Fourier Transform Infra Red (FTIR)
A. Definisi FTIRFourier Transform Infra Red (FTIR) adalah
spektroskopi ini didasarkan pada vibrasi suatu molekul.
Spektroskopi 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.Spektroskopi adalah ilmu yang
mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau
partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi
tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang
mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Dalam catatan
sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang ilmu dimana "cahaya
tampak" digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa
kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi
spektroskopi berkembang seiring teknik-teknik baru yang
dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya tampak, tetapi
juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan
non-elektromagnetik seperti gelombang mikro, gelombang radio,
elektron, fonon,gelombang suara,sinar x dan lain
sebagainya.Spektroskopi umumnya digunakan dalam kimia fisik dan
kimia analisis untuk mengidentifikasi suatu substansi melalui
spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat untuk merekam
spektrum disebut spektrometer. Spektroskopi juga digunakan secara
intensif dalam astronomi dan penginderaan jarak jauh. Kebanyakan
teleskop-teleskop besar mempunyai spektrograf yang digunakan untuk
mengukur komposisi kimia dan atribut fisik lainnya dari suatu objek
astronomi atau untuk mengukur kecepatan objek astronomi berdasarkan
pergeseran Doppler garis-garis spektral. Spektrofotometri dapat
dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi
yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh
suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombang dan dialirkan
oleh suatu perekam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas
untuk komponen yang berbeda.Di dalam fisika klasik, radiasi
elektromagnetik dapat dianggap sebagai sebuah penjalaran gelombang
yang memiliki komponen listrik yang tegak lurus terhadap komponen
magnetiknya dan berisolasi dengan frekuensi yang tepat sama.
Berdasarkan pendekatan ini, radiasi elektromagnetik dapat
dinyatakan dalam frekuensi atau panjang gelombang.
Salah satu jenis spektroskopi adalah spektroskopi infra merah
(IR). spektroskopi ini didasarkan pada vibrasi suatu molekul.
Spektroskopi 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.
B. Prinsip KerjaPrinsip kerja spektrofotometer infra merah
adalah sama dengan spektrofotometer yang lainnya yakni interaksi
energi dengan suatu materi. Spektroskopi inframerah berfokus pada
radiasi elektromagnetik pada rentang frekuensi 400-4000cm-1, di
mana cm-1 yang dikenal sebagai wavenumber (1/wavelength), yang
merupakan ukuran unit untuk frekuensi. Untuk menghasilkan spektrum
inframerah, radiasi yang mengandung semua frekuensi di wilayah IR
dilewatkan melalui sampel. Mereka frekuensi yang diserap muncul
sebagai penurunan sinyal yang terdeteksi. Informasi ini ditampilkan
sebagai spektrum radiasi dari% ditransmisikan bersekongkol melawan
wavenumber.Spektroskopi inframerah sangat berguna untuk analisis
kualitatif (identifikasi) dari senyawa organik karena spektrum yang
unik yang dihasilkan oleh setiap organik zat dengan puncak
struktural yang sesuai dengan fitur yang berbeda. Selain itu,
masing-masing kelompok fungsional menyerap sinar inframerah pada
frekuensi yang unik. Sebagai contoh, sebuah gugus karbonil, C = O,
selalu menyerap sinar inframerah pada 1670-1780 cm-1, yang
menyebabkan ikatan karbonil untuk meregangkan.
C. Instrumentrasi
Gambar: Skema Instrumen Spektrofotometer Inframerah
(Silverstein, 2002)Bagian pokok dari spektrofotometer inframerah
adalah sumber cahaya inframerah, monokromator dan detector. Cahaya
dari sumber dilewatkan melalui cuplikan, dipecah menjadi
frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas
relatif dari frekuensi individu diukur oleh detector.a) Sumber
inframerahSumber yang umum digunakan adalah merupakan batang yang
dipanaskan oleh listrik yang berupa :- Nernst glower (campuran
oksida dari Zr, Y, Er, dsb).-Globar (silikon karbida)-Berbagai
bahan keramik
b) MonokromatorPrisma dan grating keduanya dapat digunakan.
Kebanyakan prisma yang digunakan adalah NaCl hanya transparan
dibawah 625 cm-1, sedang halide logam lainnya harus digunakan pada
pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (missal CsI, atau campuran
ThBr dan ThI) yang dikenal sebgai KRS-5. Grating dan prisma
mempunyai peranan dalam meresolusi spektra dan dapat dibuat dari
bermacam-macam bahan. Tabel berikut menyatakan hubungan anatara
bahan prisma dan daerah jangkauan frekuensi.Bahan
prismaGelasQuartzCaF2SiFNaClKBr (CsBr)CsI
Daerah frekuensi (cm-1)Diatas 3500Diatas
28605000-13005000-17005000-6501.100-2851000-200
Daerah panjang gelombang(m)Dibawah 2.86Dibawah
3.52.0-7.72.0-5.72-15.49-3510-50
Pada umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada
prisma pada frekuensi yang tinggi. Ketidak untungan terhadap NaCl
adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus
dilindungi dari kondensasi uap.
c) DetektorAlat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor
Thermopile dasar kerja dari thermopile adalah sebagai berikut :
Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan
ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat. Dalam
spektrofotometer inframerah arus ini akan sebanding dengan
intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile.
d) Cara PenangananBerikut cara penanganan yang disederhanakan
terhadap alat inframerah dan diagram alat Double Beam (berkas
rangkap) spektrofotometer inframerah seperti berikut :Diagram
Spektrofotometer Inframerah
Sinar dari sumber cahaya (A) dipecah menjadi dua berkas cahaya
yang sam, salha satu (B) dilewatkan melalui cuplikan (berkas cahaya
cuplikan), yang lain berkelakuan sebagai berkas cahaya referensi,
fungsi dari double beam adalah mengukur perbedaan intensitas antara
dua berkas cahaya pada setiap panjang gelombang.Dua berkas cahaya
sekarang dipantulkan ke chopper (C), yang terdiri atas cermin yang
dapat berputar, bila chopper berputar (10 x/detik) ia menyebabkan
berkas sinar cuplikan dan referensi dipantulkan bergantian ke
grating monokromator (D). Grating berputar perlahan-lahan dan
mengirimkan frekuensi-frekuensi individu kedetektor thermopile (E)
yang mengubah tenaga (panas) infra merah menjadi tenaga
listrik.Bila cuplikan telah menyerap sinar dari frekuensi tertenu,
maka detector akan menerima bergantian dari chopper berkas sinar
yang kuat (berkas sinar referensi) dan berkas sinar yang lemah
(berkas sinar cuplikan). Hal ini akan memberikan arus bolak balik
yang mengalir dari detector ke amplifier (F). Amplifier dihubungkan
dengan servo motor (G) kecil yang mendorong cermin wedge (H)
keberkas sinar referensi hingga detector menerima sinar dengan
intensitas yang sama dari berkas sinar cuplikan dan referensi.
Gerakan wedge ini sebagai akibat masuk dan keluarnya berkas
referensi menunjukkan sebagi pita-pita serapan pada spektrum yang
dihasilkan.
e) Kalibrasi skala frekuensiSebelum melakukan pekerjaan skala
kertas pencatat harus dikalibrasi. Kalibrasi dapat dikerjakan
dengan menggunakan spektrum polistiren (atau dari indena). Spektrum
tersebut menunjukkan banyak puncak/pita yang tajam mempunyai
frekuensi yang tepat dan telah diketahui. Puncak yang biasa
digunakan sebagai kalibrasi berasal dari polistiren adalah 1601
cm-1.
f) Skala absorbansi dan transmintasiIntensitas pita serapan
dalam spektra infra merah tidak dapat dengan mudah diukur dengan
ketepatan yang sama seperti dalam spektra ultra violet. Biasanya
untuk orang-orang organik cukup mengetahui bahwa intensitas serapan
adalah kuat, s, medium, m, lemah, w, atau tak menentu, v.
Absorbansi suatu cuplikan pada frekuensi tertentu didefinisikan
sebagai :
A = log (Io/I)dimana Io dan I masing-masing adalah intensitas
cahaya sebelum dan sesudah mengadakan interaksi dengan cuplikan.
Transmintasi cuplikan didefinisikan sebagaiT = I/Io
Hubungan antara absorbansi dengan transmintasi dinyatakan dengan
:A = log (I/T)
g) Cara-cara Penanganan CuplikanCara-cara penanganan cuplikan
tergantung daripada jenis cuplikan yaitu apakah berbentuk gas,
cairan atau padatan. Gaya-gaya intermolekul sangat berbeda yang
melalui dari padatan ke cairan ke gas dan spektrum inframerah
biasanya akan menunjukkan efek dari perbedaan-perbedaan ini dalam
bentuk pergeseran-pergeseran frekuensi atau pita-pita tambahan dan
sebagainya. itulah sebabnya yang paling penting adalah mencatat
spektrum dengan cara-cara penanganan cuplikan sesuai.
- GasUntuk menangani cuplikan berbentuk gas,maka cuplikan harus
dimasukkan dalam sel gas, sel ini menghadap langsung pada berkas
sinar. Dalam bentuk yang dimodifikasi, cermin internal yang
digunakan dapat memantulkan berkas sinar berulang kali melalui
cuplikan untuk menaikkan sensitivitas. Sejumlah kecil
senyawa-senyawa organik dapat ditentukan dalam bentuk gas, bahkan
dalam sel-sel yang dipanaskan.
- CairanCara yang paling mudah dalam penanganan cuplikan bentuk
cairan adalah menempatkan cuplikan tersebut sebagai film yang tipis
di antara dua lapis NaCl yang transparan terhadap inframerah.
Karena digunakan NaCl maka setelah selesai harus segera dibersihkan
dengan mencuci menggunakan pelarut-pelarut seperti toluene,
kloroform, dan sebagainya. NaCl harus dijaga tetap kering dan
selalu dipegang pada ujung-ujungnya. Untuk spektra di bawah 250
cm-1, maka digunakan CsI, untuk cuplikan yang mengandung air dapat
digunakan CaF2. Cuplikan cairan dapat juga ditentukan dalam
larutan.
PadatanWujud cuplikan padat dapat bermacam-macam di antaranya
kristal, amorf, serbuk, gel dan lain-lain. Bermacam metoda telah
dikembangkan untuk penyediaan cuplikan padat hingga dapat langsung
diukur.Ada tiga cara yang umum untuk mencatat spektra bentuk
padatan : peset KBr, mull dan bentuk film/lapisan tipis. Padatan
juga dapat ditentukan dalam larutan tetapi spektra larutan mungkin
memberikan kenampakan yang berbeda dari spektra bentuk padat,
karena gaya-gaya intermolekul akan berubah.1. Pelet KBr dibuat
dengan menumbuk cuplikan (0,1 2,0 % berat) dengan KBr kemudian
ditekan hingga diperoleh pellet KBr harus kering dan akan baik bila
penumbukan dilakukan dibawah lampu inframerah untuk mencegah
terjadinya kondensasi uap dari atmosfer yang akan memberikan
serapan lebar pada 3500 cm-1.2. Mull atau pasta dibuat dengan
mencampur cuplikan dengan setetes minyak, pasta kemudian dilapiskan
di antara dua keeping NaCl yang transparan. Bahan pasta harus
transparan terhadap inframerah, tetapi hal ini tidak pernah ada dan
struktur yang dihasilkan selalu menunjukkan serapan yang berasal
dari bahan pasta adalah parafin cair.3. Lapisan tipis padatan dapat
dilapiskan pada keping-keping NaCl dengan cara meneteskan larutan
dalam pelarut yang mudah menguap pada permukaan kepingan NaCl dan
dibiarkan hingga pelarut menguap. Polimer-polimer berbagai lilin
atau bahan-bahan lemak sering memberikan hasil yang baik, tetapi
ada juga yang membentuk kristal yang tajam hingga tidak memberikan
serapan.
LarutanCuplikan dapat dilarutkan dalam pelarut seperti karbon
tetraklorida, karbon disulfide atau kloroform, dan spektrum dari
larutan ini dicatat. Larutan (biasanya 1 5 %) ditempatkan dalam sel
larutan yang terdiri dari bahan transparan. Sel yang kedua berisi
pelarut murni ditempatkan pada berkas sinar referensi, sehingga
serapan daripelarut dapat dikensel dan spektrum yang dicatat
merupakan senyawanya sendiri. Meskipun demikian untuk meyakinkan
bahwa serapan dari pelarut tidak mengganggu spektrum dari cuplikan,
maka sebaiknya perlu dibuat spektrum dari pelarut yang digunakan
untuk mengetahui serapan-serapan yang diberikan.Spektroskopi Infra
Red (IR) digunakan untuk menentukan struktur, khususnya senyawa
organic dan juga untuk analisis kuantitatif, seperti analisis
kuantitatif untuk pencemar udara, misalnya karbon monoksida dalam
udara dengan teknik non-dispersive. Bila dibandingkan dengan daerah
UV- tampak, di mana energy dalam daerah ini dibituhkan untuk
trasnsisi elektroinik , maka radiasi infra merah hanya terbatas
pada perubahan energy setingkat molekul. Untuk tingkat molekul,
perbedaan dalam keadaan vibrasi dan rotasi digunakan untuk
mengabsorbsi sinar infra merah. Jadi untuk dapat mengabsorbsi,
molekul harus memiliki perubahan momen dipole sebagai sebagai
akibat dari vibrasi. Berarti radiasi medan listrik yang
berubah-ubah akan berinteraksi dengan molekul dan akan menyebabkan
perubahan amplitudo salah satu gerakan molekul.
INSTRUMEN SPEKTROFOTOMETER INFRA MERAH
Komponen dasar spektrofotometer IR sama dengan UV tampak ,
tetapi sumber,detektor dan komponen optiknya sedikit berbeda.
Mula-mula sinar infra marah di lewatkan melaui sampel dan laritan
pambanding kemudian di laewatkan pada monokromator untuk
menghilangkan sinar yang tidak diinginkan. Berkas ini kemudian
dididspersikan melalui prisma atau gratting. Dengan melewatkannya
melalui slit, sinar akan di fokuskan pada detektor. Alat IR
biasanya dapat merekam sendiri absorbansinya sendiri. Temperatur
dan kelembpan juga harus di atur yaitu maksimum 50% dan apabial
melebihi bats tersebut maka menbuat permukaan prisma dan sel alkali
halida menjadi suram. Sumber radiasi yang serin di gunakan adalah
Nernest atau lampu Glower yang di buat dari oksida-oksida zirkonium
dan natrium, berupa batang berongga denga diameter 2mm dan panjang
30mm. Batang ini di panaskan sampai suhu1500-20000C dan akan
memberikan radiasi diatas 7000cm-1. Sumber Glower juga di gunkan
dalam instrumen dengan absorbansi sekitar 5200cm-1. Monokromator
yang di gunakkan dalam infra merah terbuat dari berbagai macam
bahan antara lain gelas, lelehan silika, LiF, CaF2, BaF2,NaCl,
AgCl, KBr, Csl. Tetapi pada ummnya prisma NaCl di gunakan yuntuk
daerah 4000-6000cm-1 dan prisma Kbruntuk 400cm-1. Untuk detektor
dalam infra merah di gnakan detektor termal. Di antara detektor
termal , termokopellah yang banyak di gunakan. Bolometer memberikan
sinyal listrik sebagai hasil perubahan dalam tahanan konduktor
metal dengan temperatur . Untuk intrumen yang di gunakan umumnya
ada 2 macam intrumen yaitu u tuk analisis kuantitatif dan untuk
analisis kualitatif. Karena kompleksnya spektrum IR maka di gunakan
recorder . umunya alat IR digunaka berkas ganda yang di rancang
lebih sederhana drai pada berkas tunggal. Dalam semua instrumen
selalu ada chopper frekuensi rendah untuk menyesuaikan output
sumber. Rancangan optisnya mirip denga spektrofotometer UV-tampk
kecuali tempat sampel dan pembandingan di tempatkan di antara
sumber dan monokromator untuk menghamburkan sinar yang berasal dari
sampel dan untuk mencegah terjadinya penguraian secara fotokimia.
Sumber sinar di bagi menjadi dua berkas , satu di ewatkan pada
sampel dan yang satu melewati pembanding, kemudain secara
berturt-turut melewati attenuator dan chopper. Setelah melalui
prisma, berkas jatuh pad detektor dan di ubah menjadi sinyal
listrik yang di rekam oleh recorder. Kadang kadang di perlukan
amplifier bila sinyal lemah. Pada pengukuran kuantitatif model
berkas ganda kurang begitu memuaskan karena banyak ganguan dari
sirkuit elektronik dan pengaturan titik nol besar sehinngga
menyebabkan kesalahan. Untuk pengerjaan sampel umumnya di lakukan
dalam bentuk cairan pada suhu kamar dan dalam keadaan murni.
Ketebalan film untuk pengukuran berkissar anatar 0,01-0,05 mm.
Ketebalan film juga bevariasi antara 0,002 sampai 3mm. Bila sampel
padat maka di larutkan terlebih dahulu dengan CS2 atau CCl4. CCl4
bermanfaat dalam daerah 800-740 cm-1, sedangkan CS2 berguna dalam
daerah 2222-1540cm-1. Zat di katagorikan sebagai transparan jika
dapat mentransmisikan sinar >75%. Semua pelarut yang di gunakan
harus bebas air. Serbuk dan pertikelnya harusdi perkecil agar dapat
di analisisdengan cara menggerus padatan tersebut dalam medium
caiaran kental untuk mengurangi energi yang hilang karena terjadi
hamburan cahaya.Prinsip kerja spektrofotometer infra merah adalah
sama dengan spektrofotometer yang lainnya yakni interaksi energi
dengan suatu materi. Spektroskopi inframerah berfokus pada radiasi
elektromagnetik pada rentang frekuensi 400-4000cm-1, di mana cm-1
yang dikenal sebagai wavenumber (1/wavelength), yang merupakan
ukuran unit untuk frekuensi. Untuk menghasilkan spektrum
inframerah, radiasi yang mengandung semua frekuensi di wilayah IR
dilewatkan melalui sampel. Mereka frekuensi yang diserap muncul
sebagai penurunan sinyal yang terdeteksi. Informasi ini ditampilkan
sebagai spektrum radiasi dari% ditransmisikan bersekongkol melawan
wavenumber.Spektroskopi inframerah sangat berguna untuk analisis
kualitatif (identifikasi) dari senyawa organik karena spektrum yang
unik yang dihasilkan oleh setiap organik zat dengan puncak
struktural yang sesuai dengan fitur yang berbeda. Selain itu,
masing-masing kelompok fungsional menyerap sinar inframerah pada
frekuensi yang unik. Sebagai contoh, sebuah gugus karbonil, C = O,
selalu menyerap sinar inframerah pada 1670-1780 cm-1, yang
menyebabkan ikatan karbonil untuk meregangkan. (Silverstein,
2002)Teknik spektroskopi IR digunakan untuk mengetahui gugus
fungsional mengidentifikasi senyawa , menentukan struktur molekul,
mengetahui kemurnian dan mempelajari reaksi yang sedang berjalan.
Senyawa yang dianalisa berupa senyawa organik maupun anorganik.
Hampir semua senyawa dapat menyerap radiasi inframerah.( Mudzakir,
2008 ).Tidak ada pelarut yang sama sekali transparan terhadap sinar
IR, maka cuplikan dapat diukur sebagai padatan atau cairan
murninya. Cuplikan padat digerus pada muortar kecil bersama Kristal
KBr kering Dalam jumlah sedikit (0,5-2 mg cuplikan sampai 100 mg
KBr kering) campuran tersebut dipres diantara 2 sekrup memakai
kunci kemudian kedua sekrupnya dan baut berisi tablet cuplikan
tipis diletakkan di tempat sel spektrofotometer infrared dengan
lubang mengarah ke sumber radiasi. (Hendayana, 1994)Suatu garam
yang terbentuk lewat kristalisasi dari larutan campuran sejumlah
ekuivalen dua atau lebih garam tertentu disebut garam rangkap.
Sedangkan garam yang mengadung ion-ion kompleks dikenal sebagai
senyawa koordinasi atau garam kompleks. Misalnya heksamin koballt
(III) klorida, Co(NH3)6 Cl3, dan kalium heksasiano ferat (III),
K3Fe(CN)6. (Harjadi,W,1990)
Cara membaca spektra FTIR :1. Tentukan sumbu X dan Y-sumbu dari
spektrum. X-sumbu dari spektrum IR diberi label sebagai "bilangan
gelombang" dan jumlahnya berkisar dari 400 di paling kanan untuk
4.000 di paling kiri. X-sumbu menyediakan nomor penyerapan. Sumbu Y
diberi label sebagai "transmitansi Persen" dan jumlahnya berkisar
dari 0 pada bagian bawah dan 100 di atas.2. Tentukan karakteristik
puncak dalam spektrum IR. Semua spektrum inframerah mengandung
banyak puncak. Selanjutnya melihat data daerah gugus fungsi yang
diperlukan untuk membaca spektrum.3. Tentukan daerah spektrum di
mana puncak karakteristik ada. Spektrum IR dapat dipisahkan menjadi
empat wilayah. Rentang wilayah pertama dari 4.000 ke 2.500. Rentang
wilayah kedua dari 2.500 sampai 2.000. Ketiga wilayah berkisar dari
2.000 sampai 1.500. Rentang wilayah keempat dari 1.500 ke 400.4.
Tentukan kelompok fungsional diserap di wilayah pertama. Jika
spektrum memiliki karakteristik puncak di kisaran 4.000 hingga
2.500, puncak sesuai dengan penyerapan yang disebabkan oleh NH, CH
dan obligasi OH tunggal.5. Tentukan kelompok fungsional diserap di
wilayah kedua. Jika spektrum memiliki karakteristik puncak di
kisaran 2.500 hingga 2.000, puncak sesuai dengan penyerapan yang
disebabkan oleh ikatan rangkap tiga.6. Tentukan kelompok fungsional
diserap di wilayah ketiga. Jika spektrum memiliki karakteristik
puncak di kisaran 2.000 sampai 1.500, puncak sesuai dengan
penyerapan yang disebabkan oleh ikatan rangkap seperti C = O, C = N
dan C = C.7. Bandingkan puncak di wilayah keempat ke puncak di
wilayah keempat spektrum IR lain. Yang keempat dikenal sebagai
daerah sidik jari dari spektrum IR dan mengandung sejumlah besar
puncak serapan yang account untuk berbagai macam ikatan tunggal.
Jika semua puncak dalam spektrum IR, termasuk yang di wilayah
keempat, adalah identik dengan puncak spektrum lain, maka Anda
dapat yakin bahwa dua senyawa adalah identik.
Tabel daerah gugus fungsi pada IR :
Cara Kerja Alat Spektrofotometer FTIRSistem optik
Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar dibawah ini dilengkapi
dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam.
Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan
jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak (M) dan jarak
cermin yang diam (F). Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut
adalah 2 yang selanjutnya disebut sebagai retardasi (). Hubungan
antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap
retardasi disebut sebagai interferogram. Sedangkan sistim optik
dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya
interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra
Red.
Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light
Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi
sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah
agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara
utuh dan lebih baik.
Detektor yang digunakan dalam Spektrofotometer FTIR adalah TGS
(Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride).
Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa
kelebihan dibandingkan detektor TGS, yaitu memberikan respon yang
lebih baik pada frekwensi modulasi tinggi, lebih sensitif, lebih
cepat, tidak dipengaruhi oleh temperatur, sangat selektif terhadap
energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra merah.
Keunggulan Spektrofotometer FTIRSecara keseluruhan, analisis
menggunakan Spektrofotometer FTIR memiliki dua kelebihan utama
dibandingkan metoda konvensional lainnya, yaitu :1. Dapat digunakan
pada semua frekwensi 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).
Analisa Kualitatif dengan Infra merahCara menganalisis suatu
gugus fungsi dapat diklasifikasikan menjadi 2 cara:1. Dengan
mengkategorikan sebagai daerah IR dekat(0,7-2,5 m), daerah
fundamental(2,5-50 m) dan daerah IR jauh(50-500 m).2. Dengan
mengklasifikasikan sebagai :a. Daerah ulur hidrogen (3700-2700
cm-1)Pucak terjadi karena vibrasi ulur dari taom hidrogen dengan
atom lainnya. Misalnya puncak absorsi daerah 3700-3100 cm-1 timbul
karena vibrasi ulur dari O-H atau N-H. Sedangkan vibrasi C-H
alifatik timbul pada 3000-2850 cm-1. Ikatan CH timbul pada 3300
cm-1 dan sebagainyab. Pada daerah ikatan rangkap tiga (2700-1850
cm-1) Gugus-gugus yang mengabsorbsi terbatas, seperti untuk ulur
iakatan rangkap terjadi pada daerah 2250-2225cm-1 (misalnya untuk
-CN pada 2120 , - C+N- pada 2260 cm-1). Puncak untuk SH adalah pada
2600-2550 cm-1 ,untuk PH pada 2440-2350 cm-1 dan SiH pada 2260-2090
cm-1.c. Pada daerah iaktan rangkap dua (1950-1550) cm-1Voibrasi
ulur dari gugus karbonil dapat dikarakteristikan disini ,seperti
keton,aldehid, asam, aminola,karbonat,semuanya mempunyai puncak
pada 1700 cm-1. Ester ,halida-halida asam, anhidrida-anhidrida
asam, mengabsorbsi pada 1770-1725 cm-1. Konjugasi menyebabkan
puncak absorbsi menjadi lebih rendah sampai 1700 cm-1. Puncak yang
disebabkan oleh vibrasi ulur dari C=C- dan C=N terletak pada
1690-1600 cm-1, berguna untuk identifikasi olefin. Cincin aromatik
menunujukkan puncak daklam daerah 1650-1450 cm-1, yang derjat
substitusi rendah menunujukkan puncak pada 1600,1580,1500 dan 1450
cm-1.d. Daerah sisik jari berada pada 1500-700 cm-1 Dimana sedikit
saja perbedaan dalam struktur dan susunan molekul akan menyebabkan
distribusi puncak absorbsi kan berubah. Dalam aderah ini, untuk
memastikan suatu senyawa organik adalah dengan cara membandingkan
dengan pembandingnya.pita absorbsi dalam daerah ini disebabkan
kareana adanya interaksi yang bermacam-macam, sehingga tidak
mungkin kita dapat menginterprestasikan dengan tepat,walaupun
kadang-kadang puncak yang komplels ini bermanfaat untuk
identifikasi, misalnya C-O-C dalam ester dan eter mengabsorbsi
pada1200 cm-1.
Daerah sidik jariKetika menginterprestasikan spektum IR lebih
baik kita meneliti semua spektrum darpada melihat sebagian demi
sebagian. Infra merah dalam hubungannya dengan NMR dan analisis
unsur dapat memberikan infornasi mengenai keadaan sutau senyawa.
Sebuah perbandingan spektrum percobaan dengan spektrum senyawa
murni adalah mutlak dilakukan. Misalnya dalam analisis
n-Heksana,benzena,fenol, dan heksanol,sebagai pelarut digunakan
nujol [CH3(CH2)8CH3]1. Spektrum IR dari n-Heksana menunujukkan pita
absorbsi yang khas dari hidrokarbon alifatik, seperti vibrasi ulur
asimetris dan simetris C-H pada 2899cm-1,-CH2- scissoring pada
1471cm-1 dan C-CH3 pada 1381 cm-1. Pita yang lemah dekat 725 cm-1
disebabkan oleh vibrasi bending(tekuk) dari unit (CH2)4-2. Untuk
benzena , vibrasi ulur C-H aromatik timbul pada 3030,sedangkan
vibrasi C=C- dari cincin aromatik timbul pada 1613-1471 cm-1 dengan
puncak yang kuat pada 1481 cm-1. Bending dari C-H timbul pada 769
cm-1.3. n-heksanol menunujukkan pita yang kuat dari vibrasi ulur
O-H pada 3356 cm-1, puncak yang melebar disebabkan karena iaktan
hidrogen. Pita yang melebar pada 1062 cm-1 adalah khas untuk
vibrasi ulur C-O dari alkohol primer. Biasanya apabila tom hidrogen
dari hidrogen alifatik diganti oleh gugus OH, maka spektrumnya
berubah karena vibrasi OH dan CO menambha vibrasi C-H.
4. Efek dari substitusi gugus hidroksi pada benzena ditunjukkan
dalam spektrum dari fenol (C6H5-OH). Vibrasi OH timbul sebgai pita
yang lebar pada 3333 cm-1, pita didekatnya pada 3030 cm-1
disebabkan oleh vibrasi nulur C-H aromatik. Pita pada 1595 dan 1497
cm-1 menunujukkan vibrasi rangaka benzena. Vibrasi tekuk dari C-H
aromatik di luar bidang pada 750 cm-1 dan 685 cm-1 menunujukkan
bahwa cincin benzena adalah monosubstitusi.
KARAKTERISTIK FREKUENSI ABSORBSI
Analisis Kuantitatif dengan Infra MerahDalam penentuan analisis
kuantitaif dengan infra merah digunakan hukum Beer. Kita dapat
menghitung absortivitas molar () pada panjang gelombang tertentui,
dimana salah satu komponenya mengabsorbsi dengan kuat sedang
komponen lain absorbsinya lemah atau bahkan tidak mengabsorbsi.
Absorbansi zat yang tidak diketahui jumlanya ditentukan pada
panjang gelombang ini denga cara spektrofotometri simultan. Adanya
sinar hamburan pada suatu waktu membuat hukum Beer tidak dapat
dugunakan, terutama pada nuilai sbsorbansi yang tinggi. Oleh karena
itu,digunakan metode empiris. Metode base line adalah untuk
menyel;eksi pita absorbsi yang dianakisis yang tidak jatuh kembali
pada pita komponene yang dianalisis. Jika P0 menunujukkan
intensitas sinar yang didapat denga cara menarik garis lurus
tangensial pada kurava spektrum absorabsi pada posisi pita yang
dianalisis. Transmitan Pt diukur dari titik absorbsi maksimum.
Kurava kalibrasi didapat dengan cara mengalurakan nilaia log(P0/Pt)
terhadap konsentrsi.Karena pita IR yang sempit, menyebabkan deviasi
dari hukum Beer ( yang dapat menyebabkan hubungan antara absorbansi
dan konsentrasi menjadi tidak linear) kemunkinan kecil.Spektroskopi
IR dapat digunkan untuk menganalisis campuran hodrokarbon aromatik
seperti C8H10(mengandung xylena dalam bentuk orto,meta,para dan
etil benzena), dengan sikloheksana sebagai pelarut. Kita ambil
puncak di sekitar panjang gelombang 12-15 m, kita hitung
absorptivitas molar semua senyawa pada 13 ; 47 ;13,01 ;12,58 l
14,36 m yang merupakan daerah puncak dan menulis empat persamaan
simultan untuk menhitung konsentrasi masing-masing.Kebanyakan
penggunaan spektroskopi IR dalam analisis kuantitatif adalah untuk
menganalisis kandungan udara, misalnya jika udara mengandung
polutan seperti CO, metil etil keton, metanol ,etilen oksida dan
uap CHCl3. Smapel udara yang mengandung polutan atsmosfer
dianalisis dengan alat IR. Polutan-polutan lain seperti
CS2,HCN,SO2,nitrobenzena,vinilklorida,diboran,kloroprena,metilmerkaptan,piridain,juga
dapat dianalisis secara kuantitatif dengan spektrofotometer infra
merah.
SPEKTRUM FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR) UMUM DAN POLIMER
Spektrum (Polymethyl Methacrylate)
Spektrum (Polystyrene)Spektrum (PVC)