LAPORAN PENGENALAN ALAT SPEKTROFOTOMETER FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR) Diajukan untuk Memenuhi salah Satu Tugas Mata Kuliah Praktikum Kimia Pemisahan dan Pengukuran Dosen Pengampu : Drs. Hokcu Suhanda, M.Si : Dra. Soja Siti Fatimah, M.Si Tanggal Percobaan Awal : Senin, 28 September 2020 Akhir : Senin, 28 September 2020 KELOMPOK 4 Disusun oleh: Disusun oleh : Cindy Fauziah (1800854) ANGGOTA Cynthia Vidya C Dewi Hernawati (1800319) (1800575) DEPARTEMEN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA BANDUNG 2020 PENGENALAN ALAT SPEKTROFOTOMETER FOURIER TRANSFORM INFRA RED (FTIR) Tanggal Praktikum Awal : Senin, 28 September 2020 Akhir : Senin, 28 September 2020 A. Tujuan Praktikum 1. Memahami prinsip kerja alat spektrofotometer FTIR 2. Mengetahui berbagai teknik penyiapan berbagai jenis sampel pada penggukuran menggunakan alat spektrofotometer FTIR 3. Mampu membaca/menginterpretasi spektra IR untuk meramalkan gugus fungsi senyawa. B. Dasar Teori Spektrofotometri IR (= spektroskopi IR) merupakan suatu metode yang didasarkan pada interaksi antara molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75–1,000 µm atau pada bilangan gelombang 13.000–10 cm-1 dengan menggunakan suatu alat yaitu Spektrofotometer Inframerah. Hasil yang diperoleh pada pengukuran dengan spektrofotometer IR adalah suatu spektrum IR, yang menyatakan hubungan antara intensitas serapan IR terhadap frekuensi/bilangan gelombang. Bila molekul menyerap radiasi IR, besarnya sinar IR yang diserap menyebabkan kenaikan dalam amplitudo getaran atom-atom yang terikat. Akibatnya di dalam molekul itu akan terjadi perubahan tingkat energi dari keadaan dasar (kenaikan dalam amplitudo getaran atom-atom yang terikat itu). Jadi molekul ini berada dalam keadaan vibrasi tereksitasi (energi yang terserap ini akan dilepaskan kembali dalam bentuk panas bila molekul itu kembali ke keadaan dasar). Metode spektrometri IR banyak digunakan pada laboratorium analisis industri dan laboratorium riset karena dapat memberikan informasi yang berguna untuk analisis kualitatif dan kuantitatif, serta berguna untuk penentuan rumus struktur suatu senyawa. Salah satu keuntungan terbesar dari spektrofotometer IR adalah bahwa hampir semua jenis sampel dan wujud zat dapat dianalisis. Sampel berupa cairan, larutan, pasta, bubuk, lapisan tipis, serat, gas dan padatan dapat dianalisis dengan pemilihan teknik penyiapan sampel yang tepat. Untuk keperluan analisis kualitatif difokuskan pada identifikasi gugus fungsi. Spektrum inframerah senyawa organik (dan juga senyawa-senyawa anorganik) merupakan sifat fisik yang khas bagi senyawa - senyawa tersebut. Secara garis besar suatu serapan IR dapat dinyatakan dalam suatu gugus fungsional dilihat dari berapa harga panjang gelombangnya. Daerah radiasi IR yang dipakai untuk analisis instrumental umumnya berada pada rentang panjang gelombang 4.000 – 600 cm-1 . Untuk memudahkan dalam interpretasi spectrum IR, dapat dibagi dalam dua daerah, yaitu : - Daerah gugus fungsi (4.000 – 1.600 cm-1 ) – Daerah sidik jari (1.600 – 600 cm-1 ). (Tim Praktikum Kimia Pemisahan dan Pengukuran, 2020) Senyawa kimia tertentu (hasil sintesa atau alami) mempunyai kemampuan menyerap radiasi elektromagnetik dalam daerah spektrum inframerah (IR). Absorpsi radiasi IR pada material tertentu berkaitan dengan fenomena bergetarnya molekul atau atom. Spektrum serapan inframerah suatu senyawa mempunyai pola yang khas, sehingga berguna untuk identifikasi senyawa (identifikasi keberadaan gugus-gugus fungsi yang ada). Posisi pita dalam analisa inframerah dinyatakan dalam satuan frekuensi. Frekuensi sering dinyatakan sebagai bilangan gelombang, yakni jumlah gelombang atau panjang gelombang per centimeter (cm –1). Daerah yang sering dianalisa dengan spektroskopi inframerah adalah dalam kisaran 4000-600 cm-1 (setara dengan 2,5 – 25 mm) atau lebih rendah. Hasil analisa dicatat dalam modus pemancar (%T) atau serapan (Abs). Plastik merupakan polimer sintetik yang terbentuk dari reaksi polimerisasi monomermonomernya, seperti diperlihatkan pada reaksi berikut: Keberadaan gugus R akan mempengaruhi jenis, sifat kimia, sifat mekanik, dan penggunaan polimer. Jenis-jenis polimer karena perbedaan gugus R dapat ditentukan melalui metode spektrometri inframerah. Zat aditif bermassa molekul rendah sering ditambahkan ke dalam polimer untuk memperoleh sifat-sifat berkaitan dengan keterbakaran dan keluwesannya. Zat aditif ini dapat berpindah ke dalam makanan-minuman jika mengalami kontak yang cukup lama dengan makanan-minuman atau terkena perlakuan panas. Metode spektrometri inframerah dapat digunakan untuk menentukan keberadaan zat aditif ini jika diberikan perlakuan panas (Wiji M.Si.dkk, 2020) Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri. (Basset,1994) 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 µm atau pada bilangan gelombang 13.000 - 10 cm-1. Tabel 2.1 Daerah spektrum infra merah Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang sering digunakan pada alat spektroskopi inframerah adalahpada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 5 0 µ 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. Senyawa kimia tertentu (hasil sintesa atau alami) mempunyai kemampuan menyerap radiasi elektromagnetik dalam daerah spectrum inframerah. Absorpsi radiasi IR pada material tertentu berkaitan dengan fenomena bergetarnya molekul atau atom. Metode Spektroskopi inframerah ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui, karena spektrum yang dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut. Metode ini banyak digunakan karena: - Cepat dan relatif murah - Dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional dalam molekul Spektrum inframerah yang dihasilkan oleh suatu senyawa adalah khas dan oleh karena itu dapat menyajikan sebuah fingerprint (sidik jari) untuk senyawa tersebut. Daerah Gugus Nama Gugus serapan (cm-1) Fungsi Fungsi As-Salisilat Nujol Mull – Nujol Mull As-Salisilat – KBr 2951,09 2850-2960 1350-1470 C-H alkana 2922,16 2924,09 2920,23 2856,58 2854,65 2858,51 1458,18 1462,04 1440,83 1375,25 1448,54 1382,96 1379,10 854,47 3020-3080 675-870 C-H alkena 727,16 781,17 759,95 696,30 3059,10 860,25 783,10 758,02 696,30 3059,10 3000-3100 675-870 C-H aromatik 727,16 854,47 3007,02 781,17 860,25 759,95 783,10 696,30 758,02 696,30 3300 C-H alkuna - - - 1640-1680 C=C Alkena - 1662,64 1658,78 1500-1600 C=C - 1577,77 1575,84 aromatik (cincin) 1294,24 Alkohol 1246,02 Eter 1080-1300 C-O asam - karboksilat C=O Aldehida 1190,08 1153,43 ester 1690-1760 1209,37 1087,85 1712,79 - 1296,16 1246,02 1207,44 1151,50 1089,78 - Keton asam karboksilat ester alkohol 3610-3640 O-H fenol - - - (monomer) 3232,70 3192,19 3169,04 Alkohol 2000-3600 O-H fenol (ikatan Hidrogen) 2922,16 2951,09 2856,58 2924,09 3379,29 2854,65 2723,49 2723,49 2677,20 2592,33 2534,46 3000-3600 3310-3500 O-H N-H asam karboksilat amina 3379,29 Amina -NO2 Nitro 1375,25 2719,63 2594,26 2534,46 2380,16 2171,85 2088,91 3169,04 3007,02 - - 1246,02 1190,08 1345-1385 2858,51 3059,10 1209,37 1515-1560 2920,23 3192,19 3379,29 1305,81 3007,02 3236,55 1294,24 C-N 3059,10 3232,70 1325,10 1180-1360 3236,55 1379,10 1296,16 1246,02 1207,44 1151,50 1382,96 Tabel 2.2 Serapan Khas Beberapa Gugus Fungsi 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 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 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 ) Berikut adalah komponen alat spektrofotometri IR 1. Sumber Energi Sumbernya dapat berupa Nernest atau lampu Glower, yang dibuatt dari oksida-oksida zirconium dan yttrium, berupa batang berongga dengan diameter 2mm dan panjang 30mm. batang ini dipanaskan sampai 1500-20000C dan akan memberikan radiasi di atas 7000 cm-1. Sumber radiasi yang biasa digunakan berupa Nernst Glower, Globar, dan Kawat Nikhrom. Nernst Glower merupakan campuran oksida dari zirkon (Zr), dan yitrium (Y) yaitu ZrO2 dan Y2O3, atau campuran oksida thorium (Th) dan serium (Ce). Nernst Glower ini berupa silinder dengan diameter 1 sampai 2 mm dan panjang 20 mm. pada ujung silinder dilapisi platina untuk melewatkan arus listrik. Nernst Glower mempunyai radiasi maksimum pada panjang gelombang 1,4 µm atau bilangan gelombang 7100 cm-1. Globar merupakan sebatang silicon karbida (SiC) biasanya dengan diameter 5 mm dan panjang 50 mm. radiasi maksimum Globar terjadi pada panjang gelombang 1,8-2,0 µm atau bilangan 7100 cm-1. Kawat Nikhrom merupakan campuran nikel (Ni) dan Krom (Cr), mempunyai radiasi lebih rendah dari Nernst Glower dan Globar. 2. Monokromator Digunakan untuk menghilangkan sinar yang tidak diinginan, sehingga diperoleh sinar yang monokromatis, terdiri dari sistem celah (masuk-keluar) tempat sinar dari sumber radiasi masuk ke dalam sistem monokromator; alat pendispersi berupa prisma/kisi difraksi akan menguraikan sinar menjadi komponen panjang gelombang. Monokromator yang digunaan untuk alat infra merah umumnya terbuat dari berbagai macam bahan, missal:prisma (umumnya dalam littrow mounting) dan celah yang terbuat dari gelas, lelehan silika, LiF, CaF2, BaF2, Nacl, AgCl, KBr, CsI. Tetapi pada umumnya prisma NaCl digunaan untuk daerah 4000-6000 cm-1 dan prisma KBR untuk 400 cm-1. 3. Wadah sampel Berfungsi untuk menaruh/meletakkan/melekatkan sampel yang akan dianalisis. Wadah sampel yang digunakan disesuaikan pada bentuk fisik sampel yang akan dianalisis. Wadah sampel tergantung dari jenis sampel. Untuk sampel berbentuk gas digunakan sel gas dengan lebar sel atau panjang berkas radiasi 40 m. hal ini dimungkinkan untuk menaikkan sensitivitas karena adanya cermin yang dapat memantulkan berkas radiasi berulang kali melalui sampel. Wadah sampel untuk sampel berbentuk cairan umumnya mempunyai panjang berkas radiasi kurang dari 1 mm biasanya dibuat lapisan tipis (film) di antara dua keping senyawa yang transparan terhadap radiasi inframerah. Dapat pula dibuat larutan yang kemudian dimasukkan ke dalam sel larutan.Wadah sampel untuk padatan mempunyai panjang berkas radiasi kurang dari 1 mm (seperti wadah sampel untuk cairan). Sampel berbentuk padatan ini dapat dibuat pellet, pasta, atau lapis tipis. Pelet KBr dibuat dengan menggerus sampel dan Kristal KBr (0,1 – 2,0 % berdasar berat) sehingga merata kemudian ditekan sampai diperoleh pelet atau pil tipis. Pasta (mull) dibuat dengan mencampur sampel dan setetes bahan pasta sehingga merata kemudian dilapiskan di antara dua keping NaCl yang transparan terhadap radiasi inframerah. Bahan pasta yang biasa digunakan adalah parafin cair. Lapis tipis dibuat dengan meneteskan larutan dalam pelarut yang mudah menguap pada permukaan kepingan NaCl dan dibiarkan sampai menguap. 4. Detektor Alat yang mengukur atau mendeteksi energi radiasi akibat pengaruh panas. Berbeda dengan detector lainnya (misalnya phototube), pengukuran radiasi infra merah lebih sulit karena intensitas radiasi rendah dan energi foton infra merah juga rendah. Akibatnya signal dari detector infra merah ecil sehingga dalam penguurannya harus diperbesar dengan menggunaan amplifier. Terdapat dua macam detector yaitu thermocouple dan bolometer. 5. Rekorder Alat perekam untuk mempermudah dan mempercepat pengolahan data dari detector.Recorder. (Tim Kimia Analitik Instrumen,2009) 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) Teknik Analisis Dengan Inframerah Metode Penyiapan Cuplikan Hampir semua senyawa, termasuk senyawa organik menyerap radiasi dalam daerah inframerah. Meski kegunaan spektrofotometri inframerah untuk memperoleh keterangan gugus fungsi, namun prosedur penyiapan cuplikan perlu mendapatkan perhatian. Mengingat macam senyawa organik ynag dapat berupa padat, cair dan gas yang memerlukan penangganan yang berbeda. Ada beberapa cara penyiapan cuplikan untuk spektrofotometer inframerah. 1. Padatan Ada tiga cara umum untuk mengolah cuplikan yang berupa padatan yaitu lempeng KBr, “mull” dan lapisan tipis. Padatan dapat juga ditetapkan sebagai larutan, tetapi spektrum larutan mempunyai hasil yang berbeda dengan spektrum padatan, karena gaya intermolekul berubah. Lempeng (pelet) KBr dibuat dengan menggerus cuplikan (0,1-2 % berat) dengan kalium bromida (KBr) dalam mortar dari batu agate untuk mengurangi kontaminasi yang dapat menyerap radiasi IR dan kemudian dimasukkan ke dalam tempat khusus kemudian di vakum untuk melepaskan air. Campuran dipres beberapa saat (10 menit) pada tekanan 80 Torr (8 hingga 20 ton per satuan luas). Kalium bromida yang digunakan harus kering dan dianjurkan penggerusan dilakukkan di bawah lampu inframerah untuk mencegah kondensasi uap air. Kerugian metode pelet KBr adalah sifat KBr yang hidroskopis hingga sukar memperoleh pelet yang bebas sempurna terhadap kontaminasi air, yang memberikan serapan lebar pada 35000 cm-1 dan sukar mendapat ulangan yang tinggi. Mull atau pasta dibuat dengan menggerus cuplikan sehingga halus, kemudian dicampur dengan satu atau dua tetes minyak hidrokrabon berat (nujol). Mull nujol ini kemudian dipindahkan ke lempeng natrium klorida. Lempeng natrium klorida kedua di letakkan di atas mull dan di tekan sehingga merupakan lapisan tipis dan rata diantara dua lempeng tersebut. Bila cuplikan yang dianalisis mengandung senyawa C-H alifatik (serapan nujol mengganggu), maka sebagai pengganti nujol dapat digunakan flororolube atau heksaklorobutadiena. 23 2. Larutan Cuplikan padat dapat dilarutkan dalam pelarut seperti karbon tetraklorida (CCl4), karbon disulfida atau klorofom. 1-5% larutan dimasukan dalam sel larutan yang mempunyai jendela transparan dengan alat pengukur ketebalan. Tebal sel biasanya 0,1-1,0 mm. Salah satu keuntungan dari larutan encer ialah, spektrum yang dihasilkan mempunyai kedapat ulangan yang tinggi. Selain itu dengan mengatur konsetrasi dan tebal sel maka bentuk pita serapan yang penting dapat ditonjolkan dengan jelas. 3. Cairan Murni Jika jumlah cuplikan sedikit sekali atau jika tidak diperoleh pelarut yang sesuai, maka setetes cairan murni diapit dan ditekan diantara dua lempeng natrium klorida, kemudian dilakukkan pengukuran. 4. Gas Cuplikan gas dimasukkan ke dalam sel gas. Jendela transparan terhadap inframerah, misalnya natruim klorida, sehingga sel dapat diletakkan langsung dalam berkas cuplikan. Dalam fase uap, perubahan rotasi dalam molekul dapat bebas terjadi dan proses energi rendah ini (frekuensi sangat rendah) dapat mengatur pita vibrasi dengan energi lebih tinggi. Pita vibrasi di pecah dan kerap kali terbentuk struktur halus. Dalam prakteknya, spektrum inframerah fase gas jarang diperlukan karena biasanya senyawa tersebut lebih mudah dianalisis dengan kromatografi gas. (Kamilah Hayati, Elok,dkk.., 2017) Mengapa Spektroskopi Inframerah ? Alasan 1. Material tertentu (material hasil sintesa atau material alami menyerap radiasi inframerah. 2. Spektrum serapan inframerah suatu material mempunyai pola yang khas. berguna untuk identifikasi material dan identifikasi keberadaan gugus-gugus fungsi yang ada. Interaksi Materi-Radiasi Inframerah 1. Senyawa berikatan kovalen mempunyai kemampuan menyerap radiasi elektromagnetik dalam daerah spektrum inframerah. 2. Absorpsi radiasi IR pada material tertentu berkaitan dengan fenomena bergetarnya molekul atau atom. Vibrasi Molekul dan Atom 1. Atom-atom dalam molekul selalu mengalami vibrasi (getaran atom dalam molekul). 2. Getaran atom dalam molekul (frekuensi getaran) dapat digambarkan dalam tingkat energi vibrasi. 3. Jika suatu molekul menyerap radiasi inframerah, maka molekul tersebut akan tereksitasi ke tingkatan yang lebih tinggi. 4. Frekuensi radiasi yang diserap haruslah sama dengan frekuensi getaran. 5. Molekul atau atom bergetar dengan frekuensi yang bersesuaian dengan frekuensi radiasi inframerah. 6. Frekuensi getaran Hukum Osilator Harmonik Sederhana: v = 1/2 c (k/m)1/2, dengan v = frekuensi getaran (cm-1) c = kecepatan cahaya dalam hampa (cm detik -1) m = massa yang mengecil dari atom-atom yang bergetar (m = (mx my ) / (mx+my ) k = tetapan gaya (dyn/cm). Jenis Getaran 1. Getaran Ulur (Stretching Vibration) • Atom-atom berosilasi pada arah sumbu ikatan tanpa mengubah sudut ikatan. 2. Getaran Tekuk (Bending Vibration) • Gerakan atom menghasilkan perubahan sudut ikatan. • Gaya pemulih yang bekerja pada getaran ulur biasanya lebih besar dari pada yang dibutuhkan untuk memulihkan getaran tekuk. • Getaran ulur terjadi pada frekuensi yang lebih tinggi dari pada getaran tekuk. Penampakan Spektrum Inframerah 1. Posisi pita dalam analisa inframerah dinyatakan dalam satuan frekuensi. 2. Frekuensi sering dinyatakan sebagai bilangan gelombang, yakni jumlah gelombang atau panjang gelombang per centimeter (cm-1). 3. Hubungan antara frekuensi (bilangan gelombang) dengan panjang gelombang dinyatakan sebagai: = 104/ dengan menyatakan bilangan gelombang (cm-1) dan sebagai panjang gelombang dalam m 4. Daerah yang sering dianalisa dengan spektroskopi inframerah adalah dalam kisaran 4000-600 cm-1 (setara dengan 2,5 – 25 m) atau lebih rendah. 5. Hasil analisa dicatat dalam modus pemancar (%T) atau serapan (Abs). Pada senyawa anorganik (misalnya lempung) terdapat getaran Al-OH dan/atau Si-O yang akan muncul di daerah antara 1400-800 cm-1 . Prinsip FTIR 1. Analisis FTIR mirip seperti jika kita mengukur intensitas cahaya matahari atau bulan sebagai fungsi bilangan gelombang. Bilangan gelombang merupakan kebalikan dari panjang gelombang atau warna. 2. Molekul-molekul menyerap cahaya matahari. 3. Perbedaan antara spektrum cahaya matahari yang terlihat dari bumi dengan spektrum sebelum mengenai atmosfir bumi akan menunjukkan kelimpahan gas tertentu dalam atmosfir. FTIR Spektrometer 1. Dibandingkan sistem dispersi pada spektrofotometer IR biasa yang menggunakan grating atau prisma, maka FTIR yang menggunakan „Michelson Interferometer“ mengukur lebih cepat dan lebih sensitif. 2. “Cermin Gera” digerakkan pada kecepatan tetap oleh motor yang diatur oleh komputer. Kecepatan gerak cermin dimonitor oleh sistem laser He-Ne (pada 632.8 nm) 3. Komputer akan merubah signal dari interferometer (interferogram) ke dalam spektrum sinar tunggal melalui transformasi Fourier. Penyiapan Sampel 1. Sampel Gas Dimasukkan ke dalam sel inframerah tertentu. 2. Sampel Cair Dipipet, disuntikkan atau diteteskan ke dalam sel inframerah berjendela kristal NaCl atau KBr. 3. Sampel padat Partikel kasar cenderung menghasilkan pemencaran radiasi inframerah. Padatan dihaluskan sampai kurang dari 2 m. Proses penghalusan dilakukan hati-hati agar tidak merusak struktur material tertentu (mineral tertentu seperti bentonit menjadi amorf yang cenderung higroskopis. Penyiapan Sampel Padat: 1. Metode Mull Sampel Disuspensikan ke dalam minyak mineral Nujol (hidrokarbon jenuh berantai panjang). 2. Metode Pelet KBr 1-10 mg sampel dihaluskan secara hati-hati dengan 100 mg KBr dan mencetaknya menjadi cakram tipis atau pelet. 3. Metode Lapis Tipis Sampel disuspensikan dengan cara “sonifikasi”. Suspensi kemudian dipipet ke dalam sel jendela Irtran-II (kristal ZnS) atau kristal NaCl, sehingga 1-5 mg/cm2 dapat dipindahkan ke dalam sel tersebut. Sampel akan mengering setelah didiamkan pada suhu kamar. 4. Metode lapis tipis memberikan resolusi spektra inframerah yang cenderung lebih baik dibandingkan dengan spektra yang dihasilkan metode pelet KBr. 5. Metode lapis tipis membutuhkan waktu penyiapan sampel yang lebih lama dibanding pada metode pelet KBr. Penyiapan Pelet KBr (1). Timbang serbuk KBr halus 0,1 g. (2). Timbang sampel padat kering (bebas air) 1% dari berat KBR. (3). Campurkanserbuk KBr dan sampel dalam mortal agate, kemudian gerus sampai halus dan tercampur rata. (4). Siapkan cetakan pelet, cuci bagian sample base dan tablet frame dengan klorofom. (5). Masukkan campuran dalam set cetakan pelet. (6). Untuk meminimalkan kadar air hubungkan dengan pompa vacum. Onkan pompa vacum 5 menit. (7). Cetakan diletakkan pada pompa hidrolik, kemudian diberi tekanan sampai tanda 80. (8). Matikan pompa vacum, kemudian turunkan tekanan dalam cetakan dengan cara membuka kran udara. (9). Lepaskan pelet KBr yang sudah terbentuk. (10). Tempatkan Pelet KBr pada tablet holder, lakukan pengukuran dengan alat FTIR (lihat prosedur pengukuran). 4. Penyiapan Lapis Tipis untuk Sampel Cair (1). Teteskan sedikit cairan sampel (bebas air) yang akan diukur pada satu bagian window KBr, kemudian pasangkan satu bagian window KBr lagi sehingga cairan merata pada permukaan window. (2). Siapkan window KBr pada holder, kemudian lakukan pengukuran dengan alat. Cara Pengoperasian Alat FTIR-8400 Persiapan (1). On-kan sumber arus listrik. (2). On-kan alat. (3). On-kan alat komputer, tunggu. Pengukuran (1). Klik ganda shortcut. (2). Tunggu beberapa saat sampai keluar “dialogbox” kemudian klik “OK”. (3). Pada menu “Instrument” klik “FTIR 8400” (4). Untuk memulai pengukuran, klik “BKGStart” Tunggu sampai spektra menghilang. (5). Pengukuran “sampel” dilakukan dengan menempatkan sampel siap ukur pada tempat sampel dari alat interforometer. Ulangi langkah 3, kemudian isi dialog box dengan identitas sample, kemudian klik “ SampelStart”. Tunggu sampai diperoleh spektra. (6). Untuk memunculkan harga bilangan gelombang, klik “ peak table” pada menu “Calc”, tentukan Treshold dan Noise Level untuk mengatur pemunculan harga bilangan gelombang. (7). Untuk melakukan printout klik “ print” pada menu “File”, atur tampilan kertas yang diinginkan. Cara Mematikan Alat FTIR-8400 (1). Off-kan alat komputer. (2). Off-kan alat inferometer. (3). Off-kan sumber arus listrik. Sampel Material Sintesis: Asetilaseton Sampel Material Sintesis: Tembaga(II)Asetilasetonat Sampel Material Sintesis: Urea Sampel Material Sintesis: Kompleks [Cr(Urea) 6] Cl3 . 3H2O Sampel Material Alami: Bentonit Daerah Frekuensi Serapan Inframerah Mineral Lempung 1. Daerah Gugus Fungsional Daerah antara 4000-3000 cm-1 yang diakibatkan oleh getaran ulur dari air yang teradsorpsi dan/atau gugus OH Oktahedral. 2. Daerah Sidik Jari Daerah antara 1400-800 cm-1 yang disebabkan oleh getaran Al-OH dan/atau Si-O. (Mudzakir,2008) C. Alat dan Bahan Alat : 1. Spektroskopi FTIR : 1 set 2. Alat pembuat pellet : 1 set 3. Mortar :1 buah 4. Neraca analit :1 buah 5. Stopwatch :1 buah 6. Spatula :1 buah Bahan: 1. Alkohol 2. Kapas 3. KBr 4. P – Dimetylaminobenzaldehida (p-DAB) D. Langkah Kerja No 1. Langkah Kerja Preparasi Sampel Sampel cairan Sampe l - Diapit dan ditekan setetes cairan murni diantara dua lempeng natrium klorida (Jika jumlah cuplikan sedikit sekali atau jika tidak diperoleh pelarut yang sesuai) - Dipipet, disuntikkan atau diteteskan ke dalam sel inframerah berjendela kristal NaCl atau KBr. - Dilakukan pengukuran. Hasil 2. Sampel larutan Sampe l - Dilarutkan cuplikan padat dalam pelarut seperti karbon tetraklorida (CCl4), karbon disulfida atau klorofom. - Dimasukan 1-5% larutan dalam sel larutan yang mempunyai jendela transparan dengan alat pengukur ketebalan. Hasil 3. Sampel pasta /Metode Mull Sampe l - Digerus sampel dengan mortar dan pestle agar diperoleh bubuk yang halus. - Dicampur dengan Nujol (hidrokarbon jenuh berantai panjang) agar terbentuk pasta (dalam jumlah yang sedikit bubuk tersebut) - Ditempatkan beberapa tetes pasta antara dua plat sodium klorida(NaCl) (plat ini tidak mengabsorbsi inframerah pada wilayah tersebut) - Ditempatkan plat dalam tempat sampel pada alat spektroskopi inframerah untuk dianalisis. Hasil 4. Sampel padatan/serbuk Sampe l - Ditimbang sampel padat kering (bebas air) 1% dari berat KBR. - Dicampurkan serbuk KBr dan sampel dalam mortal agate - Digerus sampai halus dan tercampur rata. - Disiapkan cetakan pelet - Dicuci bagian sample base dan tablet frame dengan klorofom. - Dimasukkan campuran dalam set cetakan pelet. - Diubungkan dengan pompa vacum (Untuk meminimalkan kadar air) - Dionkan pompa vacum 5 menit - Diletakkan cetakan pada pompa hidrolik - Diberi tekanan sampai tanda 80 - Dimatikan pompa vacum - Diturunkan tekanan dalam cetakan dengan cara membuka kran udara. - Dilepaskan pelet KBr yang sudah terbentuk - Ditempatkan Pelet KBr pada tablet holder - Dilakukan pengukuran dengan alat FTIR (lihat prosedur pengukuran) Hasil 5. Sampel lapisan tipis Sampe l - Disuspensikan sampel dengan cara “sonifikasi” - Dipipet suspense ke dalam sel jendela Irtran-II (kristal ZnS) atau kristal NaCl, sehingga dapat - Dipindahkan 1-5 mg/cm2 sampel ke dalam sel . - Didiamkan pada suhu kamar (Sampel akan mengering ) Hasil 6. Sampel gas Sampe l - Dimasukkan cuplikan gas ke dalam sel gas. Hasil Diletakkan sel langsung dalam berkas cuplikan No 1. Langkah Kerja Pembuatan Pelet atau sampel Sampel - Dibersihkan setiap peralatan dengan menggunakan alkohol hingga steril dan kering - Disiapkan peralatan ring ke-1 - Ditimbang 250 mg KBr dan ± 1-2 mg sampel garam Pdimetylaminobenzaldehida - Dihaluskan sampel bersama KBr dengan mortar hingga halus - Ditempelkan ring 1 dan ring 2 dan ratakan - Ditempelkan kedua ring pada ring berukuran yang lebih besar di press hingga maksimal - Dipasang alat vacum pada saluran ring - Dikempress pellet dengan pompa hidrolik dan mengatur tekanannya menjadi 80 KN selama 7 menit - Dihentikan proses vakum dan pengepresan - Dilepaskan saluran vacum pada ring - Dipindahkan kedua ring pada tuas dan press Kembali - Dilepas pelet yang sudah terbentuk dari tuas menggunakan tissue - Hasil Hasil 2. Fourier Transform Infra-Red Pengukuran Sampel - Dinyalakan alat FT-IR tunggu hingga 5 menit - Diletakkan pellet yang sudah jadi pada sampel holder dan menempatkannya pada lintasan sinar alat FTIR. - Dipilih Sample Signal Chain pada komputer - Dilakukan evaluet pick packing - Dilakukan pengukuran dengan alat FTIR dan mengamati grafik yang terbentuk. - Disimpan data yang dihasilkan dan melakukan pembahasan terhadap puncak-puncak yang terbentuk Hasil 3. Cek sinyal pada FT-IR Cek Sinyal - Dipilih meissure, klik advance, klik ubah nama - Dipilih advance, klik ubah nama seperti nama kelas - Dipilih cek sinyal, dan tepatkan panah pada grafik - Dipilih scale display, dan tepatkan panah berwarna di tengah grafik - Diklik save Hasil 4. Analisis gugus fungsi Gugus Fungsi - Dimasukkan sampel kedalam alat FT-IR - Ditunggu hasil analisis sampel - Dipilih menu manipulate pada komputer, klik base line, klik correct - Dipilih manipulate, klik normal size, klik correct - Dipilih menu manipulate, klik smooth - Dipilih menu tick picking pada komputer untuk menunjukkan nilai - Di klik sampel 2, klik FT-IR-chance colour - Dilakukan analisis gugus fungsi Hasil 5. Pembacaan spektra FT-IR Pembacaan Spektra FT-IR - Ditentukan sumbu X dan Y sumbu dari spektrum - Ditentukan karakteristik puncak dalam spektrum IR - Ditentukan daerah spektrum dimana puncak karakteristik ada - Ditentukan kelompok fungsional diserap di wilayah pertama - Ditentukan kelompok fungsional diserap di wilayah ketiga. - Ditentukan kelompok fungsional diserap di wilayah ketiga. - Dibandingkan puncak di wilayah keempat spektrum IR lain. Hasil E. Data Pengamatan 1. Alkana 2. Alkena 3. Alkuna 4. Alkohol 5. Amina 6. Keton 7. Asam Karboksilat 8. Ester 9. Gambar Spektra IR F. Hasil Analisis Bilangan No Gelombang (cm-1) 1. 2. Transmitan Strong Middle Low Lebar Tipis 3000 -2870 √ 1478 -1370 √ 6. 7. √ t-Butil -C(CH3)3 √ Daerah sidik jari 3086 √ √ =C-H √ C-H √ 1648 √ √ C=C 1000 -600 √ √ Daerah sidik jari √ C-H √ CC 3300 650 5. C-H √ √ √ 2100 – 2250 4. √ Perkiraan 1000 -800 2928 – 2850 3. Bentuk Pita √ √ C-H √ O-H 3000 – 3700 √ 3000 -2800 √ √ C-H 1330 – 1420 √ √ O-H 1000 – 1260 √ √ C-O 3368 – 3291 √ 2859 – 2928 √ √ N-H (primer) √ C-H 1601 √ √ N-H 1470 √ √ CH2 1069 √ √ C-N 900-700 √ √ N-H 2964 √ √ -CH3 2935 √ √ Metilen 2870 √ √ -CH3 1717 √ √ C=O 1423 √ √ CH3 1410 √ √ -CH2- 1366 √ √ -CH3 3300 – 2500 √ 1717 √ √ O-H √ C=O 8. 1771 9. √ 3075, 3052 √ √ C-H √ C=O 1601 √ √ Cincin C=C 1493 √ √ -CH3 1378 √ √ -CH3 1223 √ √ C(=O)-C 1200 √ √ Asimetris 2840-2975 √ √ C-H 1600-1820 √ √ C=O 1620-1680 √ √ C=C 1000-1300 √ √ C-O G. Pembahasan Analisis IR bisa mengidentifikasi masing – masing gugus fungsi karena vibrasi ikatannya berbeda: 1. Alkana Serapan gugus fungsi yang khas : • v(C-H) (2800 - 3000 cm-1) • (CH2 dan CH3 ) (1450 - 1470 cm-1) • (C-H) (1370 - 1380 cm-1) 2. Alkena Serapan gugus fungsi yang khas : • v(=C-H) (3040 - 3010 cm-1) • v(C=C) (1600 - 1700 cm-1) • (=C-H) (650 – 1000 cm-1) 3. Alkuna Serapan gugus fungsi yang khas : • v(C-H) (3300 cm-1) • v(CC) (2100 – 2250 cm-1) • (C-H) (650 cm-1 ) 4. Alkohol Serapan gugus fungsi yang khas : • v(O-H) (3000 - 3700 cm-1) • (O-H) (1330 - 1420 cm-1 ) • v(C-0) (1000 – 1260 cm-1) 5. Eter Serapan gugus fungsi yang khas : • v(C-O) (1080 - 1150 cm-1) 6. Amina Serapan gugus fungsi yang khas : • Amina primer (RNH2 ) v(N-H) (3500 cm-1) v(N-H) (3400 cm-1) Pita kembar • Amina sekunder (-NHR) v(N-H) (3350 cm-1) Hanya terdapat satu pita saja • Amina tersier (R3N) Tidak terdapat pita 7. Keton Serapan gugus fungsi yang khas : • v(C=O) (1705 - 1725 cm-1) 8. Aldehid Serapan gugus fungsi yang khas : • v(C=O) (1720 - 1740 cm-1) • v(C-H) (2810 – 2870 cm-1 ) (2660 – 2720 cm-1) Pita doublet dan sangat karakteristik untuk aldehid 9. Asam Karboksilat Serapan gugus fungsi yang khas : • v(C=O) (1650 - 1740 cm-1) • v(O-H) (2500 – 3000 cm-1) terikat • v(O-H) (3500 – 3560 cm-1) bebas 10. Ester Serapan gugus fungsi yang khas : • v(C=O) (1650 - 1740 cm-1) • v(C-O) (1110 - 1300 cm-1 ) (Yusbarina, 2013) Tabel Korelasi Sedehana Beberapa Gugus Fungsional Gugus Fungsional Frekuensi (cm-1) Intensitas Alkil C-H (straching) Isopropil-CH (CH3)2 Tert-Butil-C(CH3)3 -CH3 (Bending) -CH2 (Bending) 2840-2975 1380-1385 1365-1370 1380-1395 dan 1365-1370 1370-1465 1480-1440 Sedang-tajam Tajam Tajam Sedang Tajam Sedang Sedang Alkenil C-H (straching) C=C(straching) 3010-3095 Alkunil C-H (straching) C-C 1620-1680 Sedang Sedanglemah 3300 2100-2250 Tajam Lemahtajam Aromatik C=C 1475 dan 1600 Ar-H (straching) 3030 Subsitusi Aromatik(C-H keluar bidang) 690-710 mono orto meta para 730-770 735-770 680-725 750-810 dan 790-840 Alkohol, Fenol Asam Karboksilat 3590-3650 OH (alkohol, fenol) 3300-3600 OH (alkohol, fenol, ikatan 2400-3400 hidrogen) OH(asam karboksilat,ikatan hidrogen) Aldehid,Keton,Ester, dan Asam Karboksilat C=O (straching) Aldehid Keton Ester Asam karboksilat Amida Anhidrida 1600-18020 1690-1740 1650-1730 1735-1750 1735-1750 1710-1780 1760 dan 1810 Sedang-lemah Tajam Sangat tajam Sangat tajam Tajam Tajam Sangat tajam Sangat tajam Sedang Sedang sedang Tajam Tajam Tajam Tajam Tajam Tajam Tajam Amida N-H 3100-3500 Sedang Nitril C N 2240-2260 Sedang-tajam 1000-1300 2700-2800 2800-2900 Tajam Lemah dan Tajam Alkohol,Eter,Ester, dan Anhidrida C-O Aldehid (C-H (Kamilah Hayati, Elok,dkk.., 2017) Peta Korelasi IR : (Yusbarina, 2013) Analisis gugus fungsi : 1. Tentukan sumbu X dan Y sumbu dari spektrum. - X-sumbu dari spektrum IR diberi label sebagai “bilangan gelombang” dan jumlahnya berkisar dari 400 dipaling kanan untuk 4000 paling kiri. - X-sumbu menyediakan nomor penyerapan sumbu Y diberi label sebagai “transmitansi (%)” 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 dimana puncak karakteristik ada. - Spektrum IR dapat dipisahkan menjadi empat wilayah. - Rentang wilayah o Pertama dari 4000 ke 2500 o kedua dari 2500 sampai 2000. o Ketiga wilayah berkisar dari 2000-1500. o Rentang wilayah keempat dari 1500-400. 4. Tentukan kelompok fungsional diserap di wilayah pertama. Jika spektrum memiliki karakteristik puncak di kisaran 4000-2500, puncak sesuai dengan penyerapan yang disebabkan oleh NH, CH dan obligasi OH tunggal 5. Tentukan kelompok fungsional diserap di wilayah ketiga. Jika spektrum memiliki karakteristik puncak di kisaran 2500 sampai 2000, 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 2000 sampai 1500, puncak sesuai dengan penyerapan yang disebabkan oleh ikatan rangkap seperti C=O, C=N, dan C=C 7. Bandingkan 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 H. Kesimpulan Praktikum yang berjudul “Pengenalan alat spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FTIR)” dapat di simpulkan bahwa ada beberapa pengetahuan dapat di ketahui mengenai prinsip kerja alat spektrofotometer FTIR, berbagai teknik penyiapan berbagai jenis sampel pada penggukuran menggunakan alat spektrofotometer FTIR dan kemampuan membaca/menginterpretasi spektra IR untuk meramalkan gugus fungsi senyawa. I. Daftar Pustaka Basset ,J . (1994) . Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : EGC. Hendayana, Sumar, dkk. (1994). Kimia Analitik Instrumen. Semarang : IKIP Press. Kamilah Hayati, Elok. (2017). Diktat Praktikum Kimia Instrumen. Malang : UIN Maulana Malik Ibrahim. Khopkar. (1990). Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press. Mudzakir,A. (2008). Metode Spektroskopi Inframerah Untuk Analisis Material. Bandung : UPI. Silverstein. (2002). Identification of Organic Compund, 3rd Edition. New York: John Wiley & Sons Ltd. Tim Kimia Analitik Instrumen. (2009). Penuntun Praktikum Kimia Analitik Instrumen (KI 512). Bandung : Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI Tim Praktikum Kimia Pemisahan dan Pengukuran. (2020). Pengenalan Alat Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FTIR) . Bandung : LKIUPI. Wiji.M.Si.dkk..(2020). Penuntun Praktikum Kimia Pemisahan dan Pengukuran. Bandung: LKIUPI. Yusbarina. (2013). Interpretasi Spektra Inframerah. Tersedia di : https://www.slideshare.net/yusbarina/interpretasi-spektra-inframerah?from_action=save . Diakses pada : [3 Oktober 2020]
