Dasar-Dasar Spektroskopi Teori Ikatan ANFISKO Dasar-Dasar Spektroskopi Teori Ikatan Dr. Fauzan Zein M., M.Si., Apt.

MATERI KULIAH ANFISKO MATERI UTS 1 Pendahuluan, Dasar-dasar Spektroskopi, Teori Ikatan 2 Spektrofotometri ultraviolet & cahaya tampak 3 Spektrofotometri inframerah & FTIR 4 Spektrofluorometri 5 Spektrofotometri Serapan Atom & Emisi Nyala (AAS & FES) 6 Spektroskopi Massa 7 Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR)

MATERI KULIAH ANFISKO MATERI UAS 8 Dasar-dasar pemisahan analitik (Kromatografi), UKS 9 Kromatografi Cair Kinerja Tinggi 10 Kromatatografi Gas 11 KLT-Densitometri 12 Elektroforesis (Gel & Kapiler) 13 Elektroanalisis 1 14 Elektroanalisis 2

PUSTAKA Skoog holler crouch, Principles of Instrumental Analysis 6th edition, 2007. Silverstein, Spectrometric Identification of Organic Compunds 7th ed, 2005. UV and IR Spectra Pharmaceutical Substances, 2002 Mass Spectrometry Principles and Applications 3rd edition Mass Spectrometry Instrumentation, Interpretation, and Applications NMR Spectroscopy in Pharmaceutical Analysis Handbook of Pharmaceutical Analysis by HPLC Basic Gas Chromatography 2009 Analytical ELECTROCHEMISTRY, 3rd ed Capillary Electrophoresis; Principles, Practices and Applications, 1992 Dll.

DASAR-DASAR SPEKTROSKOPI

METODE ANALISIS KIMIAWI - Reaksi kimia INSTRUMENTAL Interaksi energi vs materi Besaran ukur Instrumen Sistem Pembacaan

METODE ANALISIS INSTRUMENTAL Energi INTERAKSI Materi Besaran Ukur INSTRUMEN Sistem Pembacaan

Gelombang Elektromagnetik

Spektrum REM

Spektrum REM

Interaksi Energi vs Materi

Interaksi Energi vs Materi

Absorpsi & Emisi

Absorpsi & Emisi

Absorpsi

Hukum Lambert-Beer

TEORI IKATAN Spektrofotometri uv & vis

Orbital Molekul Utk Ikatan Kovalen Orbital Anti Ikatan Orbital Ikatan

Orbital Molekul Orbital atom setengah isi pada tiap atom mengalami tumpang-tindih (overlap) untuk membentuk orbital baru (orbital molekul) yang berisi dua elektron dari kedua atom. Pada kasus dua atom hidrogen, masing-masing atom mempunyai satu elektron dalam orbital 1s. Atom-atom hidrogen ini akan membentuk orbital baru di sekitar kedua inti hidrogen.

Kedua elektron sangat mungkin ditemukan di orbital molekul ini – dan tempat yang paling mungkin untuk menemukan elektron adalah di daerah yang berada diantara garis dua inti.

Molekul dapat terbentuk karena kedua inti atom tarik-menarik dengan kuat dengan pasangan elektron. Ikatan yang paling sederhana ini disebut ikatan sigma – suatu ikatan sigma adalah ikatan dimana pasangan elektron paling mungkin ditemukan pada garis diantara dua inti.

Orbital molekul kedua terbentuk, tetapi dalam banyak kasus (termasuk molekul hidrogen) orbital ini kosong, tidak terisi elektron. Orbital ini disebut sebagai orbital anti-ikatan. Orbital anti-ikatan mempunyai bentuk dan energi yang sedikit berbeda dari orbital ikatan.

Diagram menunjukkan bentuk-bentuk dan tingkat energi relatif dari berbagai orbital atom dan orbital molekul ketika dua atom hidrogen dikombinasikan.

Ketika orbital ikatan terbentuk, energinya menjadi lebih rendah daripada energi orbital atom asalnya (sebelum berikatan). Energi dilepaskan ketika orbital ikatan terbentuk, dan molekul hidrogen lebih stabil secara energetika daripada atom-atom asalnya. Sedangkan, suatu orbital anti-ikatan adalah kurang stabil secara energetika dibanding atom asalnya.

Stabilnya orbital ikatan adalah karena adanya daya tarik-menarik antara inti dan elektron. Dalam orbital anti-ikatan daya tarik-menarik yang ada tidak ekuivalen  sebaliknya, terjadi tolakan  peluang menemukan elektron diantara dua inti sangat kecil – bahkan ada bagian yang tidak mungkin ditemukan elektron diantara dua inti tersebut. Sehingga tak ada yang menghalangi dua inti untuk saling menolak satu sama lain.

Orbital anti-ikatan dalam ikatan rangkap dua Ikatan ini dibentuk oleh tumpang-tindih diantara sisi-sisi orbital-p masing-masing atom karbon yang setengah isi. Dua bentuk merah yang ditunjukan pada diagram adalah bagian dari orbital ikatan pi yang sama.

Menurut teori orbital molekul, jika terjadi tumpang-tindih diantara dua orbital atom, pasti diperoleh dua orbital molekul. Orbital yang kedua adalah orbital pi anti-ikatan – dan kita tak pernah mendapatkannya pada keadaan normal. Orbital pi anti-ikatan (seperti orbital sigma anti-ikatan) berada pada tingkat energi yang lebih tinggi daripada orbital ikatan. Kedua elektron pada ikatan pi ditemukan dalam orbital pi ikatan.

Energi relatif dari berbagai macam orbital Orbital non-ikatan mengandung elektron pasangan bebas, contohnya pada atom O, N, halogen  sangat stabil, mengisi orbital

Pada saat sinar melewati suatu senyawa, sebagian energi dalam sinar mendorong salah satu elektron dari orbital ikatan atau non-ikatan ke salah satu orbital anti-ikatan. Perbedaan energi diantara tingkat-tingkat energi ini menentukan frekuensi (atau panjang gelombang) sinar yang diserap, dan perbedaan energi itu akan berbeda pada tiap senyawa. Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian lain.

Ikatan rangkap dua pada etena Etena mengandung ikatan rangkap dua sederhana antara dua atom karbon, tetapi dua bagian ikatan ini berbeda. Bagian pertama adalah ikatan sigma sederhana yang terbentuk dari tumpang-tindih antar ujung-ujung orbital pada tiap atom karbon, dan bagian lain disebabkan oleh tumpang-tindih sisi-sisi orbital-p masing-masing karbon.

. . . menghasilkan ikatan pi yang umum Pembentukan ikatan pi – dimana dua orbital-p bertumpang-tindih pada sisi-sisinya: . . . menghasilkan ikatan pi yang umum

Konjugasi Ikatan rangkap dua terkonjugasi pada buta-1,3-diena Orbital molekul mirip dua molekul etena digabung menjadi satu. Ikatan sigma terbentuk oleh tumpang-tindih pada ujung-ujung orbital atom karbon dan hidrogen. Akan tersisa orbital-p pada tiap atom karbon.

Gambar menunjukan salah satu dari orbital molekul. Orbital-p yg tersisa akan saling tumpang-tindih pada sisi-sisinya – semuanya! Suatu sistem delokalisasi ikatan pi terbentuk, sama dengan kasus benzena Gambar menunjukan salah satu dari orbital molekul.

Interaksi dari dua ikatan rangkap dua untuk menghasilkan sistem delokalisasi elektron pi pada keempat atom disebut sebagai konjugasi. Konjugasi dalam konteks ini dapat diartikan "bergabung bersama". Ikatan rangkap dua terkonjugasi dapat dijumpai pada molekul yang mengandung lebih dari satu ikatan rangkap dua, yaitu dengan adanya ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal yang berselang-seling.

Terkonjugasi Tdk Terkonjugasi

Perluasan Delokalisasi ikatan rangkap dua terkonjugasi Anilin/fenilamin dan Fenol Delokalisasi tidak terhenti pada cincin saja  meluas ke atom nitrogen dan oksigen.

Pada fenilamin, ada satu pasangan elektron bebas pada atom nitrogen yang dapat bertumpang-tindih dengan elektron cincin  terjadi delokalisasi yang melibatkan cincin dan nitrogen

Feniletena (stirena) dan Benzaldehida Terdapat ikatan rangkap dua dalam gugus samping, kemudian suatu ikatan tunggal, dan cincin yang terdelokalisasi.

Pada feniletena, ikatan rangkap dua dan elektron cincin akan bertumpang-tindih untuk membentuk sistem delokalisasi (meluas)

Delokalisasi dapat meluas dalam suatu molekul : 1. Ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal yang berselang-seling – tidak hanya antara karbon dan karbon, tetapi termasuk C=O, C=N, N=N, N=O. Ikatan rangkap tiga karbon-karbon dapat juga dilibatkan seperti ikatan rangkap dua karbon-karbon

2. Cincin benzena 3. Dimungkinkan melibatkan pasangan elektron bebas pada nitrogen atau oksigen

Panjang gelombang sinar UV atau sinar tampak yang diserap oleh senyawa organik tergantung pada besarnya jangkauan delokalisasi dalam molekul.

Transisi Elektronik

Spektrum Pita

Contoh Spektrum UV

Syarat terjadinya absorpsi radiasi uv-vis oleh senyawa Adanya gugus kromofor 1. aromatik (ikatan rangkap terdelokalisasi) 2. ikatan rangkap terkonjugasi 3. ikatan rangkap tiga B. Ausokrom Gugus fungsi yang memiliki pasangan elektron bebas, terikat langsung pada sistem konjugasi  perluasan delokalisasi

KROMOFOR

AUSOKROM

Thank You ! Dr.Fauzan Zein M., M.Si., Apt.