SPEKTROSKOPI INFRA RED & SERAPAN ATOM

Transkripsi

1 SPEKTROSKOPI INFRA RED & SERAPAN ATOM

2 SPEKTROSKOPI INFRA RED Daerah radiasi IR: 1. IR dekat: 0,78 2,5 µm 2. IR tengah: 2,5 50 µm 3. IR jauh: µm

3 Daerah radiasi spektroskopi IR: 0, µm Penggunaan spektroskopi IR: o Penentuan struktur, khususnya senyawa organik o Analisis kuantitatif, misal kadar CO udara Energi pada daerah UV-Vis dibutuhkan untuk transisi elektronik, sedangkan pada IR hanya terbatas pada perubahan energi setingkat molekul

4 Untuk tingkat molekul, perbedaan keadaan vibrasi dan rotasi digunakan untuk mengabsorbsi sinar IR jadi untuk dapat mengabsorbsi, molekul harus memiliki perubahan momen dipol sebagai akibat dari vibrasi Senyawa O 2 dan N 2 tidak memiliki perubahan momen dipol dalam vibrasi dan rotasinya, sehingga tidak dapat mengabsorbsi sinar IR

5 Vibrasi Molekul Posisi relatif atom dalam molekul selalu berubah-ubah akibat vibrasi Klasifikasi vibrasi 1. Vibrasi ulur / regangan / stretching vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang ikatan suatu ikatan Dua tipe vibrasi regangan: o Regangan Simetri (Symmetrical Stretching o Regangan Asimetri (Antisymmetrical Stretching)

6 o o Regangan Simetri: unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar. Regangan Asimetri: unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar. Symmetrical stretching Antisymmetrical stretching

7 2. Vibrasi tekuk / bengkokan / bending o o o Terkait dengan berubahnya sudut anta dua ikatan Empat tipe vibrasi tekuk: o o o o Cissoring Rocking Wagging Twisting Empat tipe vibrasi tekuk hanya terjadi pada molekul yang mempunyai lebih dari 2 atom

8 Wagging (kibasan): atom-atomnya bergerak bolak-balik keluar bidang atau molekul Rocking (goyangan): atom-atomnya bergerak bolak-balik dalam bidang

9 Twisting (pelintiran): atom-atom yang terikat pada molekul yang diam, berotasi di sekitar ikatannya Scissoring (guntingan): atom-atom yang terikat pada atom pusat bergerak saling mendekat dan menjauh satu sama lain, sehingga sudutnya berubah-ubah

10 V = frekuensi vibrasi K = konstanta gaya m 1, m 2 = massa dari atom µ = massa tereduksi dari osilator dwi atom Frekuensi Vibrasi (V ) m m m m K V K V m m m m

11 Konstanta gaya (K) o K untuk ikatan tunggal: 2-8 x 10 5 dyne/cm o K untuk ikatan ganda: 8-12 x 10 5 dyne/cm o K untuk ikatan rangkap tiga: x 10 5 dyne/cm Semakin besar K frekuensi vibrasi semakin besar Gerakan tekuk (bending) memperlihatkan frekuensi absorbsi yang lebih rendah dari pada ulur (stretching)

12 = bilangan gelombang K = konstanta gaya m 1, m 2 = massa dari atom µ = massa tereduksi dari osilator dwi atom c = kecepatan cahaya Bilangan Gelombang () m m m m K c K c

13 Instrumen Spektrofotometer Infra Red Komponen dasar spektrofotometer IR = UV-Vis, tetapi sumber, detektor, dan komponen optiknya sedikit berbeda Prinsip kerja: 1. Sinar IR dilewatkan melalui sampel dan larutan pembanding 2. Dilewatkan monokromator untuk menghilangkan sinar yang tidak diinginkan (stray radiation) 3. Berkas ini kemudian didispersikan melalui prisma atau grating 4. Dilewatkan melalui slit 5. Sinar difokuskan pada detektor

14 Near Infra Red Spectrophotometer

15

16 Sumber radiasi: Nernest atau lampu Glower Monokromator terbuat dari berbagai macam bahan, misal: gelas, lelehan silika, LiF, CaF 2, BaF 2, NaCl, AgCl, KBr, CsI 1. Prisma NaCl umumnya digunakan untuk daerah cm Prisma KBr untuk 400 cm Kuarsa yang dirancang untuk daerah UV- Vis juga dapat dipakai untuk daerah IR dekat Detektor yang sering digunakan: detektor termal (misal termokopel)

17 Penggunaan Spektroskopi Infra Red Untuk menganalisis campuran hidrokarbon aromatik seperti C 8 C 10 dengan sikloheksana sebagai pelarut Untuk analisa kuantitaif polutan udara, misal CO, metil etil keton, metanol, etilen oksida dan uap CHCl 3 Polutan lain yang dapat dianalisis dengan Spektroskopi IR: CS 2, HCN, SO 2, nitrobenzena, vinilklorida, metil markaptan, piridin

18 Spektroskopi infra red banyak digunakan karena: a. Cepat b. Dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional dalam molekul c. Spektrum infra merah yang dihasilkan oleh suatu senyawa adalah khas dan oleh karena itu dapat menyajikan sebuah fingerprint (sidik jari) untuk senyawa tersebut.

19 Pita Absorbsi Infra Merah Gugus Senyawa Frekuensi Lingkungan Nama (cm -1 ) spektral lingkungannya cm -1 (µ)

20 Gugus Senyawa Frekuensi Lingkungan Nama (cm -1 ) spektral lingkungannya cm -1 (µ)

21

22

23 Prinsip: absorbsi cahaya oleh atom Atom-atom menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, misal: o o o SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOM Natrium menyerap pada 589 nm Kalium: 766,5 nm Uranium: 358,5 nm Komponen AAS: o Unit atomisasi o Sumber radiasi o Sistem pengukur fotometrik

24 WFX-320 AAS Spectrometer WFX-110A/120A/130A WFX-110/120/130 WFX-210

25

26 Untuk mengubah unsur metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi panas Temperatur harus terkendali agar proses atomisasi sempurna Ionisasi harus dihindarkan (ionisasi dapat terjadi jika temperatur terlalu tinggi) Bahan bakar: propana, butana, hidrogen; sedangkan oksidatornya adalah udara, oksigen, N 2 O, asetilen misal: o Gas etilen dan oksidator udara temperatur maksimum 100 o C o Untuk temperatur tinggi biasanya menggnakan N:O = 2:1

27 Temperatur Nyala Bahan bakar Oksidasi udara Oksidasi oksigen N 2 O Hidrogen Asetilen Propana

28 Eksitasi pada Berbagai Temperatur Unsur Panjang Gelombang 2000 o K 3000 o K 4000 o K Cs x x x 10-3 Na x x x 10-3 Ca x x x 10-4 Zn x x x 10-2

29 Sumber Radiasi Pada AAS diperlukan sumber radiasi yang mengemisikan sinar pada panjang gelombang yang tepat sama pada proses absorbsinya, sehingga efek pelebaran puncak dapat dihindarkan

30 Sumber radiasi: Hollow cathode o Memiliki dua elektroda, salah satunya berbentuk silinder dan terbuat dari unsur yang sama dengan unsur yang dianalisis

31 o Ada juga hollow cathode multi unsur terbuat dari bermacam unsur memudahkan pekerjaan, karena tidak perlu lagi menukar lampu Misal: (Ca, Mg, Al), (Fe, Cu, Mn), (Cu, Zn, Pb, Sn), dan (Cr, Co, Cu, Fe, Mn, serta Ni)

32 Penggunaan AAS Metode yang peka untuk penentuan 67 unsur, misal: Al, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mg, Mo, P, Sn, Zn, Li, Na. K, Ca Non logam yang dapat dianalisis: fosfor dan Boron Keunggulan AAS: o Analisis cepat o Ketelitiannya sampai tingkat runut, o Sebelum pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan pendahuluan

33 Sensitivitas: konsentrasi suatu unsur dalam larutan air (µg/ml) yang mengabsorbsi 1% dari intrensitas radiasi yang datang Batas deteksi: konsentrasi suatu unsur dalam larutan yang memberikan signal setara dengan dua kali deviasi standar dari suatu seri pengukuran standar yang konsentrasinya mendekati blangko

34 Kondisi untuk analisis AAS

35

36

37

38