Modul Ajar Biologi Kelas 11 Fase F Kurikulum Merdeka [abdiera.com]
kel-07-spektrometrimolekular.ppt
1. Oleh:
Chandra Paska Bakti (0806460420)
David Adiprakoso (0806460446)
Ester Kristin (0806460471)
Republik Daudi Parthu (0806460585)
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
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
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. 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. 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
11.
12. 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
13. 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
17. Instrumen Spektroskopi Secara Umum
• Dengan sumber cahaya apapun, spektrometer
terdiri atas sumber sinar, prisma, sel sampel,
detektor dan pencatat.
24. Instrumentasi Spektroskopi IR
• Sumber Radiasi
- Nerst Glower
• Daerah Cuplikan/Sampel
• Monokromator
– Prisma garam batu
• Detektor
- Detektor termal
• Signal Prosessor dan Readout
51. 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
52. 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)
I II III IV V VI VII
Konsentrasi
( µg/ml)
0 5 10 40 80 200 280
Absorbansi 0 0,025 0,050 0,20 0,40 1,00 1,4
53. 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
55. 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)
56. 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
58. 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
60. 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
61. Analisis senyawa kompleks
xM + yL MxLy
cm = [M] + x[MxLy]
cL = [L] + y [MxLy]
cm, cL molar konsentrasi analitikal
Pada L berlebih maka, [M] << x[MxLy]
Pada L berlebih maka, [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
Perbandingan dari kedua absorban pada reaktan
€b cm /x : €b cL /y = y/x
62. 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
63. 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
64. Analisis Otomatis dengan Flow
Injection Analysis (FIA)
Pemisahan dalam (FIA) dengan
Dialisis
Liquid extraction
Difusi Gas
68. 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
69. 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.
70. 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
71. Spektroskopi pendar molekuler
Metode pendar Fluor
Radiasi Emisi yang berasal dari konversi internal (IC) S2 ke
S1, S1 ke S0 dengan waktu emisi 10-7-10-9 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.
72. Spektroskopi pendar molekuler
Berdasarkan hukum Beer, fraksi cahaya yang ditransmisikan
P/Po = ℮-εbc
Fraksi cahaya yang terabsorbsi menjadi
1-(P/Po) = 1- ℮-εbc
(Po-P) = Po(1- ℮-εbc )
Dikalikan dengan efisiensi kuantum pendar fluor () maka
Intensitas pendar fluor (F)
F= (Po-P) = Po(1- ℮-εbc )
Pada larutan encer, cahaya diabsorbsi lemah εbc > 0,05
sehingga
F= K Po(2,3 εbc )
Dengan K, tetapan instrumen
73. Spektroskopi pendar molekuler
Metode pendar Fosfor
Radiasi Emisi persilangan antar system (ISC),
meliputi pembalikan spin elektron, Tingkat triplet ke
keadaan dasar (S0)
Molekul teridentifikasi pada emisi yang keluar
berlangsung dalam waktu cukup lama ( 1-10 s pada
medium tegar dan 10-4-10-3 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
74. Spektroskopi pendar molekuler
Berdasarkan hukum Beer, fraksi cahaya yang ditransmisikan
P/Po = ℮-εbc
Fraksi cahaya yang terabsorbsi menjadi
1-(P/Po) = 1- ℮-εbc
(Po-P) = Po(1- ℮-εbc )
Dikalikan dengan efisiensi kuantum pendar fluor () maka
Intensitas pendar fluor (F)
I= (Po-P) = Po(1- ℮-εbc )
Pada larutan encer, cahaya diabsorbsi lemah εbc > 0,05
sehingga
I= Kc Po(2,3 εbc )
Dengan Kc, tetapan instrumen
76. 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.
4. Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika
dalam bentuk larutan, maka konsentrasi larutan
dan ketebalan sel harus ditunjukkan.
77. Komponen grafik
• Transmitans % menyatakan banyaknya intensitas cahaya yang kembali ke detektor
• Wavenumber menyatakan panjang gelombang yang dipancarkan (cm-1)
baseline
peak
Mat h C
omposer 1. 1. 5
ht t p: / / w
w
w
. mat hcomposer . com
%T =
intensitas
intensitas orisinil
x 100
80. 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.
92. • 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
