Hai

1. Infra-Red (IR) Spektroscopy

2. Tinjauan umum
Transisi vibrasi dan rotasi berhubungan dengan daerah
13000 – 675 / cm. Dan pada IR 650 -4000/cm
Untuk dapat mengabsorbsi, molekul harus memiliki
perubahan momen dipol sebagai akibat dari vibrasi.
Contoh senyaw Tidak memilki perubahan momen
dipol : O2, N2.
Radiasi-IR terbatas pada perubahan energi setingkat
molekul.
Spektrum absorbsi dibuat dengan bilangan gelombang
(sumbu x) dan % transmitan (sumbu y).
Spektroskopi-IR digunakan untuk penentuan struktur
(khususnya organik) juga untuk analisis kuantitatif.

3. Spektrum Infra Merah (IR)

5. Spektrum IR
Pengukuran serapan IR oleh suatu molekul sebagai fungsi dari
frekuensi (bil. Gelombang)
Alat: Spektrofotometer IR
Hasil: Spektra IR
Sinar IR : Sir William Herschell (1800)
Daerah IR : 0,75 – 300 m atau 13000 – 33 cm-1
()
Pengukuran lazim : 2,5 – 15 m atau 4000 – 667 cm-1
NO Daerah IR Rentang ,
m
Rentang bil
gel, cm-1
1 Dekat 0,75 – 2,5 13.000 – 4000
2 Pertengahan 2,5 – 50 4.000 – 200
3 Jauh 50 - 100 200 - 10
Pembagian daerah IR
Teknik: Spektrofotometri IR
(transisi
vibrasional)
(transisi
(transisi vibrasional +
rotasional)
Transisi karena serapan infra merah
berkaitan dengan perubahan-
perubahan vibrasi dalam molekul.

6. Perubahan Momen Dwi
Kutub
 Supaya molekul dapat menyerap
energi infra merah, maka
gerakan vibrasi atau rotasinya
harus disertai perubahan momen
dwi kutub / dipole.
 Oksigen memiliki
keelektronegatifan sehingga NO
merupakan molekul yang dipole.
Jadi muatan (+) dan (-) terpisah
 Jika frekuensi sinar tepat sama
dengan salah satu natural
vibrational frequency dari
molekul, maka sinar akan
diserap  perubahan amplitudo
vibrasi dari molekul.

7. Vibrasi molekuler
 Posisi relatif suatu atom dengan atom lainnya
dalam suatu molekul selalu berubah-ubah
akibat dari gerakan vibrasi.
 Untuk molekul dwi-atom atau tri-atom, vibrasi
berhubungan dengan energi absorbsi, namun
untuk poliatom, vibrasi tidak mudah
diperkirakan karena banyaknya pusat vibrasi
yang berinteraksi.
 Vibrasi molekul ada 2:
1. Vibrasi ulur (stretching)
2. Vibrasi Tekuk (bending vibrations)  scisoring
(v. gunting), rocking (v. Goyang), wagging (v.
Kibasan), dan twisting (v. Pelintir).

8. Vibrasi ulur (streching)
Pada vibrasi ini terjadi perubahan terus menerus
dari jarak antara 2 atom didalam suatu molekul
(konstanta vibrasi antara dua atom sepanjang
sumbu ikatan).
Contoh : -CH3, -CH2-, -NO2, -NH2, dan anhidrida.
Simetri
(~ 2853 /cm)
Tak Simetri
(~ 2926 /cm)

9. Vibrasi Tekuk (bending vibration)
 Terjadi perubahan sudut antara dua
ikatan kimia. Ada 2 bidang :
a. Tekuk dalam bidang (in-plane bending)
 v. Scissoring dan v. Rocking
b. Tekuk keluar dalam bidang (out-of-
plane)  v. wagging dan v. Twisting
 Keempat vibrasi tersebut hanya mungkin
bagi molekul yang memiliki lebih dari dua
atom.

10. (~ 720 /cm)
(~ 1250 /cm)
(~ 1450 /cm)
(~ 1250 /cm)

11. Scissoring
Rocking
Wagging
Twisting

12. Frekuensi Vibrasi (... 1)
 Jika ikatan antara pasangan atom ibarat
pegas, berdasar hukum Hook :
2
1
2
1 )
(
2
1
2
1
m
m
m
m
k
k
Vm







k = tetapan gaya
untuk ikatan kimia,
m1 dan m2 = massa
dari atom-atom
Berdasarkan tinjauan secara mekanika kantum, maka
energi vibrasi itu adalah “quantisized”. Sehingga energi
potensial molekul yang bervibrasi:
u
k
h
E


2
)
2
1
( 

Jadi energi vibrasi molekul hanya dapat memiliki
nilai-nilai tertentu saja.
m
hV
E )
2
1
( 
 

13. Teori vibrasi molekul
Dasar: Hk. Hooke --------- Osilator Harmonis
Benda yang melakukan
vibrasi harmonis
F = - k x ----------> vibrasi harmonis
Contoh : vibrasi ulur
m
k
m



2
1
1


Frekuensi vibrasi
harmonis
Di mana m = frekuensi, = periode, k = tetapan
gaya, m = massa

14. Teori vibrasi molekul
Untuk 2 massa, m1 dan m2:
m ------  (massa tereduksi)
m1. m2
 =
m1 + m2
1 k 1 k(m1 +m2)
Vm = =
2  2 m1 + m2
Bila molekul menyerap s. IR, maka perubahan energi vibrasinya,
C = kec. Cahaya= 3.1010
cm/det ;
m = massa (gram)
K = tet. Gaya (dyne/cm ;
= bil. Gelombang (cm-1
)

15. Teori vibrasi molekul

16. Teori vibrasi molekul

17. Calculation of stretching
frequencies for different types
of bonds
C = C BONDING
υ = 1/2π (k/µ)
√
K = 10 x 105
dyne/cm
µ = (Mc.Mc) / (Mc+Mc)
= ((12) (12)) / (12 + 12)
= 6
υ = 4,12 (10 x 10
√ 5
/6)
= 1682/cm (calculated)
υ = 1650/cm
(eksperimental)
C - H
BONDING
υ = 1/2π (k/µ)
√
K = 5 x 105
dyne/cm
µ = (Mc.Mc) / (Mc+Mc)
= ((12) (1)) / (12 + 1)
= 0,923
υ = 4,12 (5 x 10
√ 5
/0,923)
= 3032/cm (calculated)
υ = 3000/cm
(eksperimental)

18. Frekuensi vibrasi ( ... 2)
 Setiap jenis ikatan kimia memiliki frekuensi vibrasi
berbeda, dan jenis ikatan kimia yang sama juga
berbeda frekuensi vibrasinya jika diikat oleh
senyawa yang berlainan karena lingkungan berbeda.
 Tidak ada molekul yang berbeda strukturnya yang
memiliki pola absorbsi-IR atau spektrum-IR yang
sama (fingerprint spectrum)

20. 02
IR SPECTROSCOPY

21. 03
Learning
Outcomes
01.
02. Describe the work principle of IR spectroscopy
Describe the function of part in IR
spectroscopy instrumentation

22. 04

23. 05
The IR source consists of an
inert solid that is electrically
heated to a temperature of
1500-2200 K. This source
produces continuous radiation
whose maximum intensity at
this temperature is between
5000-5900 cm-1.
a. Nernst Glower
b.Globar
c. Kawat nikrom
a
b
c
1.IR Source

24. 06
Interferometer
Involves taking a beam of light and
splitting it into two equal halves using
what's called a beam-splitter (also
called a half-transparent mirror or
half-mirror).One of the beams (known
as the reference beam) shines onto a
mirror and from there to a screen,
camera, or other detector. The other
beam shines at or through something
you want to measure, onto a second
mirror, back through the beam
splitter, and onto the same screen.
2. Interferometer

25. 07
Cells usually
have an inlet and
outlet with a tap
to activate the
cell to facilitate
filling with the
gas to be
analyzed.
Sample containers with a
radiation beam length of
less than 1 mm are
usually made into a thin
layer between two pieces
of compounds that are
transparent to infrared
radiation (NaCl, CaF2,
CoI) or a solution can
also be made which is
then put into the solution
cell.
The sample
container has a
radiation beam of
less than 1mm.
Samples in solid
form can be made
into pellets, pastes,
thin layers using KBr
and NaCl
3. Sample
Gas
Liquid
Solid

26. 08
The detector on an infrared
spectrophotometer is a tool that can
measure or detect radiation energy due to
the influence of heat.
There are three types of detectors,
1.Pyroelectric transducers
Crystal coating of pyroelectric
material Insulator Triglycine sulfate
2. Photoconducting
Thin layer of semiconductor material
(lead sulfide or MCT)
3. Thermocouples
The metal plate is connected by a wire
bridge
4. Detector

27. 09
IR SPECTROSCOPY
QUIZ

28. 10
Scheme

29. Terima Kasih

30. Cara Vibrasi Molekul
Berapakah vibrasi fundamental dari suatu
molekul
1. Untuk molekul linear
Vibrasi fundamental = 3n - 5
n = banyaknya atom
Misal: CO2  O = C = O
2. Untuk molekul tidak linear
= 3n – 6
Dapat terjadi penyimpangan jika:
a. Vibrasi tersebut tidak disertai dengan perubahan
netto moment dwi kutub
b. Energi dari 2 jenis vibrasi fundamental adalah identik
 1 puncak serapan saja
c. Intensitas serapan vibrasi fundamental sangat kecil
sehingga tidak terdeteksi oleh alat
d. Energi suatu jenis vibrasi fundamental terletak di 

31. Penyerapan Sinar Infra Merah (IR)
oleh molekul
 Jika energi sinar –IR diserap oleh molekul, maka energi sinar
tersebut akan menyebabkan transisi tingkat energi vibrasi
molekul dari tingkat yang rendah ke yang lebih tinggi.
 Tetapi transisi terjadi jika:
 Energi sinar infra merah tersebut = ∆E dari kedua tingkat
energi vibrasi yang bersangkutan.
 Vibrasi yang berubah tingkat energinya itu menyebabkan
perubahan netto momen dwikutub.
Av3
Av2
Av1
Energi yang diperlukan
untuk transisi dari Av0
ke Av1= Av1 – Av2
sama dengan Av2 – Av3.

32. Instrumentasi Spektro-IR
(...1)
 Komponen dasar spektro-IR sama dengan UV-
Visibel, namun sumber radiasi, detektor, dan
komponen optiknya sedikit berbeda.
 Umumnya alat IR menggunakan berkas ganda
yang dirancang ebih sederhana daripada
berkas tunggal.
 Temperatur dan kelembaban (max. 50 %) ruang
harus dikontrol.
 Kelembaban tinggi mengakibatkan permukaan
prisma dan sel alkali-halida akan jadi suram
 Perubahan suhu berpengaruh pada ketepatan
dan kalibrasi λ

33. Interpretasi Spektrum
(...pengantar)
 Spek tro-IR menentukan posisi dan ukuran
relatif absorbsi atau puncak serapan.
 Spektrum IR menggambarkan hubungan
intensitas absorbsi (% T) dengan bilangan
gelombang (cm-1
).
 Untuk mempermudah interpretasi dapat
digunakan bagan korelasi dan tabel
 Kuat lemahnya intensitas puncak dinyatakan
dengan huruf S (strong = kuat), M (medium =
sedang), dan W (weak = lemah)

36. Latihan Soal
 Tentukan gugus-gugus fungsi yang terdapat
dalam spektra-IR berikut dan tentukan struktur
molekul sampel yang memberikan spektra-IR
sebagai berikut :