadap volume titran akan terdiri dari 2 garis lurus yang saling berpotongan pada satu titik

67 Skoog, Holler and Crouch

68 Titrasi Hukum Bouger dalam Titrasi A = € bc = (V+v)/V € : absorpsivitas ( M -1 cm -1, L μg -1 cm -1 ) b : jarak tempuh optik (cm) c : konsentrasi (M, μg L -1 )

69 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

70 Metode variasi kontinu Skoog, Holler and Crouch

71 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

72 Metode variasi kontinu Skoog, Holler and Crouch

73 Analisis senyawa kompleks Metode perbandingan slope Metode ini digunakan untuk senyawa kompleks lemah dengan asumsi 1.Pembentukan senyawa kompleks dapat dibuat dengan salah satu reaktan berlebih 2.Mengikuti Hukum Beer

74 Analisis senyawa kompleks xM + yL M x L y c m = [M] + x[M x L y ] c L = [L] + y [M x L y ] c m, c L molar konsentrasi analitikal Pada L berlebih maka, [M] << x[M x L y ] Pada L berlebih maka, [L] << y [M x L y ] c m = x[M x L y ] c L = y [M x L y ] Hukum Beer A= € bc = € b[M x L y ] = € b c m /x A= € bc = € b[M x L y ] = € b c L /y Perbandingan dari kedua absorban pada reaktan € b c m /x : € b c L /y = y/x

75 Analisis Otomatis dengan 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

76 Analisis Otomatis dengan Flow Injection Analysis (FIA) Metode Analisis dimana sample dibawa dalam suatu sistem menuju detektor Sample dibentuk dan dialirkan dalam bentuk gelembung udara baru kemudian direaksikan dengan standar, dianalisis oleh detektor. Gelembung udara untuk : 1.Mencegah penyebaran sample yang berlebih 2.Meningkatkan percampuran sample dan bahan reaksi 3.Menghindari dinding saluran 4.Mencegah kontaminasi silang antara sample yang berturut-turut

77 Analisis Otomatis dengan Flow Injection Analysis (FIA) Pemisahan dalam (FIA) dengan Dialisis Liquid extraction Difusi Gas

78 FIA Dialisis Skoog, Holler and Crouch

79 FIA Extraction Skoog, Holler and Crouch

80 Metode Spektroskopi Infrared Identifikasi Gugus Fungsi Frekuensi dapat dijadikan penentu gugus fungsi dengan persamaan : ð= 1/(2πc)√(K/µ)

81 Metode Spektroskopi Infrared Identifikasi Gugus Fungsi Frekuensi dapat dijadikan penentu gugus fungsi, dengan klasifikasi seluruh daerah frekuensi 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) Berdasarkan daerah ulur hidrogen (2,7-3µ), daerah ikatan rangkap 3 (3,7-5,4µ), daerah ikatan rangkap 2 (5,1- 6,5µ),daerah sidik jari (6, 7-14µ). Rata-Rata klasifikasi pada daerah fundamental

82 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.

83 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

84 Spektroskopi pendar molekuler Metode pendar Fluor Radiasi Emisi yang berasal dari konversi internal (IC) S2 ke S1, S1 ke S0 dengan waktu emisi s Berdasarkan pada sifat dan intensitas cahaya teremisi oleh suatu molekul pada transisi tingkat triplet pertama dan tingkat singlet. Analisis senyawa organik dan anorganik dalam jumlah sedikit, dipengaruhi pH, suhu, kadar zat, intensitas cahaya Sifat emisi ditinjau dari frekuensi, waktu hidup, hasil kuantum, dan pola vibrasi untuk analisis kuantitatif.

85 Spektroskopi pendar molekuler Berdasarkan hukum Beer, fraksi cahaya yang ditransmisikan P/Po = ℮ - ε bc Fraksi cahaya yang terabsorbsi menjadi 1-(P/Po) = 1- ℮ - ε bc (Po-P) = Po(1- ℮ - ε bc ) Dikalikan dengan efisiensi kuantum pendar fluor (  ) maka Intensitas pendar fluor (F) F= (Po-P)  =  Po(1- ℮ - ε bc ) Pada larutan encer, cahaya diabsorbsi lemah εbc > 0,05 sehingga F= K  Po(2,3 εbc ) Dengan K, tetapan instrumen

86 Spektroskopi pendar molekuler Metode pendar Fosfor Radiasi Emisi persilangan antar system (ISC), meliputi pembalikan spin elektron, Tingkat triplet ke keadaan dasar (S 0 ) Molekul teridentifikasi pada emisi yang keluar berlangsung dalam waktu cukup lama ( 1-10 s pada medium tegar dan s pada medium fluida. Pendar Fosfor dipengaruhi oleh struktur molekul, ion-ion logam paragmagnetik, molekul-molekul siklik tidak tersubsitusi serta hidrokarbon polisiklik mengandung subsituen –CH3, -NH2, -OH, -COOH, - OCH3, turuanan benzena dan naftalen

87 Spektroskopi pendar molekuler Berdasarkan hukum Beer, fraksi cahaya yang ditransmisikan P/Po = ℮ - ε bc Fraksi cahaya yang terabsorbsi menjadi 1-(P/Po) = 1- ℮ - ε bc (Po-P) = Po(1- ℮ - ε bc ) Dikalikan dengan efisiensi kuantum pendar fluor (  ) maka Intensitas pendar fluor (F) I= (Po-P)  =  Po(1- ℮ - ε bc ) Pada larutan encer, cahaya diabsorbsi lemah εbc > 0,05 sehingga I= Kc  Po(2,3 εbc ) Dengan Kc, tetapan instrumen

88 Penafsiran hasil spektroskopi INFRAMERAH

89 Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk penafsiran 1.Spektrum harus terselesaikan dan intensitas cukup memadai. 2.Spektrum diperoleh dari senyawa murni. 3.Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga pita yang teramati sesuai dengan frekuensi atau panjang gelombangnya.kalibrasi 4.Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika dalam bentuk larutan, maka konsentrasi larutan dan ketebalan sel harus ditunjukkan.

90 Komponen grafik Transmitans % menyatakan banyaknya intensitas cahaya yang kembali ke detektor Wavenumber menyatakan panjang gelombang yang dipancarkan (cm -1 ) baseline peak

91 CH 3 COOH

92

93 Analisis Kualitatif dengan Inframerah Daerah ulur hidrogen. ( 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 ( 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.

94 Pengaruh Ikatan Hidrogen

95 The broad intense absorption band seen here is characteristic of a carboxylic acid dimer CH aliphatic assymmetric stretch CH aliphatic symmetic stretching vibrational band Absorption in this region is due to CH3. Note the weak band just below This is the methyl bending vibrational band Due to coupling of the in-plane OH bending and CO stretching of the dimer OH out-of-plane bending of the dimer. The compound is octanoic acid

96 3350 – frekuensi vibrasi stretching OH frekuensi vibrasi stretching CH alifatik asimetris (intensitas kurang dari 2860 adalah frekuensi vibrasi stretching simetris Karakteristik penyerapan CH Penyerapan CO Senyawa tersebut adalah cyclohexanol.

97 Analisis kuantitatif pada inframerah Hukum Beer menyatakan bahwa absorbansi cahaya berbanding lurus dengan dengan konsentrasi dan ketebalan bahan/medium. Yakni A = ε c l Dari persamaan tersebut dapat dicari konsentrasi zat.

98 Penafsiran Spektroskopi ULTRAVIOLET

99 Komponen Grafik

100

101

102 Contoh

103 Once the spectrometer has collected data from sample exposure to the UV beam, the data is transmitted to an attached computer which processes the intensity/wavelength data to produce an absorbance spectrum. UV-Visible spectra are displayed like the one below for isoprene, with the wavelength increasing from left to right and the intensity of absorption plotted on the vertical axis: lmax shown above at 222 nm indicates the wavelength of maximum absorption of isoprene, caused by the p-p* transition within the conjugated system present in the molecule. lmax can sometimes be used to identify particular organic functionality, i.e. differentiate between dienes and trienes for example. The p-p* transition of isoprene is illustrated below: (next)

104 Analisis

105 Why do spectra appear as a broad band instead of a sharp, narrow peak? When a molecule is exposed to light of sufficient energy to promote an electron from its ground state to an excited state, the excess energy has to be lost in order for the molecule to return to the ground state (it's preferred state). Instead of a single available energy level for the electron to go into, there are in fact many vibrational/rotational levels that can accomodate the electron. This large number of available levels produces broad bands, rather than narrow peaks. See below:

106

107 Penafsiran Spektroskopi PENDAR-FLUOR

108

109 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


Download ppt "SPEKTROSKOPI MOLEKULAR. Spektroskopi Spektroskopi molekuler adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi Metode."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google