IR-Raman

SPEKTROSKOPI IR

Review : Senna Prasemmi

Prinsip : antaraksi sinar elektromagnetik dg suatu zat pada daerah panjang gelombang IR. Energi Sinar IR erat hub.nya dg energy transisi elektronik, rotasi, dan khususnya vibrasi. Asumsi : Energi yg diserap/dipancarkan = perubahan energi dalam molekul. Analisis ini hanya cocok untuk molekul yang mengalami perubahan netto momen dipol. 

Syarat agar terjadi absorbsi IR : - Suatu molekul mengalami perubahan netto momen dipol selama vibrasi (hanya molekul yg punya distribusi muatan tak simetris). Terjadi perubahan jarak antara 2 atom pusat pada saat vibrasi, menimbulkan medan listrik yg akan berantaraksi dg medan listrik sinar. Bila frekwensi radiasi = frekwensi vibrasi molekul, terjadi perpindahan energy yg mnyebabkan perubahan amplitudo vibrasi molecular. - Energi radiasi harus = perbedaan energy molekul dalam tingkat dasar dan tingkat eksitasi.  Spesies homonuclear seperti N2, O2, Cl2 dikatakan tidak aktif IR disebabkan tidak terjadinya perubahan netto momen dipol selama vibrasi atau rotasi. Sehinnga spesies ini tidak dapat menyerap IR.  Macam-macam vibrasi : 1. Stretching (regangan) Melibatkan perubahan jarak ikatan. Ada 2 jenis stretching yaitu : Simetri dan asimetri. 2. Bending (tekuk) Melibatkan perubahan sudut ikatan. Ada 4 jenis bending yaitu : scissoring, rocking, wagging, twisting.  Bila sinar IR diabsorbsi oleh molekul, Energi radiasi diubah jd Energi vibrasi dan rotasi. Dalam keadaan dasar suatu molekul bergetar dalam frekwensinya sendiri dan getaran ini berhenti pd 0K.  Getaran antara atom-atom dg ikatan rangkap seperti alkena dan alkuna memiliki frekwensi > daripada senyawa dg ikatan tunggal (panjang gelombang < panjang gelombang IR).. Alkena dan alkuna tidak aktif IR.  Molekul tidak hanya bervibrasi pada frekwensi ikatan , tetapi juga pada overtone frekwensi nya. Vibrasi overtone mempunyai frekwensi yg merupakan kelipatan dr frekwensi dasar. Suatu pita kombinasi : jumlah atau perbedaan 2 vibrasi harmonis. Keistimewaan IR krn pita2 ini.Frekwensi gugus ini menentukan secara tepat ada tidaknya suatu gugus. Puncak overtone terjadi saat molekul dari Vo mengalami transisi ke V3 (anharmonik). Sedangkan vibrasi normal yg seharusnya dari Vo ke V1.  null type : redaman sinar yang mana getaran tersebut terjadi ketika dua sinar dengan kekuatan berbeda

masuk dalam detector secara bersamaan.  Jumlah mode normal puncak absorbsi IR secara experiment tidak sama (lebih sedikit) daripada teoritis. Hal ini dikarenakan : 1. Simetri molekul tidak mengalami perubahan netto momen dipol selama vibrasi. (tidak muncul puncak) 2. Energi vibrasinya identic atau hampir sama.(hanya menghasilkan 1 puncak) 3. Intensitas absorbsi sangat lemah, sehingga tidak terbaca detector.(tidak muncul puncak) 4. Energi vibrasi melebihi daerah panjang gelombang instrument. (tidak muncul puncak)

 

Secara teoritis Jumlah Vibrasi mode normal : (3N-6) Utk molekul linear (3N-5)

Rumus-rumus :

λ(µm) x σ(cm-1) = 104

σ = bilangan glombang (cm-1) π = 3,14 k = konstanta (dyne/cm) -5 1 dyne = 10 N c = kecepatan cahaya (3x1010cm/s) m = massa satu atom (g) 23 m= Ar/6x10

Latihan soal :  Carbon disulfides (CS2) is a linear molecule. a. Show schematic diagrams for differences vibrational modest of carbon disulfides! (hitung jumlah mode vibrasinya dan gambarkan) b. Indicate which of vibrasi normal modest are IR active! (tujukkan mode vibrasi yg aktif IR) c. Assuming a standar double bond for constan about 10x105 dynes/cm. Calculated the expected absorbtion for the stretching vibration!(hitung bilangan gelombang dan panjang gelombang, gunakan rumus di atas) d. Explain the large differences with standar correlation chart! Jawab : Jumlah mode vibrasi untuk molekul linear = 3N-5 = (3x3) – 5 = 4 Stretching (simetrik dan asimetrik)

asimetrik

simetrik

Active IR Bending (scissoring) -----(note :dalam mode vibrasi ini atom C dan atom S membentuk sudut 900 tdp ikatan nya)

-

+

-

Active IR

Active IR m1 = massa 1 atom C = 12/6,0x1023=2x10-23 m1 = massa 1 atom S = 32/6,0x1023=5,3x10-23 m1+m2 = 7,3 x10-23

λ(µm) x σ(cm-1) = 104

m1xm2 = 10,6 x10-46

σ = 139.292 cm-1 λ = 0,07 µm  Jumlah mode normal puncak absorbsi IR secara experiment tidak sama (lebih sedikit) daripada teoritis. Hal ini dikarenakan : -Simetri molekul tidak mengalami perubahan netto momen dipol selama vibrasi. (tidak muncul puncak) -Energi vibrasi 2 mode vibrasi bending identic atau hampir sama.(hanya menghasilkan 1 puncak) Secara teoritis ada 4 mode vibrasi (4puncak absorbsi) Experiment : hanya muncul 2 puncak absorbsi

SPEKTROSKOPI RAMAN 

   

Prinsip : antaraksi sinar elektromagnetik dg suatu zat padd daerah panjang gelombang visible. Pada analisis Raman juga erat kaitannya dengan energy vibrasi. Asumsi : Energi yg diserap/dipancarkan = perubahan energi dalam molekul. Analisis ini hanya cocok untuk molekul yang mengalami polarizability (kemampuan mempolarisasi dan depolarisasi) Sumber sinar yg biasa digunakan : mercury, laser padat atau gas berintensitas tinggi. Asumsi : pergeseran Raman terjadi akibat adanya interaksi antara medan listrik sinar dan elektron pada sample sehingga menyebabkan gejala polarisasi dan depolarisasi. Elektron akan naik/tereksitasi ke daerah virtual (daerah terlarang) ->daerah yg berada di antara tingkat elektronik keadaan dasar dan tingkat eksitasi elektronik pertama (1). Pada Raman memungkinkan terjadinya 3macam relaxation yang menghamburkan sinar : 1. Energi yg dihamburkan = Energi yg diserap (Hamburan Reyleigh) 2. Energi yang dihamburkan < Energi yg diserap (Hamburan Raman Stokes) 3. Energi yg dihamburkan > Energi yg diserap (Hamburan Raman Anti Stokes) Kenaikan Energi radiasi sinar berbanding lurus dg bilangan gelombang dan berbanding terbalik dengan panjang gelombang

  

Polarizability Raman menurun (sulit mengalami polarisasi) dengan meningkatnya kerapatan elektron dan kekuatan ikatan, serta memendeknya ikatan. Spesies homonuclear dan molekul linear simetri= inaktif IR, namun aktif Raman Molekul linear asimetri = aktif IR, namun inaktif Raman Hamburan Reyleigh molekuler

Analisis Hamburan

Raman Stokes Raman AntiStokes

Ukuran partikel Turbidimetri koloid Nephelometri

Sel berisi koloid

Sinar yg dihamburkan (efek tyndall) digunakan untuk analisis nephelometri Kriteria sampel yg baik : larutan pekat, sinar yg diteruskan sedikit, sinar yg dihamburkan banyak. Jarang dilakukan krn Instrumen yg digunakan harus memiliki banyak detector (minimal 3)

Detektor

Sinar yg diteruskan digunakan untuk analisis turbidimetri. Turbidansi = S =k.b.c = -logT= -log(P/Po) Kriteria sampel yg baik : larutan encer, sinar yg diteruskan banyak, sianar yg dihamburkan sedikit.