BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Energi dari kebanyakan vibrasi molekul berhubungan dengan daerah infra merah. Vibrasi molekul dapat dideteksi dan diukur pada spektrum inframerah atau secara tidak langsung dalam spectrum Raman. Penggunaan spektrum inframerah untuk penentuan struktur senyawa organik biasanya antara 650-4.000 cm-1 (15.4-2.5 m). Daerah dibawah frekuensi 650 cm-1 dinamakan inframerah jauh dan daerah diatas frekuensi 4.000 cm-1 dinamakan inframerah dekat. Letak puncak serapan dapat dinyatakan dalam satuan frekuensi (detik-1 atau Hz), panjang gelombang (m) atau bilangan gelombang (cm-1).Pada umumnya digunakan satuan bilangan gelombang (cm-1) dan hanya sebagian kecil menggunakan panjang gelombang (m). Demikian juga dalam tulisan ini digunakan satuan bilangan gelombang (cm-1). Frekuensi yang sebenarnya (v) tidak pernah digunakan. Hal ini merupakan suatu kesalahan yang sudah diterima umum bahwa yang dinamakan frekuensi suatu vibrasi sebenarnya adalah bilangan gelombang.Molekul yang tidak simetris akan memberikan perubahan netto moment dwikutub sehingga terjadi perbedaan muatan listrik pada kedua kutubnya. Apabila vibrasi alamiah gugus molekul cocok dengan frekuensi radiasi IR maka akan terjadi interaksi medan listrik yang menyebabkan perubahanperubahan vibrasi yang menandakan terjadinya absorpsi radiasi IR Perubahan energi vibrasi molekul pasti akan diikuti perubahan amplitudo vibrasi molekul yang dikenal sebagai tanggapan radiasi IR (Sinyal). Transisi pada pita IR terjadi karena adanya vibrasi (getaran ) dari molekul. Energi tempat munculnya peak absorpsi berhubungan dengan frekuensi vibrasi suatu gugus fungsi atau kromofor yang terdapat dalam suatu molekulSpektrofotometri IR ditujukan untuk penentuan gugus-gugus fungsi molekul pada analisis kualitatifSpektrum IR sangat berguna dalam identifikasi senyawa yang autentik pada area sidik jari 1600- 670 cm-1. Spektrum IR terbatas dalam memberi kesimpulan struktur molekulAda beberapa group atom (gugus fungsi) yang sangat mudah diidentifikasikan kehadirannya dengan menggunakan data spektrum IR antara lain OH, karbonil beberapa kromofor, dan beberapa gugus fungsi polar seperti amina, imin, nitro, sulfon dll. Pada suhu kamar molekul senyawa organik dalam keadaan vibrasi tetap, setiap ikatan mempunyai frekuensi ulur dan frekuensi tekuk yang karakteristik dan dapat menyerap sinar dari frekuensi tersebut. Vibrasi dua atom yang dihubungkan dengan ikatan kimia dapat disamakan dengan vibrasi dua bola yang dihubungkan dengan pegas. Dengan menggunakan cara seperti itu dapat diterangkan beberapa hal yang penting dari spectrum inframerah. Sebagai contoh, intuk mengulur pegas dibutuhkan energi lebih banyak daripada untuk menekuknya. Oleh karena itu, energi ulur suatu ikatan lebih besar daripada energi tekuk.Frekuensi vibrasi suatu ikatan dapat dihitung dengan cukup seksama dengan cara yang sama seperti menghitung frekuensi vibrasi sistem pegas dan sebuah bola. Persamaan Hooke , yaitu :

V = Keterangan :v = frekuensi (Hz)k= tetapan yang berhubungan dengan kekuatan pegas (gaya suatu ikatan)m1m2 = massa dari dua bolac= kecepatan cahaya = 3.1010 cm/detik

1.2 Tujuan Memahami pengertian FTIR (Fourier Transform Infra Red) Mengetahui daerah pita serapan Inframerah Mengetahui mekanisme instrumen FTIR Mampu membaca spektrum FTIR Mengetahui aplikasi dari instrumen FTIR

BAB IIISI

2.1. Pengertian FTIRSpektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 1.000 m atau pada bilangan gelombang 13.000 10 cm-1. Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission), teknik fluoresensi (fluorescence). Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pemantulan, pembiasan, dan penyerapan. Penemuan infra merah ditemukan pertama kali oleh William Herschel pada tahun 1800. Penelitian selanjutnya diteruskan oleh Young, Beer, Lambert dan Julius melakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Pada tahun 1892 Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul dengan inframerah dengan ditemukannya gugus metil dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya. Penyerapan gelombang elektromagnetik dapat menyebabkan terjadinya eksitasi tingkat-tingkat energi dalam molekul. Dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi, atau rotasi. Spektroskopi inframerah merupakan salah satu alat yang banyak dipakai untuk mengidentifikasi senyawa, baik alami maupun buatan. Dalam bidang fisika bahan, seperti bahan-bahan polimer, inframerah juga dipakai untuk mengkarakterisasi sampel. Pada spektro IR meskipun bisa digunakan untuk analisa kuantitatif, namun biasanya lebih kepada analisa kualitatif. Umumnya spektrofotometri IR digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa, terutama senyawa organik. Setiap serapan pada panjang gelombang tertentu menggambarkan adanya suatu gugus fungsi spesifik. Hal ini dapat dimanfaatkan menduga jumlah beberapa komponen dari suatu campuran yang tidak diketahui. Hal ini dapat diterapkan pada analisis padatan, cairan, dan gas. Istilah Fourier Transform Spektroskopi Inframerah (FTIR) mengacu pada perkembangan yang lumayan baru dalam cara di mana data dikumpulkan dan dikonversi dari pola interferensi untuk spektrum. Instrumen FTIR Hari ini adalah komputerisasi yang membuat mereka lebih cepat dan lebih sensitif dibandingkan dengan instrumen dispersif tua. FTIR dapat digunakan untuk mengidentifikasi bahan kimia dari tumpahan, cat, polimer, coating, obat-obatan, dan kontaminan. FTIR mungkin merupakan alat yang paling ampuh untuk mengidentifikasi jenis ikatan kimia (kelompok fungsional). Panjan gelombang dari cahaya yang diserap adalah karakteristik dari ikatan kimia seperti dapat dilihat dalam spektrum beranotasi.Suatu kendala yang menyulitkan dalam mengidentifikasi senyawa dengan inframerah adalah tidak adanya aturan yang baku untuk melakukan interpretasi spektrum. Karena kompleksnya interaksi dalam vibrasi molekul dalam suatu senyawa dan efek-efek eksternal yang sulit dikontrol seringkali prediksi teoretik tidak lagi sesuai. Pengetahuan dalam hal ini sebagian besar diperoleh secara empiris. Secara keseluruhan, analisis menggunakan Spektrofotometer FTIR memiliki dua kelebihan utama dibandingkan metoda konvensional lainnya, yaitu : 1. Dapat digunakan pada semua frekuensi dari sumber cahaya secara simultan sehingga analisis dapat dilakukan lebih cepat daripada menggunakan cara sekuensial atau scanning. 2. Sensitifitas dari metoda Spektrofotometri FTIR lebih besar daripada cara dispersi, sebab radiasi yang masuk ke sistim detektor lebih banyak karena tanpa harus melalui celah (slitless).

2. Panjang Gelombang FTIRKonsep radiasi infra merah diajukan pertama kali oleh Sir William Herschel (1800) melalui percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma. Ternyata pada daerah sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan temperatur tertinggi yang berarti pada daerah panjang gelombang radiasi tersebut banyak kalori (energi tinggi). Daerah spektrum tersebut selanjutnya disebut infrared. Spektroskopi inframerah ditujukan untuk maksud penentuan gugus-gugus fungsi molekul pada analisa kualitatif, disamping untuk tujuan analisis kuantitatif. Radiasi gelombang elektromagnetik adalah energi yang dipancarkan menembus ruang dalam bentuk gelombang-gelombang atau paket-paket energi. Tiap tipe radiasi gelombang elektromagnetik (mulai dari radiasi gelombang radio hingga radiasi gamma) dicirikan oleh panjang gelombang () atau frekuensi () dari gelombang tersebut. Radiasi Elektromagnetik mempunyai panjang gelombang, frekuensi, kecepatan, dan amplitudo. Panjang gelombang (dengan simbol ) adalah jarak antara dua puncak atau dua lembah dari suatu gelombang seperti terlihat pada Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1. Gelombang radiasi elektromagnetikRumus yang digunakan untuk menghitung besarnya energi yang diserapoleh ikatan pada gugus fungsi adalah:E = h. = h.C / = h.C / vKeterangan :E = energi yang diseraph = tetapan Planck = 6,626 x 10-34 Joule.detv = frekuensiC = kecepatan cahaya = 2,998 x 108 m/det = panjang gelombang = bilangan gelombang

Spektrofotometer Infrared dari namanya sudah bisa diketahui bahwa spektrofotometri ini berdasar pada penyerapan panjang gelombang infra merah. Cahaya infra merah terbagi menjadi infra merah dekat, pertengahan, dan jauh. Infra merah pada spektrofotometri adalah infra merah jauh dan pertengahan yang mempunyai panjang gelombang 2.5-1000 m.

Tabel 1. Pembagian daerah spektrum elektromagnetik berdasarkan panjang gelombangDari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang sering digunakan pada alat spektroskopi inframerah adalah pada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 50 m atau pada bilangan gelombang 4.000 200 cm-1. Daerah tersebut adalah cocok untuk perubahan energi vibrasi dalam molekul. Daerah inframerah yang jauh (400-10cm-1), berguna untuk molekul yang mengandung atom berat, seperti senyawa anorganik tetapi lebih memerlukan teknik khusus percobaan.

3. Jenis-jenis VibrasiDasar Spektroskopi Infra Merah dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas seperti tampak pada gambar disamping ini. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistim tersebut akan naik. Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu : 1. Gerak Translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain. 2. Gerak Rotasi, yaitu berputar pada porosnya, 3. Gerak Vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya. 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 ( m1 dan m2 ) dari dua atom yang terikat. Energi yang dimiliki oleh sinar infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi. Panjang gelombang atau bilangan gelombang dan kecepatan cahaya dihubungkan dengan frekwensi melalui bersamaan berikut: Setiap molekul memiliki harga energi yang tertentu. Bila suatu senyawa menyerap energi dari sinar infra merah, maka tingkatan energi di dalam molekul itu akan tereksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi. Sesuai dengan tingkatan energi yang diserap, maka yang akan terjadi pada molekul itu adalah perubahan energi vibrasi yang diikuti dengan perubahan energi rotasi.Bila radiasi infra merah dilewatkan melalui suatu cuplikan, maka molekul-molekulnya dapat menyerap (mengabsorpsi) energi terjadilah transisi antara tingkat vibrasi dasar (ground state) dan tingkat vibrasi tereksitasi (exited state). Pengabsorpsian energi pada berbagai frekuensi dapat dideteksi oleh spektrofotometer inframerah, yang memplot jumlah radiasi infra merah yang diteruskan melalui suatu cuplikan sebagai fungsi frekuensi (atau panjang gelombang) radiasi. Plot tersebut disebut spektrum inframerah yang akan memberikan informasi penting tentang gugus fungsional suatu molekul.Vibrasi molekul hanya akan terjadi bila suatu molekul terdiri dari dua atom atau lebih. Untuk dapat menyerap radiasi infra merah (aktif inframerah), vibrasi molekul harus menghasilkan perubahan momen dwikutub. Gambar di bawah ini memperlihatkan vibrasi molekul yang menghasilkan perubahan momen dwikutub.

Gambar 2. Perubahan momen dwikutubMolekul yang tidak mempunyai momen dwi kutub ( = 0) atau selama bervibrasi ikatannya tidak menghasilkan perubahan momen dwikutub seperti O, N atau Cl2 maka rotasi ataupun vibrasi molekulnya tidak menyerap radiasi infra merah (tidak aktif inframerah). Vibrasi molekul digolongkan atas dua golongan besar, yaitu:1. Vibrasi regangan (stretching) Pada vibrasi ini atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak berubah. Terdapat dua macam vibrasi regangan, yaitu:a. Regangan simetrib. Regangan asimetri

Gambar 3. Vibrasi regangan (stretching)

2. Vibrasi Tekukan (Bending)Vibrasi bending adalah pergerakan atom yang menyebabkan perubahan sudut ikatan antara dua ikatan atau pergerakan dari sekolompok atom terhadap atom lainnya. Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu:a. Vibrasi rocking, bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidangdatarb. Vibrasi scissorin, dimana atom-atom yang terikat pada atom pusat bergerak saling mendekat dan menjauh satu sama lain sehingga sudutnya berubah-ubah.c. Vibrasi wagging, atom-atom bergerak keluar molekul, bolak-balik. d. Vibrasi twisting, atom-atom yang terikat pada molekul yang diam berotasi disekitar ikatannya.

Gambar 4. Vibrasi tekukan (Bending)

Teknik Preparasi Sampel

Perlakuan analisa dengan FTIR untuk setiap sampel (zat cair, setengah padat, dan padat, gas ) berbeda-beda. Spektrum Zat Cair- Teteskan 1 tetes parafin liquid pada permukaan sel KBr.- Tangkupkan sel yang satu lagi diatas sel tersebut sehingga zat cair membentuk lapisan film kapiler.- Letakkan sel pada cell folder.- Rekam spektrum dari parafin cair dan propilen glikol.- Identifikasi gugus fungsional yang ada.

Spektrum Zat Setengah Padat- Oleskan vaselin pada permukaan sel KBr.-Tangkupkan sel yang satu lagi hingga terbentuk lapisan tipis vaselin.- Rekam spektrum- Cuci dengan alkohol

Spektra zat padatMETODE MULL - Gerus 2 mg parasetamol dalam lumpang agate hingga halus - Teteskan 1-2 tetes parafin liquid lalu gerus hingga terbentuk pasta - Letakkan ke permukaan sel dengan spatula mikro - Tangkupkan sel yang satu lagi hingga terbentuk lapisan film kapiler - Pasang sel pada cell folder , rekam spektrum - Identifikasi gugus fungsional

METODE CAKRAM KBr - Campur 1 mg parasetamol dengan 100 mg KBr kering. - gerus hingga homogen dalam lumpang agate - Masukkan campuran ke dalam pencetak khusus. - Hubungkan pencetak khusus dengan handy press. - Keluarkan cakram KBr dan masukkan ke dalam KBr disk folder. - Rekam spektra dan bandingkan hasilnya dengan tekhnik MullSpektrum Gas