Prinsip Dasar Spektroskopi IR

33

2.5.1. Prinsip Dasar Spektroskopi IR

Dasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan pada senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar di bawah ini. Gambar 14. Gambaran dua atom yang memiliki vektor listrik dan vektor magnetik Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistem tersebut akan naik. Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu gerak translasi, vibrasi dan rotasi. Bila ikatan bergetar, maka energi vibrasi secara terus menerus dan secara periodik berubah dari energi kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Jumlah energi total adalah sebanding dengan frekwensi vibrasi dan tetapan gaya k dari pegas dan massa m 1 dan m 2 dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi Giwangkara, 2007. Frekuensi vibrasi suatu ikatan dapat dihitung dengan cukup seksama dengan cara yang sama seperti menghitung frekuensi vibrasi sistem pegas dan sebuah bola. Sesuai dengan persamaan hukum Hooke dibawah ini. υ = 1 2 π k m 1 m 2 m 1 + m 2 34 di mana υ = Frekuensi k = Tetapan yang berhubungan dengan kekuatan pegas gaya suatu ikatan m 1, m 2 = Masa dari dua bola atom c = Kecepatan cahaya = 3. 10 10 cmdetik besaran m 1 m 2 m 1 +m 2 dapat dinyatakan sebagai µ, masa tereduksi dari sistem itu Sudjadi, 1985. Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya terjadi peristiwa vibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan yang menghubungkannya. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul tertentu dan biasanya disebut vibrasi finger print 400-2000 cm -1 . Vibrasi molekul dapat digolongkan atas dua golongan besar, yaitu : 1. Vibrasi Regangan Stretching Dalam vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan terdiri dari dua macam, yaitu regangan simetri dan regangan asimetri. Gambar 15. Vibrasi regangan antar atom Giwangkara, 2007 35 2. Vibrasi Bengkokan bending Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar, maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu vibrasi goyangan, guntingan, kibasan, dan pelintiran. Gambar 16. Jenis-jenis vibrasi bengkokan antar atom Giwangkara,2007 Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi molekul sidik jari adalah vibrasi bengkokan, khususnya goyangan rocking, yaitu yang berada di daerah bilangan gelombang 2000 – 400 cm -1 . Karena di daerah antara 4000 – 2000 cm -1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifkasi gugus fungsi. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi regangan. Pada daerah antara 2000 – 400 cm -1 seringkali sangat rumit, karena vibrasi regangan maupun bengkokan mengakibatkan absorbsi pada daerah tersebut. Dalam daerah 2000 – 400 cm -1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi yang unik, sehingga 36 daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari. Berikut ini adalah beberapa senyawa dengan daerah serapannya. Tabel 5. Serapan khas beberapa gugus Gugus Jenis senyawa Daerah serapan C-H Alkana 2850-2960, 1350-1470 C-H Alkena 3020-3080, 675-1000 C-H Aromatic 3000-3100, 675-870 C-H Alkuna 3300 C=C Alkena 1640-1680 C C Alkuna 2100-2260 C=C Aromatic cincin 1500-1600 C-H Alkana 2850-2960, 1350-1470 C-O Alcohol,eter, asam karboksilat, ester 1080-1300 C=O Aldehid, keton, asam karboksilat,ester 1690-1760 O-H Alkohol, fenolmonomer 3610-3640 O-H Alkohol, fenolikatan H 200-3600 lebar O-H Asam karboksilat 500-3000 lebar N-H Amina 3300-3500 C-N Amina 1180-1360 C N Nitril 2210-2260 NO 2 Nitro 1515-1560, 1345-1385 Takeuchi, 2009 Spektra IR informasinya tak sekaya spektra NMR. Namun, spektroskopi IR merupakan satu dari teknik yang paling sering digunakan untuk mendapatkan informasi struktur berbagai tipe senyawa. Keuntungan spektroskopi IR dibanding 37 NMR adalah pengukurannya mudah dan sederhana, dan spektra IR tidak terlalu dipengaruhi oleh kondisi pengukuran.

2.5.2. Instrumentasi Spektrofotometer IR