2.spektro ir (2)
TRANSCRIPT
SPEKTROFOTOMETRI INFRAMERAH
(Part 2)
Muhammad Ikhwan Rizki, S.Farm., Apt
PS.Farmasi FMIPA
Universitas Lambung Mangkurat
Referensi
Harvey, D., 2000, Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill Companies,
New York.
Harris, D., 2010, Quantitative Chemical Analysis,8th Edition, W.H Freeman and
Company, New York.
Gore, M., 2000, Spectrophotometry and Spectrofluorimetry, Oxford University
Press, Southampton.
Kellner, R., Mermet, J.M., Otto, M., and Widmer, H.M., 1998, Analytical
Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany.
Galichet, L.Y., (Managing editor), 2004, Clarke’s Analy-sis of Drugs and
Poisons, in pharmaceuticals, body fluid and post-mortem material, Third
Edition, The Pharmaceutical Press, London.
Kar, Ashutosh., 2005, Pharmaceutical Drug Analysis , Second edition, New
Age International Publishers, New Delhi.
AFK I-08 3
Dua jenis alat yang biasa digunakan untuk memperoleh
spektra IR :
a. Dispersive instruments ~
- menggunakan monokromator
b. Fourier transform instruments ~
- menggunakan interferometer
Instrumentasi
Dispersive IR (Single Beam)
Dispersive IR (Single Beam)
Dispersive IR (Double Beam)
Interferometer
Interferometer
Sumber Cahaya (1)
Characteristics
Spectral output – continuum, line, continuum plus
line
Wavelength range – far, mid or near IR
Radiance – intensity of light
Stability – long term, short term, warm-up time
Lifetime – operating and shelf life
Sumber Cahaya (2)
Nernst glower (blackbody source)
– cylindrical geometry
– rare earth oxides semiconductor that needs to be preheated to conduct
– Zirconium oxide, cerium oxide, thorium oxide
– 1500-2000K
– wavelength range ~ 0.4-20µm (500-25000 cm-1)
– radiance ~ 10-4 watts/cm2nm sr
– higher temperatures reduce the conductivity and so
it can burn out easily (unless electronics are controlled properly)
Sumber Cahaya (3)
Glowbar (blackbody source)
– cylindrical geometry
– Silicon carbide (SiC) rod resistor that is heated
by joule heating (I2R) and the R increases with
temperature, so it is self limiting
– 1300-1500K
– wavelength range ~ 1-40µm (250-10000cm-1)
– radiance ~ 10-4 watts/cm2nm sr
– more intense than the Nernst glower
Sumber Cahaya (4)
Incandescent lamp (blackbody)
– wire or ribbon geometry
– often made of nichrome or rhodium
– 1100K
– wavelength range ~ 1-40µm (250-10000 cm-1)
– radiance ~ 10-5 watts/cm2nm sr
– longer lifetime than the glowbar or Nernst glower
Sumber Cahaya (5)
Tungsten filament (blackbody)
– wire or coil geometry
– Tungsten wire in a sealed housing
– 2000-3000 K
– wavelength range ~ 0.3-20µm (500-33000 cm-1) (strongly depends upon the housing material)
– radiance ~ 10-3 watts/cm2nm sr (depends upon the housing material)
– even more rugged than all of the above lamps (with very long lifetimes)
Sumber Cahaya (6)
Arc lamp (plasma)
– filamentous plasma geometry
– many different gases (Ar, Xe, Hg, etc.)
– stable arc is formed between two electrodes at
moderate pressure (creating a continuous source
due to thermal and mostly collisional induced
broadening)
– wavelength range (far IR all the way to UV) (strongly
depends upon the housing material)
– radiance ~ 10-1 watts/cm2nm sr
– Lifetimes are usually dramatically shorter than the
other sources
Sumber Cahaya (7)
Monokromator
Terdapat 3 tipe monokromator, yaitu:
1. Metal Halida Prisma, yaitu KBr, LiF, dan CeBr.
Pada awalnya banyak digunakan, tetapi pada
masa kini sudah tidak digunakan
2. NaCl Prisma, digunakan untuk daerah 650 cm-
1 – 4000 cm-1
3. Grating, secara umum grating digunakan
karena memiliki resolusi yang lebih baik.
Memiliki 240 jalur setiap nm untuk daerah
4000-1500 cm-1 dan 120 jalur setiap nm untuk
daerah 1500-650 cm-1.
Interferometer
Umum digunakan untuk memilih panjang
gelombang, sebagai filter REM agar dapat
terbaca di detektor
Memiliki banyak kelebihan dibandingkan
menggunakan monokromator, diantaranya:
1. Radiasi yang akhirnya sampai di detektor
lebih signifikan (Jacquinot’s advantage)
2. Refleks penyimpanan data untuk
digambarkan ke dalam bentuk spektrum lebih
cepat 10 – 15 menit dibandingkan
monokromator (Fellgett’s advantage)
Sample Container (1)
Sampel kontainer yang dipakai harus memiliki
syarat tidak menimbulkan vibrasi
Jika sampel padat mengunakan pellet KBr
Jika sampel cair mengunakan NaCl
Jika sampel gas mengunakan sel gas
Sample Container (2)
The determination of the absorption spectrum
of a solid pharmaceutical substance is
invariably accomplished by any one of the two
following techniques namely :
(a) Mull Technique
(b) Potassium Bromide Disc Technique
Mull Technique
Take about 15-20 mg of sample in a previously cleaned small
agate mortar and powder it thoroughly (about 200 mesh).
Add to it 2 drops of purified paraffin (commonly known as
Nujol) or any other suitable mulling liquid and continue the
trituration until a very smooth paste of uniform consistency is
achieved.
Now, transfer the slurry to a sodium chloride window, placing it
carefully into the cavity made by the spacer.
Consequently, place the other window on top and thus
assemble the cell. With the help of a clean piece of tissue-
paper wipe out the excess paste that has squeezed out from
the cell windows.
Finally, introduce the cell in the respective cell-compartment.
Potassium Bromide Disc Technique
For a window of diameter 1.3 cm, take 100 mg of spectroscopic
grade KBr in a previously cleaned agate pestle and mortar and
grind it thoroughly with 0.05-0.5 mg of the sample.
Now, carefully place the sample mixture into the pressing chamber
of the mould in such a manner that it is held between the polished
surfaces of the bottom and top pressing dies.
Subsequently, attach the chamber to the vacuum line and switch-
on the vacuum pump ; initially applying a slight negative pressure
so as to compact the powder and then gradually increasing it to ≤
15 mm Hg for 30 seconds.
Finally, enhance the pressing force to 100,000 lb/in2 or 10-12
tons/in2 for a period of 1-2 minutes. Carefully, release the
pressure and dismantle the dies.
Now, remove the window from the mould and keep it in position
onto the sample holder.
Sample Container (3)
KBr Pellet
Detektor
Terdapat 3 macam yaitu:
1. Themopile, prinsip kerja “dua kawat logam
berbeda dihubungkan antara ujung kepala dan
ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir
dalam kawat. Arus tersebut sebanding dengan
intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile”
2. Golay, prinsip kerja “perubahan intensitas yang
terjadi pada saat REM mengenai sampel”
3. Bolameter, prinsip kerja “Peningkatan dalam
tahanan metal dengan peningkatan temperatur”
Aplikasi IR
Sangat berperan dalam karakterisasi suatu
senyawa (kualitatif)
Namun juga kadangkala di pakai dalam analisis
kuantitatif.
Pemakaian dalam kuantitatif agak terbatas
pengunaannya karena sering terjadi deviasi
dalam penukurannya.
AFK I-08 26
Major Absorptions
Daftar Korelasi (1)Jenis Molekul Frekuensi cm-1 Intensitas
C-H Alkana 3000-2850 Tajam
-CH3 1450-1375 Sedang
-CH2- 1465 Sedang
Alkena (stretch) 3100-3000 Sedang
Alkena (bidang) 1000-650 Tajam
Aromatik (stretch) 3150-3050 Tajam
Aromatik (bidang) 900-690 Tajam
Alkuna + 3300 Tajam
Aldehida 2900-2700 Lemah
C = C Alkena 1680-1600 Sedang-lemah
Aromatik 1600-1475 Sedang-lemah
Alkuna 2250-2100 Sedang-lemah
C = O Aldehida 1740-1720 Tajam
Keton 1725-1705 Tajam
Asam Karboksilat 1725-1700 Tajam
Ester 1750-1730 Tajam
Amida 1670-1640 Tajam
Anhidra 1810-1760 Tajam
Asam klorida 1800 Tajam
Daftar Korelasi (2)
Jenis Molekul Frekuensi cm-1 Intensitas
C – O Alkohol, ester, ester, asam
karboksilat, anhidrida
1300-1000 Tajam
C - H Alkohol, fenol 3650-3600 Sedang
asam karboksilat 3400-2400 Sedang
N – H Amida primer dan sekunder 3500-3100 Sedang
C = N Amina 1690-1640 lemah-tajam
C = N Nitril 2260-2240 Sedang
N = O Nitro (R-NO2) 1550 dan 1350 Tajam
S – H Merkaptan 2550 Lemah
S = O Sulfat,sulfonamid 1200-1140 Tajam
C – X Florida 1400-1000 Tajam
Klorida 800-600 Tajam
Bromida 667 Tajam
AFK I-08 29
Parasetamol
Cara Menganalisa Spektro (1)
1. Apakah terdapat gugus karbonil C = O?
Lihat pada daerah 1820-1600 cm-1
2. Bila ada maka ujilah daftar berikut. Bila tidak adalgsg kepertanyaan nomor 3.
Asam : ada –OH pada 3400-2400 cm-1
Amida : ada –NH didekat 3500 cm-1
Ester : ada C-O pada 1300-1000 cm-1
Anhidrida : ada dua C = O pada 1810-1760 cm-1
Aldehida : ada CH aldehida pada 2850 dan 2750 (lemah)
Keton : bila kelima kemungkinan diatas tidak ada
Cara Menganalisa Spektro (2)
3. Bila gugus C = O tidak ada
Alkohol : Ujilah OH
Didekat 3600-3300 cm-1
Adanya C-O didekat 1300-1000 cm-1
Amida : Ujilah untuk NH 3500 cm-1 (medium)
Eter : C-O (serapan OH tidak ada) didekat 1300-1000 cm-1
4. Ikatan rangkap dua atau cincin aromatis
C = C serapan lemah pada 1650 cm-1
Cincin aromatik serapan medium tinggi pada 1650-1450 cm-1
Aromatik dan vinil terdapat pada 3000 cm-1
Cara Menganalisa Spektro (3)
5. Ikatan rangkap tiga
C = N serapan medium tajam pada 2250 cm-1
C = C serapan lemah tajam 2150 cm-1
6. Gugus nitro : kuat pada 1600-1500 cm-1 dan 1390-1300
cm-1
7. Hidrokarbon
Keenam serapan diatas tidak ada
Serapan CH didekat 3000 cm-1
Spekrumnya sangat sederhana, hanya terdapat
serapan lain didekat 1450 cm-1
Contoh
Spektrum inframerah
AFK I-08 34
Aspirin IR
AFK I-08 35
Aspirin IR
AFK I-08 36
Dexamethasone IR
AFK I-08 37
Dexametasone IR
AFK I-08 38
Parasetamol
AFK I-08 39
Parasetamol IR
Terimakasih