23. SPEKTRUM INFRA MERAH

Apa Yang Dimaksud Dengan ‘Spektrum Infra-merah’

Halaman ini menjelaskan tentang arti ‘spektrum infra-merah’ dan bagaimana ia muncul dari getaran-getaran ikatan dalam sebuah molekul organik.

Latar belakang spektrokopi infra-merah

Bagaimana sebuah spektrum infra-merah terbentuk

Anda mungkin tahu bahwa cahaya yang bisa kita lihat itu terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan frekwensi yang berbeda-beda, setiap frekwensi tersebut bisa dilihat sebagai warna yang berbeda. Radiasi Infra-merah juga merupakan gelombang dengan frekwensi yang berkesinambungan, hanya saja mata kita tidak bisa melihat mereka.

Jika anda menyinari sebuah senyawa organik dengan sinar infra-merah yang mempunyai frekwensi tertentu, anda akan mendapatkan bahwa beberapa frekwensi tersebut diserap oleh senyawa tersebut. Sebuah alat pendetektor yang diletakkan di sisi lain senyawa tersebut akan menunjukkan bahwa beberapa frekwensi melewati senyawa tesebut tanpa diserap sama sekali, tapi frekwensi lainnya banyak diserap.

Berapa banyak frekwensi tertentu yang melewati senyawa tersebut diukur sebagai ‘persentasi transmitasi’ (percentage transmittance)

Persentasi transmitasi dengan nilai 100 berarti semua frekwensi dapat melewati senyawa tersebut tanpa diserap sama sekali. Pada kenyataannya, itu tidak pernah terjadi, selalu akan ada penyerapan, walaupun kecil, mungkin transmitasi sebesar 95% adalah yang terbaik yang bisa anda peroleh.

Transmitasi sebesar 5% mempunyai arti bahwa hampir semua frekwensi tersebut diserap oleh senyawa itu. Tingginya penyerapan seperti ini akan membuat kita mengerti tentang ikatan-ikatan yang ada dalam senyawa tersebut.

Bagaimana bentuk sebuah spektrum Infra-merah

Grafik di bawah ini menunjukkan bagaimana nilai persentasi transmitasi berubah jika frekwensi dari radiasi Infra-merah yang diberikan itu dirubah.

Catatan: spektrum Infra-merah pada halaman ini dibuat berdasarkan data yang diambil dari Spectral Data Base for Organic Compounds (SDBS) di National Institute of Materials and Chemical Research di Jepang.

Ada kemungkinan bahwa kesalahan-kesalahan kecil mungkin timbul dalam proses perubahan dari data tersebut untuk digunakan dalam situs ini, tapi itu tidak akan mempengaruhi argument ini sedikitpun.

Anda harus memperhatikan bahwa besaran untuk mengukur frekwensi yang ada pada sumbu horizontal adalah bilangan gelombang, yang didefinisikan sebagai berikut:

Jangan kuatir dengan hal ini, hanya perlu diingat saja!

Hal lainnya yang perlu diperhatikan adalah pergantian skala pada sumbu horizontal bagian tengah. Anda akan melihat bahwa ada spektrum infra-merah yang mempunyai skala yang sama dari awal-akhir, ada juga spektrum yang skalanya berubah pada nilai sekitar 2000 cm-1, dan walaupun jarang, ada juga yang berubah lagi pada skala sekitar 1000 cm-1.

Hal-hal diatas bukanlah masalah yang besar, karena pada waktu kita ingin mengartikan spektrum infra-merah, anda hanya perlu hari-hati dalam membaca skala pada sumbu horizontal.

Apa yang menyebabkan beberapa frekwensi itu terserap?

Setiap frekwensi sinar (termasuk infra-merah) mempunyai energi tertentu. Apabila frekwensi tertentu diserap ketika melewati sebuah senyawa tersebut diselidiki, maka pasti energi dari frekwensi tersebut ditransfer ke senyawa tersebut.

Energi pada radiasi infra-merah sebanding dengan energi yang timbul pada getaran-getaran ikatan.

Pergerakan ikatan

Pada ikatan kovalent, atom-atom tidak disatukan oleh ikatan yang kaku, kedua atom berikatan karena kedua inti atom tersebut terikat pada pasangan elektron yang sama. Kedua inti atom tersebut dapat bergetar maju-mundur dan depan-belakang, atau menjauhi masing-masing, dalam posisi yang memungkinkan.

Energi yang terlibat pada getaran ini tergantung pada hal-hal seperti jarak ikatan tersebut, massa kedua atom. Ini berarti bahwa setiap jenis ikatan akan bergetar dengan cara yang berbeda pula, yang melibatkan energi dengan jumlah yang berbeda-beda pula.

Ikatan-ikatan selalu bergetar, tapi jika anda menyinarkan energi dengan jumlah yang tepat sama dengan yang dipunyai ikatan tersebut, anda bisa membuat getaran-getaran itu ke tingkat yang lebih tinggi. Jumlah energi yang diperlukan untuk melakukan ini tergantung pada ikatan masing-masing, karenanya setiap ikatan-ikatan yang berbeda, akan menyerap frekwensi (energi) infra-merah yang berbeda-beda pula.

Pembelokan ikatan

Tidak hanya bergerak, ikatan-ikatan juga dapat berbelok.

Sekali lagi, ikatan-ikatan akan selalu bergetar seperti ini setiap saat dan jika anda menyinari ikatan itu dengan jumlah energy yang tepat, maka anda bisa membuat getaran itu ke tingkat yang lebih tinggi. Karena energi yang terlibat pada pembelokan ini juga berbeda-beda pada setiap jenis ikatan, maka setiap jenis ikatan akan menyerap sinar infra-merah dengan frekwensi yang berbeda-beda pula untuk membuatnya meloncat ke tingkat yang lebih tinggi.

Mencoba semuanya.

Lihat lagi spektrum infra-merah sebuah n-propannol, CH3CH2CH2OH:

Pada diagram diatas, 3 contoh penyerapan itu dipilih untuk menunjukkan kepada anda getaran-getaran ikatan yang membuat penyerapan itu terjadi. Perhatikan bahwa pergerakan ikatan dan pembelokan ikatan menghasilkan lembah yang berbeda dalam spektrum tersebut.
Gunakan fasilitas pencarian kata dibawah ini untuk mencari kata di chem-is-try.org

Area Sidik Jari Spektrum Infra-merah

Halaman ini menjelaskan apa yang dimaksud ‘Area sidik jari’ dari spektrum infra-merah dan bagaimana ia dapat digunakan untuk mengidentifikasi sebuah molekul organik.

Catatan: Akan sangat membantu jika anda terlebih dulu membaca penjelasan awal tentang spektrum infra-merah jika anda belum membacanya.

Arti ‘Area sidik jari’

Contoh sebuah spektrum infra-merah yang umum:

Catatan: spektrum Infra-merah pada halaman ini dibuat berdasarkan data yang diambil dari Spectral Data Base for Organic Compounds (SDBS) di National Institute of Materials and Chemical Research di Jepang.

Setiap lembah yang dilihat pada grafik diatas adalah karena energy diserap dari frekwensi tertentu sebuah radiasi infra-merah yang digunakan untuk mengaktivasikan ikatan-ikatan dalam molekul itu kepada tingkat getaran yang lebih tinggi- baik pergerakan maupun pembelokan.

Beberapa lembah dapat digunakan dengan mudah untuk mengidentifikasi ikatan tertentu dalam sebuah molekul. Sebagai contoh: lembah besar yang terdapat pada sebelah kiri dari spektrum diatas digunakan untuk mengindentifikasi keberadaan ikatan oksigen-hidrogen dalam group -OH.

Daerah di sebelah kanan diagram (sekitar 1000-1500 cm-1) biasanya mempunyai penyerapan yang sangat beragam dan bermacam-macam. Ini adalah karena semua sifat pembelokan getaran-getaran dalam molekul tersebut. Daerah ini biasanya disebut ‘Daerah sidik jari’

Akan jauh lebih sulit untuk membedakan ikatan-ikatan tertentu dalam area ini daripada dalam area yang lebih ‘bersih’ yang berada dalam area dengan nomor gelombang yang lebih besar. Hal penting dalam area sidik jari ini adalah setiap senyawa yang berbeda menghasilkan pola lembah yang berbeda-beda pada spektrum bagian ini.

Menggunakan area sidik jari

Bedakanlah spektrum infra-merah 1-propanol dan 2-propanol. Kedua senyawa ini mempunyai jenis dan jumlah ikatan yang sama persis. Kedua senyawa ini menghasilkan lembah yang sama pada area sekitar 3000 cm-1, tapi coba bedakan lagi pada daerah antara 1500-500 cm-1.


Pola pada daerah sidik jari sangat berbeda satu dengan yang lain, karenanya hal ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi senyawa tersebut.

Jadi, .untuk mengetahui secara jelas sebuah senyawa yang ingin diketahui, gunakanlah spektrum infra-merah untuk mengetahui ‘jati diri’ senyawa tersebut dengan mencari penyerapan-penyerapan sinar oleh ikatan-ikatan tertentu. Dengan begitu, anda akan tahu bahwa, untuk contoh, bahwa senyawa tersebut adalah alkohol karena ia mempunyai sebuah group -OH.

Setelah itu anda bisa membandingkan area sidik jari dari spektrum infra-merah senyawa itu dengan contoh spektrum yang diukur pada kondisi yang sama persis untuk mengetahui jenis alkohol apa sebenarnya senyawa yang anda punya.
Gunakan fasilitas pencarian kata dibawah ini untuk mencari kata di chem-is-try.org

Memahami Arti Sebuah Spektrum Infra merah.

Halaman ini menjelaskan tentang bagaimana cara menggunakan spektrum infra-merah untuk mengetahui keberadaan beberapa ikatan sederhana dalam senyawa-senyawa organik.

Catatan: Halaman ini merupakan sambungan dari halaman Perkenalan spektrum Infra-merah. Jika anda belum membacanya, sebelum melanjutkan melihat halaman ini lebih baik anda membaca halaman tersebut.

Spektrum Infra-merah sebuah asam karbon sederhana.

Asam etanoat

Asam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut:

Dari struktur diatas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan sebagai berikut:

Ikatan rangkap karbon-oksigen, C=O

Ikatan tunggal karbon-oksigen, C-O

Ikatan oksigen-hidrogen, O-H

Ikatan karbon-hidrogen, C-H

Ikatan tunggal carbon-carbon, C-C

Ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam ‘Area sidik jari’ sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum infra-merahnya.

Ikatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam ‘Area sidik jari’, yang berkisar antara 1000 – 1300cm-1,tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut. Anda harus sangat hati-hati dalam membedakan mana yang merupakan spektrum ikatan C-O.

Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan penyerapan di luar area sidik jari.

Ikatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya) menyerap sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm-1. Karena ikatan ini terdapat pada sebagian besar senyawa ornganik, maka ini sangatlah tidak bisa diandalkan. Maksud saya adalah anda bisa mengabaikan lembah pada sekitar sedikit di bawah 3000 cm-1, karena mungkin itu hanya karena ikatan C-H saja.

Ikatan rangkap antara karbon-oksigen, C=O, adalah salah satu penyerapan yang sangat berguna, yang bisa anda temukan pada daerah sekitar 1680-1750 cm-1. Posisinya sedikit terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebut.

Ikatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H. Ikatan ini menyerap sinar yang berbeda-beda, tergantung pada kondisi lingkungannya. Ikatan ini akan sangat mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan lembah yang sangat luas pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1.

Spektrum infra-merah untuk asam etanoat adalah sebagai berikut:

Kemungkinan penyerapan yang disebabkan oleh ikatan tunggal C-O ini diragukan karena terletak pada area sidik jari. Anda tidak bisa yakin bahwa lembah ini terbentuk bukan karena ikatan yang lain.

Catatan: spektrum Infra-merah pada halaman ini dibuat berdasarkan data yang diambil dari Spectral Data Base for Organic Compounds (SDBS) di National Institute of Materials and Chemical Research di Jepang.

Ada kemungkinan bahwa kesalahan-kesalahan kecil mungkin timbul dalam proses perubahan dari data tersebut untuk digunakan dalam situs ini, tapi itu tidak akan mempengaruhi argument ini sedikitpun.

Spektrum infra-merah golongan alkohol

Etanol

Ikatan O-H yang terdapat pada alkohol menyerap sinar dengan bilangan gelombang yang lebih besar daripada ikatan O-H yang terdapat dalam asam, yaitu sekitar 3230-3550 cm-1. Dan lagi penyerapan ini akan terjadi pada bilangan gelombang yang lebih besar lagi jika alkohol ini tidak terikat dengan ikatan hidrogen, seperti alkohol dalam bentuk gas. Semua spektrum infra-merah pada halaman ini dilakukan dalam bentuk cairan sehingga kemungkinan itu tidak akan muncul.

Perhatikan bahwa penyerapan karena ikatan C-H hanya sedikit dibawah 3000cm-1,dan juga pada lembah-lembah sekitar 1000-1100cm-11, dimana salah satunya disebabkan oleh ikatan C-O.

Spektrum infra-merah golongan ester

Etil etanolat

Pada grafik ini penyerapan oleh O-H hilang sama sekali. Jangan bingung dengan lembah yang disebabkan oleh C-H yang sebagian kecil berada pada sekitar 3000cm-1. Keberadaan ikatan rangkap C=O dapat dilihat sekitar 1740cm-1.

Ikatan tunggal C-O menyebabkan penyerapan pada sekitar 1240cm-1. Pertanyaan apakah anda bisa menentukan lembah tersebut adalah tergantung pada tabel data atau detail yang diberikan pada anda waktu ujian, karena ikatan tunggal C-O itu tersebar pada daerah 1000-1300cm-1, tergantung pada jenis senyawa apa yang mempunyai ikatan ini. Beberapa tabel data ada yang memutuskan bahwa penyerapan dari 1230-1250 adalah karena ikatan C-O pada sebuah etanoat.

Spektrum infra-merah golongan keton

Propanon

Anda akan berpikir bahwa grafik ini sangat mirip dengan spektrum infra-merah etil etanolat dan ester. Karena tidak ada lembah yang disebabkan oleh ikatan O-H, dan karena adanya penyerapan tegas yang disebabkan oleh ikatan C=O pada daerah sekitar 1700cm-1.

Hal yang juga membingungkan, terdapat juga penyerapan yang kelihatannya merupakan penyerapan karena ikatan tunggal C-O, yang tentunya tidak ada pada propanon. Hal ini menyebabkan harus mencoba mengidentifikasi penyerapan-penyerapan yang ada pada daerah sidik jari.

Golongan aldehid akan mempunyai spektrum infra-merah yang sama dengan golongan keton.

Spektrum infra-merah golongan asam hidroksil

Asam 2-hidroksipropanoat (asam laktat)

Grafik ini sangat menarik, karena mempunyai dua macam ikatan O-H dimana yang satu terikat pada asam dan yang satunya lagi merupakan ‘alkohol’ yang terikat pada rantai golongan -COOH.

Ikatan O-H dalam golongan asam timbul pada daerah sekitar 2500-3300, sedangkan yang terikat pada rantai pada daerah sekitar 3230-3550cm-1. Bila digabungkan, akan menjadi lembah dengan jangkauan yang sangat besar meliputi daerah 2500-3550cm-1. Binggung pada daerah lembah tersebut akan sama seperti penyerapan yang disebabkan oleh ikatan C-H.

Perhatikan juga bahwa keberadaan ikatan C=O yang kuat pada daerah sekitar 1730cm-1.

Spektrum infra-merah amine primer

1-aminobutan

Amine primer ini mempunyai group -NH2 yang juga termasuk ikatan N-H. Penyerapan group ini timbul pada daerah sekitar 3100-3500cm-1.Dua lembah tersebut (ciri khas amine primer) bisa dilihat secara jelas pada spektrum sebelah kiri dari penyerapan oleh C-H.
Gunakan fasilitas pencarian kata dibawah ini untuk mencari kata di chem-is-try.org

6 Tanggapan to “23. SPEKTRUM INFRA MERAH”

  1. junianataslima Says:

    thanks a lot sir for helping me study🙂

  2. gisnawirdya Says:

    makasih pak atas info nya, ini dapat membantu sya dalam banyak hal

  3. selvyanyayu Says:

    terima kasih pak atas informasinya, info ini sangat membantu sekali dalam proses apapun.

  4. devydestiani Says:

    trimakasih Pak atas ilmu yang telah bapak berikan🙂

  5. putudarmawan Says:

    Terimakasih atas infonya pak
    semoga ilmu ini dapat saya manfaatkan dgn baik
    dan dapat mmbntu saya ke dpannya

  6. Desi Riskyani ( Sepdes ) Says:

    pak, apa yang bapak berikan sngat berguna untuk saya dan bisa saya pelajari lagi
    mksh pak🙂

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s


%d blogger menyukai ini: