spektro uv(s2)
Post on 19-Jan-2016
65 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
SPEKTROSKOPI
Sri Rahayu Santi, S.Si., M.Si
Spektroskopi
1. Spektroskopi UV-vis
2. Spektroskopi IR
3. Spektroskopi NMR
4. Spektroskopi ESR
5. Spektroskopi Massa
Metode analisis fisikokimia interaksi antara cahaya(radiasi elektromagnetik) dgn materi
Tujuan menentukanStruktur molekul
SpektrumAbsorpsi
Prinsip Metode Instrumentasi padaPenentuan Struktur Senyawa Organik
Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
Infrared Spetroscopy IR gugus fungsi
Ultraviolet-VisibleSpectroscopy UV-VIS
Distribusi elektron dlmmolekul pd sistem ter- konjugasi
Mass Spectrometry MSBerat Molekul dan rumusMolekul serta satuan struktur didalamnya.
1. Kerangka Karbon2. Lingkungan dr H yg terikat pd C atau atom2 lain
Metode Singkatan Information
NMR
Apa yg dimaksud dgn cahaya?
Cahaya adalah radiasi elektromagnetik yg mpy 2 sifat dasar: Gelombang – menjelaskan sifat-sifat fisik dr cahaya itu sendiri. Fisikawan Partikel (photon) – menjelaskan bgm cahaya berinteraksi dgn materi biologiawan/kimiawan
Spektrum dan Efek Molekul
=>
=>
Sifat Gelombang
Gelombang elektromagnetik mpy komponen listrik dan komponen magnetik yg saling tegak lurus dan tegak lurus pd arah penjalaran
xx
yy
zz
Komponen listrik
Komponen magnetik
Sifat Partikel (Particulate)
Poton memp suatu energi yg discrete E = h = hc / dimana h adalah Planck’s constant6.63 x 10-34 J s
Hanya energi tertentu dari cahaya yg diabsorpsi oleh materi
REM sebagai partikel berenergi foton frekuensi radiasi
Bagaimana Cahaya Berinteraksi dengan Materi ?
Cahaya berinteraksi dg cara: Reflected (pantul) Refracted (bias) Scattered (hambur) Emitted (pancar) Absorbed (serapan)
AbsorpsiAbsorpsi – perpindahan energi dari foton ke atom atau molekul yg menghasilkan suatu transisi dari tingkat energi yg lebih rendah ke tingkat energi yg lebih tinggi
hvhv
HOMOHOMO
LUMOLUMO
GroundGroundStateState
ExcitedExcitedStateState
EE
Bila E = hBila E = h
Jenis Absorpsi dari radiasi elektromagnetik
Cahaya Visible atau UV - menghasilkan transisi dari tingkat energi elektronik yang lebih rendah ke yang lebih tinggi dari atom atau molekul.
Cahaya Infrared – menghasilkan vibrasi atom atau molekul
prismaprisma
Plate photographyPlate photographydetectordetector
lightlightsourcesource
Sel sampelSel sampel
Skematik Interaksi Cahaya dengan Materi
SpektrumPlat fotografi/ detektor
Tidak ada sampeldalam sel
Sampel dalam sel(beberapa hilang)
Teori Kuantum
Energi atom/ molekul tercatu “diskret”
diabsorpsi
Tingkat energiatom/ molekul
Energi Atom/ Molekul
1. Energi translasi energi kinetik krn perpind atom/ molk
ke tempat lain dlm ruangx
y
z
x'
y'
z'
2. Energi Rotasi energi kinetik molekul krn rotasi pada
sumbu melalui titik berat
E. Rotasi spektrum dlm daerah gelombang mikro
E rotasi ~1
I
I = r2 ; m1 m2
m1 + m2
r = jarak antar massam1 ; m2 = massa masing2 atom
3. Energi Vibrasi energi kinetik & potensial molekul krn gerakan getaranSpektrum pd daerah IR
Energi pada Molekul
Etotal= Eelec+Evib+Erot+Enucl
Eelec: transisi elektronik (UV, X-ray)
Evib: transisi vibrasi (Infrared)
Erot: transisi rotasi (Microwave)
Enucl: spin inti (nuclear magnetic resonance) or (MRI: magnetic resonance imaging)
SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS
Disebut juga spektroskopi elektronik
Merupakan metode paling awal dari spektroskopi molekul
Fenomena: interaksi molekul dengan cahaya ultraviolet dan visible
Absorpsi foton menghasilkan transisi elektronik dalam molekul, dan elektron dipromosikan dari ground state ke keadaan elektronik yang lebih tinggi.
Dlm penentuan struktur : spektroskopi UV-VIS digunakan utk mendeteksi adanya kromofor dan auksokrom seperti diena, aromatik, poliena, keton terkonjugasi, dll.
Absorpsi Karakteristik & Transisi Elektronik Senyawa
Organik
Ada tiga jenis transisi elektronik yang khas pd senyawa organik:
1. Seny. Hanya mengandung e * ; 185 nm UV jauh (vakum)
UV dekat
transparanpelarut
Transisi
Suatu elektron dlm orbital bonding tereksitasi ke orbital antibonding. Energi yg diperlukan besar. Contoh, metana(hanya mempunyai ikatan C-H dan hanya dpt mengalami transisi ) menunjukan absorbansi maksimum pada 125 nm. Absorpsi maksimum oleh karena transisi tidak tampak pd spektra UV-VIS (200 - 700 nm)
2. Senyawa jenuh mengandung e n (elektron non- bonding)
n * < *
Oksigen, nitrogen, sulfur, halogenContoh:Metanol, eter CH3-OH CH3CH2-O-CH2CH3
177 nm 188 nm
pelarut
Serapan pd 200-220 nm cut-off
Transisi n
Senyawa jenuh yg mengandung atom2 dgn pasangan elektron bebas (elektron non-bonding) mengalami transisi n . Transisi ini biasanya membutuhkan energi yg kecil drpd transisi . Transisi ini dpt tjd dgn menyinari pd range panjang gelombang 150 - 250 nm. Beberapa gugus fungsi senyawa organik dgn puncak n dlm daerah UV kecil.
3. Senyawa mengandung kromofor e
Mengabsorpsi kuatUV jauh, tdk pd UV dekat
Seny. Kov tak jenuh
Transisi *
Suatu elektron dlm orbital bonding tereksitasi ke orbital antibonding. Energi yg diperlukan lebih kecil dibandingkan dengan ).
Contoh, alkena
Jika tdp substituen alkil akan tjd pergeseran batokromik yg besarnya setara dengan meningkatnya jumlah ggs alkil. Pergeseran ini disebabkan efek hiperkonjugasi dmn elektron dr ggs alkil berinteraksi dgn ggs kromofor. Jika tdp ikatan terkonjugasi maka akan tjd pergeseran batokromik
165 nm
C=C
217 nm
C=C-C=C
C CC C
Konjugasi
PengaruhKonjugasi
Gugus kromofor mgd elektron n, , dan
transisi
n * *n * (transisi forbidden)
UV/VIS
Vacuum UV or Far UV (λ<190 nm )
Jenis Transisi Elektronik
E
(bonding)
(bonding)
n (non bonding)
* (anti-bonding)
* (anti-bonding)
n
n
Daerah spektrum elektronik dan jenis transisi yang terjadi
Kebanyakan spektroskopi absorpsi senyawa-senyawa organik didasarkan pd transisi elektron n atau ke keadaan tereksitasi .
Transisi ini secara eksperimental tjd pd daerah spektrum (200 - 700 nm). Transisi ini memerlukan gugus tak jenuh dalam molekul yg mengandung elektron .
Kromofor
Auksokrom
Jenis-Jenis Pita Absorpsi
Pita R ; transisi n dari kromofor tunggal
Transisi forbidden
maks < 100 (250-350 nm); absorpsi lemah
Pita K ; transisi molekul dgn sistem terkonjugasi maks > 104 (200-400 nm)
butadiena, benzaldehid, asetofenon
Pita B (benzenoid) molekul aromatik/
heteroaromatikKromofor pd cincin
maks 100- 5000 (230-270 nm)
Serapan lebih besar dibanding pita K
Pita E (etilena) struktur aromatik maks 104 (180-200 nm)
Intensitas Absorpsi Transmitansi
I0 I
b
303.2
log)log(
)log(303.2)ln(
0
00
00
00
0
k
bcATI
I
I
Ikbc
I
I
dbkcI
dI
kcdbI
dI
I
IT
I
I
b
A=bc = log 1/T
: absorptivitas molar (L mol-1 cm-1)
b: panjang sampel/ tebal kuvet
c :konsentrasi seny dlm larutan,
dinyatakan dalam mol L-1
k : konstanta solut
A : Absorbansi
Lambert-Beer
Path length / cm 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
%T 100 50 25 12.5 6.25 3.125
Absorbance 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
Hubungan Antara %T and A%T A
1 2
50 0.301
90 0.046
100 0
%T rendah = A tinggi%T rendah = A tinggi
EffectiveEffectiveUpper LimitUpper Limit
Batasan Hukum Beer-Lambert
Cahaya harus monokromatik Panjang kuvet/ Pathlength harus tetap
(square cuvette) Sampel seharusnya tidak: berfluorisensi atau fosforisensi Dihamburkan Berubah komposisi kimianya
Analisis Kualitatif Data Spektra UV-Vis
Senyawa belum diketahui
maks setiap pita UV Sampel diukur pdKonsentrasi ttt
BM hrs diketahui dari data MS
Interpretasi Spektra UV-Vis
→
Contoh:
Karakteristik pita serapan: posisi dan intensitas Posisi serapan sesuai dgn energi radiasi yg diabsorpsi yg sama dgn energi transisi elektronik yg diperlukan. Intensitas serapan tergantung 2 faktor: 1. interaksi antara energi radiasi dan sistem elektronik dr molekul 2. perbedaan antara energi keadaan ground dgn eksitasi
Cara penyajian analsis data spektra UV-vis sbb;
nm
Absorbansi(A)
maks Pita Transisi
Informasi dari spektra1. maks analisis kuantitatif
Seny sudah diketahui pendekatan “Woodward-Fieser”
Analisis kualitatif kurang informatif
. maks kualitatif informasi jenis pita/ transisi elektronik
Elusidasi struktur3. (red shift atau blue shift); pereaksi geser analisis kuantitatif (umum utk flavonoid)
Istilah dalam absorpsi UV-vis 1. Chromophores: gugus fungsi yang memberikan
transisi elektronik.2. Auxochromes: substituen dgn elektron yang tdk
berpasangan seperti OH, NH, SH ..., bila terikat pada π chromophore menyebabkan serapan maksimum bergeser pada λ yang lebih besar.
3. Bathochromic shift: pergeseran λ ke yang lebih panjang, disebut juga red shift.
4. Hypsochromic shift: pergeseran λ ke yang lebih pendek, disebut juga blue shift.
5. Hyperchromism: meningkatkan ε pita.6. Hypochromism: menurunkan ε pita.
Istilah pergeseran dari posisi pita absorpsi
Yang mempengaruhi pergeseran batokromik
1. Ada tidaknya sistem terkonjugasi menurunkan energi * >
165 nm
C=C
217 nm
C=C-C=C
C=C
2. Kepolaran pelarutPada kebanyakan transisi * keadaan tereksitasi lebih polar drpd keadaan dasar shg lebih terstabilkan akibatnya energi transisi * menurun dan bergeser ke arah batokromik.
E
tidak adainteraksi pelarutpolar
interaksipelarut polar
Yang mempengaruhi pergeseran hipsokromik1. Terbentuknya ikt H pd molekul yg mempy e non
bonding dgn pelarut, dmn energi transisi non bonding shg transisi n* atau n* akibatnya <.
tidak terjadiinteraksi
interaksi dgnpelarut polar
n
n
E
Contoh:
etanol
maks= 295 nm
dioksan
maks= 287 nm
Latihan 1. Tentukan jenis transisi yang mungkin dari spektra UV-vis berikut:
Latihan 2:tentukan maks dan transisi yang mungkin jika konsentrasi sampel 2,5. 10-4 M
277,1 nm
Latihan 3. tentukan maks dan transisi yang mungkin jika sampel yang diukur 1,9 mg/ 25 mL air (BM=100).
406,7 nm
Contoh spektrum UV-vis senyawa flavonoid, khas ada 2 pita serapan
203,8 nm
278,9 nm
top related