FTIR

FTIR

Spektroskopi inframerah adalah alat untuk mengidentifikasi gugus fungsi dalam molekul. Spektroskopi

inframerah mengukur absorbsi melalui radiasi unsur pada daerah 4000-600 cm-1 (2,5 – 16 μm). Setiap ikatan dalam molekul bervibrasi menghasilkan perubahan momen dipol ikatan. Perubahan momen dipol memberikan mekanisme absorpsi radiasi. Energi vibrasi seperti radiasi yang terabsorb berada dalam

daerah inframerah, dimana frekuensi dan energinya lebih rendah daripada cahaya tampak. Setiap unsur memiliki spectrum inframerahnya yang unik, sehingga senyawa organik dapat diidentifikasi dengan membadingkan spektrum inframerahnya dengan spektrum sampel yang telah diketahui. Setiap gugus

fungsi yang berbeda, seperti O-H, C-H, atau C=C, menyerap dalam range atau frekuensi yang sempit, sehingga gugus fungsi dalam molekul dapat diidentifikasi melalui adanya pita serapan

dalam range tertentu pada spektrum inframerah. Frekuensi dimana pita menyerap radiasi tergantung pada

massa dari atom-atom yang membentuk ikatan. Ikatan yang mengabsorb radiasi pada range frekuensi upper end mengandung atom ringan (hidrogen) dengan atom yang lebih besar seperti nitrogen, oksigen dan karbon. Hidrogen yang kecil bervibrasi dengan kuat dan cepat, sehingga akan terlihat energi absorbs yang tinggi dan kuat. Sedangkan pada freuensi yang lebih rendah, terdapat vibrasi dari dua atom yang lebih besar, seperti C-N, C-O, dan C-C. Pada energi yang terendah terdapat vibrasi dari atomatom

yang lebih besar terikat pada atom yang sangat besar, seperti C-Cl, C-Br, dan C-I. Ikatan-ikatan rangkap menyerap energy radiasi yang lebih tinggi daripada ikatan tunggal, sehingga ikatan C≡C menyerap pada energi yang lebih tinggi dari ikatan C=C (Silverstain, 1967)

Sampel yang akan diidentifikasi spektrum inframerahnya, biasanya diperiksa dengan salah satu dari cara berikut ini:

1. Dalam bentuk bubur (mull)

Bubur dibuat dengan menumbuk halus-halus 2-5 mg padatan di dalam sebuah lesung batu mulia (agate mortar) yang halus. Penumbukan dilanjutkan lagi setelah penambahan 1 atau 2 tetes mulling oil. Untuk menghindarkan penghamburan pancaran yang berlabihan, maka molekul-molekul yang tersuspensi

haruslah berukuran kurang dari 2μm. Bubur diperiksa sebagai sebuah film tipis yang diletakkan di antara lempeng-lempeng garam yang datar. Nujol (minyak bertitik didih tinggi) digunakan sebagai mulling agent.

2. Pelet KBr

Teknik ini didasarkan bahwa serbuk kering KBr dapat ditekan dalam ruang hampa menjadi pelet transparan. Cuplikan (0,5-1,0 mgr) dicampur dengan baik dengan kira-kira 100 mg serbuk kering KBr. Pencampuran dapat dilakukan dengan menumbuk di dalam lesung batu mulia, atau lebih efektif

menggunakan bola giling yang bergetar, atau dengan cara liofilisasi. Campuran itu ditekan dengan suatu cetakan khusus dengan tekanan 10.000-15.000 pon per inchi persegi menjadi sebuah pelet bening. Kualitas spektrum yang dihasilkan bergantung pada intimacy pencampuran dan penyusutan partikel

tersuspensi. Pelet berdiameter 0,5 sampai 1,5 mm dapat digunakan bersama-sama dengan lensa penghimpun berkas. Teknik pelet tersebut memungkinkan analisis sampai sekecil satu

mirogram.

3. Film Endapan

Film endapan bermanfaat hanya jika material dapat diendapkan dari larutan atau dari pendinginan lelehan menjadi lapisan transparan. Lelehan film biasanya mengarah pada penghamburan sinar yang berlebihan. Teknik ini bermanfaat terutama untuk memperoleh spektrum resin dan plasik. Kecermatan sangat diperlukan agar cuplikan bebas dari pelarut, yaitu dengan cara penerapan hampa (vacum) atau dengan

pemanasan perlahan (Silverstain, 1967). Daerah di bawah 1500 cm-1 biasanya kompleks dan relatif

sedikit mengandung informasi tentang gugus fungsi. Daerah ini sering disebut sebagai daerah fingerprint.

Posisi serapan IR umumnya ditunjukkan sebagai bilangan gelombang ( ) atau panjang gelombang (λ). Bilangan gelombang mendefinisikan jumlah gelombang per satuan panjang. Oleh karena itu, bilangan gelombang sebanding dengan frekuensi seperti halnya energi pada penyerapan IR. Unit bilangan

gelombang (cm-1) umumnya digunakan pada instrumen IR modern. Sedangkan, panjang gelombang berbanding terbalik terhadap frekuensi dan energi. Saat ini, unit panjang gelombang yang disarankan adalah dalam μm (mikrometer).

Informasi serapan IR umumnya dalam bentuk spectrum dengan panjang gelombang atau bilangan gelombang sebagai sumbu X dan intensitas serapan atau persen transmitan sebagai sumbu Y.

Lambang Io dan I masing-masing adalah intensitas cahaya sebelum dan sesudah mengadakan interaksi dengan cuplikan Transmitan, T, adalah perbandingan I dan I0. Absorbansi (A) adalah logaritma berbasis 10 yang berbanding terbalik dengan transmitan (T).

A = log10 (1/T) = -log10T = -log I / Io (2.10)

Daerah IR biasanya dibagi menjadi tiga area yang lebih

kecil: IR dekat, IR tengah, IR jauh.

Daerah IR IR dekat IR tengah IR jauh

Bilangan gelombang (cm-1) 13.000-4000 4000-200 200-10

Panjang gelombang (μm) 0,78-2,5 2,5-50 50-1,000 (Settle, 1997).

Komponen Spektrometer

Salah satu hasil kemajuan instrumentasi IR adalah pemrosesan data seperti Fourier Transform Infra Red (FTIR). Sensitivitas FTIR adalah 80-200 kali lebih tinggi dari

instrumentasi dispersi standar karena resolusinya lebih tinggi (Kroschwitz, 1990). Teknik pengoperasian FTIR berbeda dengan spektrofotometer infra merah. Pada FTIR digunakan suatu interferometer Michelson sebagai pengganti monokromator yang terletak di depan monokromator. Interferometer ini akan memberikan sinyal ke detektor sesuai dengan intensitas frekuensi vibrasi molekul yang berupa interferogram (Bassler, 1996).

Interferogram juga memberikan informasi yang berdasarkan pada intensitas spektrum dari setiap frekuensi. Informasi yang keluar dari detektor diubah secara digital dalam komputer dan

ditransformasikan sebagai domain, tiap-tiap satuan frekuensi dipilih dari interferogram yang lengkap (fourier transform).

Kemudian sinyal itu diubah menjadi spektrum IR sederhana. Spektroskopi FTIR digunakan untuk:

1. Mendeteksi sinyal lemah

2. Menganalisis sampel dengan konsentrasi rendah

3. Analisis getaran