Dasar Teori Vibrasi Molekul

Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission), teknik fluoresensi (fluorescence). Komponen medan listrik yang banyak berperan dalam spektroskopi umumnya hanya komponen medan listrik seperti dalam fenomena transmisi, pemantulan, pembiasan, dan penyerapan. Penemuan infra merah ditemukan pertama kali oleh William Herschel pada tahun 1800. Penelitian selanjutnya diteruskan oleh Young, Beer, Lambert dan Julius melakukan berbagai penelitian dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Pada tahun 1892 Julius menemukan dan membuktikan adanya hubungan antara struktur molekul dengan inframerah dengan ditemukannya gugus metil dalam suatu molekul akan memberikan serapan karakteristik yang tidak dipengaruhi oleh susunan molekulnya. Penyerapan gelombang elektromagnetik dapat menyebabkan terjadinya eksitasi tingkat-tingkat energi dalam molekul. Dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi, atau rotasi. Rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya energi yang diserap oleh ikatan pada gugus fungsi adalah:

• E = h.ν = h.C /λ = h.C / v
• E = energi yang diserap
• h = tetapan Planck = 6,626 x 10^-34 Joule.det
• v = frekuensi
• C = kecepatan cahaya = 2,998 x 10⁸ m/det
• λ = panjang gelombang
• ν = bilangan gelombang

Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang (Tabel 1), sinar inframerah dibagi atas tiga daerah yaitu:

• a. Daerah infra merah dekat
• b. Daerah infra merah pertengahan
• c. Daerah infra merah jauh

Tabel 1. Daerah panjang gelombang

Jenis	Panjang gelombang	Interaksi	Bilangan gelombang
Sinar gamma	< 10 nm	Emisi Inti
sinar-X	0,01 - 100 A	Ionisasi Atomik
Ultra ungu (UV) jauh	10-200 nm	Transisi Elektronik
Ultra ungu (UV) dekat	200-400 nm	Transisi Elektronik
sinar tampak (spektrum optik)	400-750 nm	Transisi Elektronik	25.000 - 13.000 cm-1
Inframerah dekat	0,75 - 2,5 µm	Interaksi Ikatan	13.000 - 4.000 cm-1
Inframerah pertengahan	2,5 - 50 µm	Interaksi Ikatan	4.000 - 200 cm-1
Inframerah jauh	50 - 1.000 µm	Interaksi Ikatan	200 - 10 cm-1
Gelombang mikro	0,1 - 100 cm	serapan inti	10 - 0,01 cm-1
Gelombang radio	1 - 1.000 meter	Serapan Inti

Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut di atas, daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektroskopi inframerah adalah pada daerah inframerah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 µm 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.

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:

• a. Cepat dan relatif murah
• b. Dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional dalam molekul (Tabel 2)
• c. Spektrum inframerah yang dihasilkan oleh suatu senyawa adalah khas dan oleh karena itu dapat menyajikan sebuah fingerprint (sidik jari) untuk senyawa tersebut.

Tabel 2. Serapan Khas Beberapa Gugus fungsi

Gugus	Jenis Senyawa	Daerah Serapan (cm-1)
C-H	alkana	2850-2960, 1350-1470
C-H	alkena	3020-3080, 675-870
C-H	aromatik	3000-3100, 675-870
C-H	alkuna	3300
C=C	alkena	1640-1680
C=C	aromatik (cincin)	1500-1600
C-O	alkohol, eter, asam karboksilat, ester	1080-1300
C=O	aldehida, keton, asam karboksilat, ester	1690-1760
O-H	alkohol, fenol(monomer)	3610-3640
O-H	alkohol, fenol (ikatan H)	2000-3600 (lebar)
O-H	asam karboksilat	3000-3600 (lebar)
N-H	amina	3310-3500
C-N	amina	1180-1360
-NO2	nitro	1515-1560, 1345-1385