TINJAUAN PUSTAKA
2.5. Spektrofotometri Inframerah (FT-IR)
2.5.2. Komponen Peralatan
Spektrofotometer berkas ganda terdiri dari lima bagian utama yaitu : sumber cahaya, daerah cuplikan, fotometer, monokromator dan detektor.
1. Sumber Cahaya
Pancaran inframerah dihasilkan oleh sebuah sumber yang dipanaskan dengan listrik pada suhu 1000-1800
0
C. Sumber cahaya yang umum digunakan adalah lamputungsen, nernst glowers atau globar. Lampu nernst dibuat dari sebuah pengikat dan oksida-oksidazirkonium, torium dan serium. Sedangkan lampu globar
terbuat dari batang kecil silikon karbida. 2. Daerah Cuplikan
Berkas acuan dan berkas cuplikan masuk kedalam daerah cuplikan dan masing-masing menembus sel cuplikan dan sel acuan.
3. Monokromator
4. Detektor
Detektor akan mendeteksifrekuensi yang dilewatkan pada sampel yang tidak diserap oleh senyawa. Banyaknya frekuensi yang melewati senyawa (yang tidak
diserap) akan diukur sebagai persen transmitan. (Silverstein, et al., 1999). 2.5.3. Serapan Khas Gugus Fungsi.
Untuk menafsirkan sebuah spektrum inframerah tidak terdapat aturan pasti. Tetapi terdapat beberapa syarat yang harus dipenuhi sebelum mencoba menafsirkan spektrum.
1. Spektrum haruslah cukup terpisah dan mempunyai kuat puncak yang memadai. 2. Spektrum dibuat dari senyawa yang cukup murni.
3. Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga pita akan teramati pada serapan (panjang gelombang) yang semestinya.
4. Metoda penanganan sampel harus ditentukan. Bila menggunakan pelarut, maka macam dan konsentrasi pelarut serta tebal sel harus disebutkan.
Penanganan yang tepat atas getaran molekul yang rumit adalah tidak harus mutlak, dimana suatu spektrum infra-merah haruslah ditafsirkan dengan cara perbandingan empirik terhadap spektrum lain, dan dengan mengekstrapolasi kajian molekul yang lebih sederhana. (Silverstein, et al., 1999).
Tabel 2.3. Serapan inframerah beberapa gugus fungsi senyawa organik.
Golongan Getaran/goyangan
molekul Struktur ikatan
Bilangan gelombang (cm-1) Panjang gelombang (µm) CH- stretching CH3- assymetris -CH2- symetris 2975 – 2950 2870 - 2845 3,36 – 3,37 3,47 – 3,50 CH- deformation CH3- assymetris -CH2- symetris 1470 – 1435 1480 - 1440 6,80 – 6,97 6,76 – 6,94 Alkil -CH2- rocking in C-(CH2)n-C ; n ≥ 6 ~ 722 ~ 13,90 -OH stretching
carboksylic acid dimer (C-OH) C - OH 3300 – 2500 3560 - 3500 3,03 – 4,00 2,81 – 2,86 Senyawa karbonil
C=O stretching -COOH 1723 - 1700 5,80 – 5,88 Amide primery 3500 - 3300 2,86 – 3,03 -NH stretching
Amide secondary ~ 3450 ~ 2,89 Amina
-NH deformation Amide primery 1650 - 1580 6,06 – 6,33 Amida-I -NH stretching C=O stretching;
- primery - secondary - tertier ~ 1690 ~ 1680 1670 - 1630 ~ 5,92 ~ 5,95 5,98 – 6,13 Free - Primery - Secondary 1620 - 1590 1550 - 1510 6,17 – 6,29 6,45 – 6,62 Amida-II Mainly-NH in
planedeformation Associated
- Primery - Secondary 1650 – 1620 1570 - 1515 6,06 – 6,17 6,37 – 6,60 Amida-III CN stretching-NH deformation Primery Secondary ~ 1400 ~ 1290 ~ 7,14 ~ 7,75
Sumber : Silverstein, et al., 1999 dan Dyke, et al., 1978.
Pita serapan tertentu, misalnya yang muncul dari uluran C-H, O-H, dan C=O, didalam spektrum tetap berada dalam daerah-daerah yang cukup sempit. Perincian penting mengenai struktur, dapat digali dari kepastian letak pita serapan di dalam daerah yang sempit itu. Geseran letak serapan dalam perubahan pita yang menyertai perubahan lingkungan molekul, dapat pula menunjukan perincian penting mengenai
struktur. Dua kawasan penting dalam pemeriksaan awal sebuah spektrum ialah daerah 4000 –1300 cm-1 (2,5 – 7,7 µm) dan
daerah 909 – 650 cm-1 (11,0 – 15,4 µm). Bagian serapan tinggi dari sebuah spektrum disebut sebagai daerah gugus fungsi. Gugus-gugus fungsi yang penting, seperti OH, NH dan C=O terletak pada bagian ini.
Bagian tengah spektrum, merupakan daerah sidik jari adalah daerah antara panjang gelombang 1300 cm
-1
– 909 cm -1
(7,7 – 11,0 µm). Corak serapan didaerah ini seringkali rumit dengan pita-pita yang ditimbulkan oleh cara-cara getaran yang berantaraksi. Bagian spektrum ini sangat berharga dalam hubungannya dengan bagian spektrum lainnya. ( Silverstein, et al., 1999 ).
Pada daerah sidik jari suatu senyawa akan memberikan pola serapan yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa lainnya, sehingga dengan melihat pola serapan di daerah tersebut dapat disimpulkan struktur kimianya, pada daerah itu pula suatu isomer dapat dibedakan dengan yang lainnya. (Underwood, et al., 2002).
Adanya gugus fungsional yang berbeda dari molekul akan memberikan perubahan yang menyolok pada distribusi puncak serapannya, oleh karena itu bila dua spektrum mempunyai penyesuaian yang tepat di daerah ini, maka hal tersebut merupakan bukti yang kuat bahwa senyawa – senyawa yang memberikan spektrum yang sama adalah identik. Kebanyakan ikatan tunggal memberikan serapan di daerah ini, oleh karena energi vibrasi berbagai ikatan tunggal adalah hampir sama besarnya, maka akan terjadi antaraksi yang kuat antara vibrasi berbagai ikatan tunggal yang berdekatan, oleh karena itu pula maka pita serapan yang dihasilkan merupakan gabungan atau hasil dari berbagai antar aksi dan bergantung kepada struktur rangka keseluruhan dari molekul yang bersangkutan. Berdasarkan hal tersebut di atas, maka spektrum di daerah sidik jari ini biasanya rumit untuk analisa gugus, sehingga terkadang sukar untuk melakukan interpretasi. Akan tetapi apabila kita analisa lebih jauh, maka justru kerumitan ini bersifat khas untuk setiap senyawa. (Siverstein, et al., 1999).
Dalam keadaan cair atau padat, dan juga dalam larutan yang kepekatannya lebih daripada 0,01 M, dengan pelarut CCl4, asam-asam karboksilat berada sebagai dimer akibat kuatnya ikatan hidrogen.
Ikatan hidrogen yang luar biasa kuatnya itu diterangkan berdasarkan besarnya sumbangan ion dalam talunan. Akibat kuatnya ikatan hidrogen itu, maka getaran ulur hidroksil bebas dapat diamati (di dekat 3520 cm-1). Walaupun begitu, dalam bentuk apapun selalu terdapat
campuran monomer dan dimer. Dimer asam karboksilat memperagakan serapan ulur O-H yang sangat lebar dan kuat di daerah 3300 – 2500 cm-1. Pita tersebut biasanya berpuncak di 3000 cm-1, Pita ulur C-H yang lebih lemah biasanya tampak
menumpang diatas pita dekat milik O-H. Pita lebar milik O-H itu, di sisi yang berpanjang gelombang tinggi, memiliki struktur-halus/renik yang menyatakan adanya nadalipat dan sambung pita-pita dasar yang terletak pada panjang gelombang yeng lebih besar. Spektrum khas asam karboksilat seperti pada gambar 2.16. point. c.
Gambar 2.15.Spektrum Asam Heptanoat. Sumber : Aldrich Chemical Company, Milwaukes, Wls. Disken pada PERKIN ELMER 521.
Semua amida memperlihatkan sebuah pita serapan karbonil yang disebut pita Amida-I. Kedudukan pita tersebut tergantung pada derajat ikatan hidrogen dan dengan demikian tergantung pula pada keadaan fisik senyawanya. Amida-amida primer memiliki dua buah pita uluran N-H simetrik dan taksimetrik. Amida skunder hanya menunjukan sebuah pita uluran N-H. Seperti halnya uluran O-H, serapan ulur N-H juga mengalami penurunan oleh adanya ikatan hidrogen walaupun dengan derajat yang lebih kecil. Kedudukan serapan ulur N-H dan O-H bertumpangan dalam pengamatan untuk membedakan kedua struktur tersebut perlu kecermatan. Amida primer dan skunder memperlihatkan sebuah atau banyak pita di daerah sekitar 1650 – 1515 cm-1 yang terutama dihasilkan oleh tekukan NH2 atau NH disebut pita Amida-II. Penyerapan itu melibatkan pengkopelan antara tekukan N-H dan getaran-getaran dasar yang lain serta menuntut suatu geometri trans. Kibasan NH keluar bidang adalah penyebab adanya suatu pita lebar dengan kekuatan menengah di daerah 800 – 666 cm-1. Spektrum dalam gambar 2.17., adalah khas amida primer suatu alifatik.
Dalam larutan yang lebih pekat dan sampel padat, pita NH bebas digantikan oleh pita-pita jamak/terdarab di daerah 3330 – 3060 cm-1. Pita-pita jamak/terdarab itu
teramati karena gugus amida dapat mengikat membentuk dimer berkonformasi cis, atau membentuk polimer berkonformasi tran,
Spektrum dalam gambar 2.18., adalah khas amida skunder suatu alifatik. (Silverstein, et al. 1999, Fessenden and Fessenden, 1999).
Gambar 2.17. Spektrum inframerah amida skunder.
Absorpsi inframerah karbonil dari klorida asam dijumpai pada frekwensi yang sedikit lebih tinggi dari pada resapan untuk derivat asam lain. Tidak ada sifat khusus lain dalam spektrum inframerah yang menandakan bahwa inilah klorida asam (asil klorida).
Halida-halida asam memperlihatkan serapan di daerah uluran C=O. Klorida-klorida asam terkonjugasi menampilkan serapan di daerah 1815 – 1785 cm-1. Gambar 2.19. memperlihatkan spektrum inframerah dari klorida asam yang khas. (Silverstein, et al., 1999 , Fessenden and Fessenden, 1999 ).
BAB 3