Spektroskopi IR Dalam Penentuan Struktur Molekul Organik 08.30 Posted by ferry
Spektrofot Spek trofotometri ometri inframe inframerah rah lebih lebih bany banyak ak diguna digunakan kan untuk untuk identi identifikasi fikasi suatu senyaw senyawaa melalui mel alui gug gugus us fun fungsi gsiny nya. a. Unt Untuk uk kep keperlu erluan an elu elusid sidasi asi stru struktu ktur, r, dae daerah rah den dengan gan bil bilang angan an gelombang 1400 – 4000 cm -1 yang berada dibagian kiri spektrum !, merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus-gugus fungsional, yang merupakan absorbsi dari "ibrasi ulur. Selan#utnya daerah yang berada disebelah kanan bilangan gelombang 1400 cm 1
sering kali sangat rumit karena pada daerah ini ter#adi absorbsi dari "ibrasi ulur dan "ibrasi
tekuk, namun setiap senyawa organik memiliki absorbsi yang kharakteristik pada daerah ini. $leh karena itu bagian spektrum ini disebut daerah sidik#ari %fingerprint region&. Saat ini ada dua macam instrumen yaitu spektroskopi ! dan '(! %'urier (ransformation nfra !ed&. '(! '( ! lebi lebih h sen sensiti sitiff dan aku akurat rat mis misalka alkan n dap dapat at mem membed bedaka akan n ben bentuk tuk cis dan trans, ika ikatan tan rangkap terkonyugasi dan terisolasi dan lain-lain yang dalam spektrofotometer ! tidak dapat dibedakan.
)aerah *ugus 'ungsi dan Sidik +ari
Selanjutnya juga dapat diketahui daerah-daerah vibrasi vibrasi dari masing-masing ikatan yang yang dimiliki oleh senyawa senyawa organik dapat dilihat pada Gambar. dibawah dibawah ini.
)alam menginterpretasi suatu spektrum ! senyawa hasil isolasisintesis, fokus perhatian dipusatkan kepada gugus fungsional utama seperti karbonil %$&, hidroksil %$-/&, nitril % & dan lain-lain. Serapan - tunggal dan -/ sp tidak perlu terlalu dipusingkan karena hampir semua senyawa organik mempunyai serapan pada daerah tersebut. 2erikut panduan dalam menganalisis spektrum ! suatu senyawa organik3 1. erhatikan, apakah ada gugus karbonil %$& pada daerah 1560-1700 cm -1 yang puncaknya ta#am dan sangat karakteristik. 6. 2ila ada gugus karbonil, maka perhatikan kemungkinan gugus fungsional berikut, #ika tidak ada maka dilan#utkan pada langkah . a.
Asam karboksilat akan
memunculkan serapan $/ apda daerah 800-00 cm -1
b. 9mida akan memberikan serapan -/ yang ta#am pada daerah sekitar 800 cm -1 c.
:ster akan memunculkan serapan -$ ta#am dan kuat pada 100-1000 cm-1
d. 9nhirida akan memunculkan serapan $ kembar pada 1510 dan 1;70 cm-1. e.
9ldehida akan memunculkan -/ aldehida intensitas lemah ta#am pada 6580-6;80 cm-1 baik yang simetri maupun anti-simetri
f.
. 2ila serapan karbonil tidak ada maka3 1. U#ilah alkohol %-$/&, dengan memperhatikan adanya serapan yang melebar %khas sekali& pada 800-00 cm-1 %dikonformasi dengan asam karboksilat& dan diperkuat dengan serapan -$ pada sekitar 100-1000 cm-1 6. U#ilah amina %-/&, dengan memperhatikan adanya serapan medium pada sekitar 800 cm-1 %dikonformasi dengan amida& . U#ilah eter %-$&, dengan memperhatikan serapan pada 100-1000 cm-1 %dikonformasi dengan alkohol dan ester& 4. katan alkena dan aromatis. Untuk alkena serapan akan muncul pada 1780 cm-1, sedangkan untuk aromatis sekitar 1780-1480 cm-1. Serapan -/ alifatik alkena akan muncul di bawah 000 cm-1, sedangkan -/ "inilik ben=ena akan muncul di atas 000 cm-1
8. katan > alkuna akan muncul lemah ta#am pada 6180 cm-1, sedangkan > nitril medium dan ta#am akan muncul pada 6680 cm-1 7. *ugus nitro $6, memberikan serapan kuat sekitar 1700-1800 cm-1 dari anti-simetris dan #uga pada 1?0-100 cm-1 untuk simetris ;. 2ila informasi 1 sampai 7 di atas tidak ada maka dugaan kuat spektrum ! adalah dari senyawa hidrokarbon.
http://www.ilmukimia.org/2013/07/spektroskopi-inframerah-ir.html
IDENTIFIKASI SENYAWA ORGANIK II: METODE SPEKTROSKOPI UV DAN IR Emille Ilmansyah 'omments
1:17 P
201!" #imia" $o%em&er" Pengetahuan
$o
Selain analisis kualitatif menggunakan uji reaksi yang spesifik terhadap gugus-gugus fungsi dalam senyawa organik, metode lain yang dapat digunakan adalah metode spektroskopi. Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Spektroskopi
umumnya
digunakan
dalam
kimia
fisik
dan
kimia
analisis
untuk
mengidentifikasi suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat untuk merekam spektrum disebut spektrometer. Dalam postingan ini, akan dibahas mengenai prinsip dasar metode spektroskopi, jenis dan cara penentuan struktur senyawa organik menggunakan metode spektroskopi.
Prinsip Dasar
•
Hukum Planck, menjelaskan bahwa suatu energi foton sebanding dengan frekuensi cahaya, berbanding lurus dengan kecepatan cahaya dan berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya yang dilalukan.
•
Hukum Lambert-Beer, menjelaskan bahwa intensitas cahaya yang diserap oleh suatu medium (absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasi dan tebal medium yang menyerap cahaya tersebut. Absorbansi juga merupakan kebalikan dari persen transmitansi (persen cahaya yang diteruskan.
!enis-!enis "etode Spektroskopi •
Spektroskopi Ultraviolet (UV) # $eadaan energi elektronik Digunakan untuk ---- molekul konjugasi, gugus karbonil, gugus nitro
•
Spektroskopi Inframerah (IR) # keadaan energi %ibrasi Digunakan untuk ---- gugus fungsional, struktur ikatan
•
Spektroskopi Resonansi a!net Inti ("R) # keadaan spin inti Digunakan untuk ---- bilangan, tipe dan posisi relatif dari proton (inti hidrogen dan inti karbon-&'
Spektroskopi assa (S) # Penembakan elektron berenergi tinggi
•
Digunakan untuk ---- mengetahui berat molekul, keberadaan nitrogen, halogen
Spektroskopi ltra%iolet () *adiasi ultra%iolet merupakan radiasi elektromagnetik terhadap panjang gelombang yang lebih pendek dari daerah dengan sinar tampak, namun lebih panjang dari sinar-+ yang kecil dan dinamai ultra%iolet karena frekuensinya lebih tinggi dar ipada sinar ungu (%iolet. *adiasi ) dapat dibagi menjadi#
.
ampir ) (panjang gelombang # '-/ nm
!.
) %akum (panjang gelombang # /-& nm.
ntuk keperluan penentuan struktur, spektroskopi ultra%iolet memiliki kemampuan untuk mengukur jumlah ikatan rangkap atau konyugasi aromatik didalam suatu molekul. Daerah panjang gelombang dari spektrum ultra %iolet berkisar / - 0 nm. Penyerapan sinar ultra %iolet oleh suatu molekul akan menghasilkan transisi diantara tingkat energi elektronik
molekul
tersebut.
Prinsip kerja spektrofotometer )-)is adalah interaksi yang terjadi antara energi yang berupa sinar monokromatis dari sumber sinar dengan materi yang berupa molekul. 1esar energy yang diserap tertentu dan menyebabkan elektron tereksitasi dari keadaan dasar ke
keadaan tereksitasi yang memiliki energi yang lebih tinggi. Serapan tidak terjadi seketika pada daerah ultra%iolet-%isible untuk semua struktur elektronik, tetapi hanya pada sistemsistem terkonjugasi, struktur elektronik dengan adanya ikatan phi dan nonbonding electron.
(lat )pektrometer *ltra%iolet
)kema #er+a )pektrometer ,erkas ana Double Beam/ Dual Beam
2ransisi tersebut terjadi pada orbital ikatan atau pasangan elektron bebas dengan orbital anti ikatan. Sistem (gugus atom yang menyebabkan terjadinya absorbsi cahaya disebut kromofor. 2ransisi elektronik yang mungkin terjadi secara teoritis diberikan pada gambar (Pa%ia et al, /3.
Auksokrom dengan pasangan elektron bebas ditandai sebagai n memiliki transisinya sendiri, seperti halnya transisi pada ikatan pi aromatik. 1agian molekul yang dapat menjalani transisi elektron tersebut dapat disebut sebagai kromofor sejak transisi t ersebut menyerap radiasi elektromagnetik (cahaya. 2ransisi elektronik molekul yang terjadi diantaranya#
#$
•
#
→
•
%
→
•
n
→
•
n
→
•
aromatic %
%$
#$ %$ aromatic %$
→
Sebagai tambahan, transisi elektronik juga memiliki nama sesuai ikatan yang berkaitan. Pita
transisi
(bands
tersebut
diantaranya#
•
R-ban& dari bahasa !erman radikalartig atau radical-like,
•
'-ban& dari bahasa !erman Konjugierte atau konjugasi,
•
B-ban& dari ben4oik
•
-ban& dari etilenik (sistem disarankan oleh A. 1urawoy pada tahun &3' Sebagai contoh, spektrum absorbsi untuk etana menunjukkan sebuah transisi 5 " 5 6 pada panjang gelombang &'7 nm dan untuk air, sebuah transisi n " 56 pada &89 nm dengan koefisien ekstingsi sebesar 9,. 1en4ena memiliki tiga transisi : " :6dari cincin aromatik; dua <-bands pada & dan / nm dan satu 1-band pada /77 nm dengan koefisien ekstingsi berturut-turut 8,, , dan /&7.
)pektrum * untuk olekul ,enena 454
2ransisi elektron lainnya disajikan pada tabel berikut#
Spektroskopi =nframerah (=* Spektrofotometri inframerah lebih banyak digunakan untuk identifikasi suatu senyawa melalui gugus fungsinya. Spektroskopi =nframerah (=* digunakan untuk menentukan struktur, khususnya senyawa organik dan juga untuk analisis kuantitatif. 1ila dibandingkan dengan daerah )-tampak, di mana energi dalam daerah ini dibutuhkan untuk transisi elektronik , maka radiasi inframerah hanya terbatas pada perubahan energi setingkat molekul. ntuk tingkat molekul, perbedaan dalam keadaan %ibrasi dan rotasi digunakan untuk mengabsorbsi sinar infra merah. !adi untuk dapat mengabsorbsi, molekul harus memiliki perubahan momen dipol sebagai sebagai akibat dari %ibrasi. 1erarti radiasi medan listrik yang berubah-ubah akan berinteraksi dengan molekul dan akan menyebabkan
perubahan
amplitudo
salah
satu
gerakan
molekul.
Daerah radiasi spektroskopi =* berkisar pada bilangan gelombang &/-& cm -0, atau panjang gelombang ,9-& >m. umummya daerah radiasi =* terbagi dalam daerah #
•
Dekat# &/-0 cm -&, ',-&,/?& &0 4, ,9-/,7 >m
•
2engah# 0-/ cm -&, ,&/-8?& 0 4, /,7-7 >m
•
!auh# /-& cm -&, 8-' ? & && 4, 7-& >m ntuk keperluan elusidasi struktur, daerah dengan bilangan gelombang &0 @ 0 cm-& yang berada dibagian kiri spektrum =*, merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus-gugus fungsional, yang merupakan absorbsi dari %ibrasi ulur. Selanjutnya daerah yang berada disebelah kanan bilangan gelombang &0 cm-& sering kali sangat rumit karena pada daerah ini terjadi absorbsi dari %ibrasi ulur dan %ibrasi tekuk, namun setiap senyawa organik memiliki absorbsi yang kharakteristik pada daerah ini. leh karena itu bagian spektrum ini disebut daerah sidikjari ( fingerprint region.
Saat ini ada dua macam instrumen yaitu spektroskopi =* dan B2=* ( Fourier Transformation Infra Red . B2=* lebih sensitif dan akurat seperti dapat membedakan bentuk cis dan trans, ikatan rangkap terkonyugasi dan terisolasi dan lain-lain yang dalam spektrofotometer =* tidak
dapat
(lat Fourier Transform IR 6I8
dibedakan.
)kema (lat )pektrometer Inframerah I8
Selanjutnya juga dapat diketahui daerah-daerah %ibrasi dari masing-masing ikatan yang dimiliki oleh senyawa organik dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
1erikut ini ditampilkan contoh spektrum =* dari sejumlah senyawaan organik. Perhatikan puncak-puncak yang khas bagi tiap-tiap gugus fungsi seperti disajikan di tabel sebelumnya.
)pektrum I8 ari 2-,utanol
)pektrum I8 ari ,enonitril
)pektrum I8 ari p-metilfenol p-resol
Pada bahasan selanjutnya, akan dibahas metode spektroskopi selanjutnya, yaitu C"* (proton dan karbon-&' serta spektrometri massa ("S. 1ila ada kekurangan atau pertanyaan,
silahkan
beri
komentar
di
bawah
postingan
ini.
2erima
kasih
Daftar
.
#D
Pustaka
Bessenden, *.!. Bessenden, !.S., &333, Kimia Organik,
!.
art, ., Eeslie, <.F. Da%id, !.., /', Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat, 2erjemahan Suminar Setiati Achmadi,
3.
Pa%ia, D.E., Eampman, G."., $ri4, G.S. )y%yan, !.*. /3. Introduction to Spectroscopy . Sauders Follege. Philadelphia.
#.
Supratman, . /&. Elusidasi Struktur Senyaa Organik. Hidya Padjadjaran. 1andung.
Spektrum absorpsi inframerah dibuat dengan bilangan gelombang pada sumbu $ dan presentase transmitan %&' pada sumbu (. )nergi pada daerah *+ hanya terbatas pada perubahan energi setingkat molekul. ,ntuk tingkat molekul perbedaan dalam keadaan vibrasi dan rotasi digunakan untuk mengabsorpsi sinar inframerah. adi untuk dapat mengabsorpsi molekul harus memiliki perubahan momen dipol sebagai akibat dari vibrasi.
