BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau di pantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang dimana cahaya tampak digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang seiring teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya tampak, tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan elektromagnetik seperti gelembang mikro, gelombang radio, elektron, foton, gelombang suara , sinar x dan lain sebagainya (Azis, 2010).

Spektroskopi pada umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk mengidentifikasi suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap. Alat unruk merekam spectrum tersebut disebut spektrometer. Spektrometer juga digunakan secara intensif dalam atronomi dan penginderaan jarak jauh.

Spektroskopi RMI/NMR dan spektroskopi massa adalah contoh dari metode spektroskopi. Spektroskopi RMI didasarkan pada vibrasi, rotasi, dan mode frekuensi lemah dalam sebuah system. Spektroskopi RMI memiliki beberapa keunggulan dibandingkan spektroskopi lainnya. Selain itu, spetroskopi RMI juga digunakan dalam penentuan struktur suatu molekul. Sedangkan spektroskopi massa didasarkan pada pengubahan komponen cuplikan menjadi ion-ion dan memisahkannya berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e). Agar kita dapat mengetahui lebih jelas maka dalam makalah ini akan dibahas mengenai spektroskopi RMI dan spektroskopi massa.

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah makalah ini adalah

1. Apa yang dimaksud dengan spektroskopi RMI?

2. Bagaimana prinsip kerja spektroskopi RMI?

3. Bagaimana instrument spektroskopi RMI?

4. Apa saja aplikasi dari spektroskopi RMI?

5. Apa yang dimaksud spektroskopi massa?

6. Bagaimana prinsip kerja spektroskopi massa?

7. Apa saja aplikasi dari spektroskopi massa?

C. Tujuan

Tujuan makalah ini adalah

1. Untuk mengetahui tentang spektroskopi RMI

2. Untuk mengetahui prinsip kerja spektroskopi RMI

3. Untuk mengetahui instrument spektroskopi RMI

4. Untuk mengetahui aplikasi dari spektroskopi RMI

5. Untuk mengetahui tentang spektroskopi massa

6. Untuk mengetahui prinsip kerja spektroskopi massa

7. Untuk mengetahui aplikasi dari spektroskopi massa

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (Nuclear Magnetic Resonance) adalah salah satu metode spektrometri yang penting untuk menguraikan atau menentukan struktur dari senyawa yang tidak diketahui, termasuk stereokimia dari suatu senyawa. Metode ini tidak hanya berguna dalam bidang senyawa organik, tetapi juga dapat digunakan dalam bidang yang lain seperti: farmasi, analisis dan sintesis obat, organometalik, ilmu polimer dan yang lainnya. Stuktur yang kompleks dan senyawa baru sangat sulit ditentukan dengan menggunakan analisa spektrum UV, IR, dan MS, sehingga untuk itu dibutuhkan metode NMR (Sastrohamidjojo, 1995).

Spektroskopi resonansi magnetik nuklir, yang paling umum dikenal sebagai spektroskopi NMR, adalah nama yang diberikan kepada teknik yang mengeksploitasi sifat magnetik inti tertentu. Ketika ditempatkan dalam medan magnet, NMR inti aktif (seperti ¹ H atau ¹³ C) menyerap frekuensi karakteristik dari isotop. Frekuensi resonansi, penyerapan energi dan intensitas sinyal sebanding dengan kekuatan medan magnet. Sebagai contoh, dalam 21 tesla medan magnet, proton beresonansi pada frekuensi 900 MHz. Hal ini umum untuk mengacu ke 21 T magnet sebagai 900 MHz magnet, meskipun inti berbeda beresonansi pada frekuensi yang berbeda di bidang ini kekuatan. Dalam medan magnet bumi inti yang sama beresonansi pada frekuensi audio. Efek ini digunakan di lapangan Bumi NMR spektrometer dan instrumen lainnya. Karena instrumen ini portabel dan murah, mereka sering digunakan untuk mengajar dan studi lapangan (Anonim, 2011).

Eksperimen NMR meliputi NMR 1D dan 2D. NMR 1D yang didapat menggunakan meliputi:

1. ¹H NMR, memberikan informasi mengenai jumlah serta jenis hidrogen serta sifat lingkungan dari hidrogen tersebut.

2. ¹³C-NMR, memberikan informasi struktur berdasarkan pergeseran kimia dari bermacam-macam karbon pada suatu senyawa.

¹³C NMR yang dapat digunakan meliputi (Pavia et al., 1979):

a. DEPT (Distortionless Enhacement by Polarization Transfer) untuk menetukan keberadaan atom karbon (C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuartener).

b. JMOD (J Modulation) ¹³C-NMR, berguna dalam menentukan jumlah atom karbon serta jenis karbon tersebut (C primer, C sekunder, C tersier, dan C kuartener)

Adapun NMR 2 D yang dapat digunakan meliputi (Breitmaier, 2002):

1. HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence) memperlihatkan korelasi ¹H NMR dengan ¹³C NMR sehingga dapat ditentukan keberadaan dan jenis atom karbon.

2. HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Coherence) menentukan korelasi proton dengan karbon dengan jarak dua, tiga, hingga empat ikatan.

3. ¹H-¹H COSY (Correlation Spectroscopy) menunjukkan korelasi proton-proton visinal.

4. NOESY (Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy) menunjukkan interaksi proton dengan proton atau proton dengan karbon secara stereokimia.

Spektroskoi massa adalah penguraian sesepora senyawa organik dan perekam pola fragmentasi menurut massanya. Uap cuplikan berdifusi ke dalam sistem spektrofotometer massa yang bertekanan rendah, lalu diionkan dengan energi yang cukup untuk memutuskan ikatan kimia. Ion bermuatan positif yang terbentuk dipercepat dalam medan magnet yang menyebarkan ion tersebut dan memungkinkan pengukuran kelimpahan nisbi ion yang mempunyai nisbah massa terhadap muatan tertentu. Rekaman kelimpahan ion terhadap massa merupakan grafik spektrum massa yang terdiri atas sederetan garis yang intensitasnya berbeda-beda pada satuan massa yang berlainan (Harborne, 1987).

Spektrometer massa adalah suatu instrument yang dapat menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya. Teknik ini tidak dapat dilakukan dengan spekstroskopi, akan tetapi nama spektroskopi dipilih disebabkan persamaannya dengan pencatat fotografi dan spectrum garis optic. Umumnya spectrum massa diperoleh dengan mengubah senyawa suatu sample menjadi ion-ion yang bergerak cepat yang dipisahkan berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (Khopkar, 1990).

Metode spektroskopi massa didasarkan pada pengubahan komponen cuplikan menjadi ion-ion dan memisahkannya berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e). Spektrum massa memberi informasi berat molekul yang berguna untuk mengidentifikasi rumus bangun molekul bersama spektrum IR dan NMR. Pada spektrum massa, berat molekul ditentukan pada puncak paling kanan (Hendayana, 1994).

BAB III

PEMBAHASAN

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan benda (Harmita, 2006). Metode spektroskopi berdasarkan pada penyerapan selektif dari radiasi elektromagnetik molekul organik (Williams & Fleming, 2002).

A. SPEKTROSKOPI RESONANSI MAGNETIK INTI (RMI)

Definisi Spektroskopi RMI

Spektroskopi nuclear magnetic resonance (NMR) atau spektroskopi resonansi magnetik inti (RMI) adalah salah satu metode analisis yang paling mudah digunakan pada kimia modern. NMR digunakan untuk menentukan struktur dari komponen alami dan sintetik yang baru, kemurnian dari komponen, dan arah reaksi kimia sebagaimana hubungan komponen dalam larutan yang dapat mengalami reaksi kimia. Meskipun banyak jenis nuclei yang berbeda akan menghasilkan spektrum, nuclei hidrogen (H) secara histori adalah salah satu yang paling sering diamati. Spektrokopi NMR khususnya digunakan pada studi molekul organik karena biasanya membentuk atom hidrogen dengan jumlah yang sangat besar.

(NMR) merupakan suatu teknik spektroskopi yang menggunakan radiasi elektromagnetik inti atom tertentu untuk mendapatkan informasi tentang struktur, komposisi dan dinamika bahan. Pengukuran menggunakan NMR didasari oleh pengukuran absorbsi radiasi elekromagnetik oleh inti atom dalam daerah frekuensi radio pada rentangan 20-900 MHz dengan panjang gelombang 75-0,5 m. Agar inti atom dapat memiliki tingkat energi yang diperlukan untuk menyerap frekuensi radio, maka sampel harus ditempatkan pada medan magnet (Ho) yang kuat (beberapa ribu gauss). Seperti terlihat pada gambar 1.

Sebelum penyerapan energi

Setelah penyerapan energi

Catatan : medan magnet luar disimbolkan dengan Ho atau Bo.

Gambar 1. absorbsi radiasi elekromagnetik oleh inti

Pauli (1924) mengatakan bahwa inti-inti atom tertentu memiliki karakter “spin dan moment magnetik” yang jika ditempatkan di dalam medan magnet mengakibatkan tingkat energi terbagi. Teori Pauli diverifikasi oleh Bloch dan Purcell yang mengatakan bahwa inti menyerap radiasi elektromegnetik di dalam medan magnet yang kuat dan sebagai akibat pembagian level energinya itu, yang disebabkan oleh gaya magnetik. Keadaan lingkungan dari molekul akan mempengaruhi absorbsi frekuensi radio oleh suatu inti dalam medan megnet dan efeknya akan berkorelasi dengan struktur molekul. Resonansi megnetik inti muncul dari inti apapun dengan moment magnetik internal bereaksi seperti gassing (spinning top) jika ditempatkkan dalam satu medan magnet eksternal. Gerakan “spinning” inti yang menimbulkan moment magnetik disebut Larmor Presisi.

Absorbsi radiasi elektromagnetik akan mengakibatkan transisi energi dari E1 ke E2 sebesar ΔE sebanding dengan kekuatan medan magnet luar (Ho/Bo). ΔE = 2μ B Dengan adanya perbedaan energi akibat proton diletakkan pada medan magnet Ho/Bo, maka timbul perbedaan energi yang disebut E. E adalah energi yang diperlukan untuk mengadakan “Flip” (dari kedudukan energi rendah ke kedudukan energi tinggi). Energi ini diberikan oleh radiasi elektromagnetik pada suatu daerah frekuensi (diperlukan 14092 gauss = radiasi elektromagnetik 60 x 10⁶ cycles per detik atau 60 MHz). Hubungan antara frekuensi dari radiasi v dengan kuat medan magnet (H_o) adalah:

Keterangan

g = ratio gyromagnetik (untuk proton g = 26,750)

v = frekuensi dari radiasi

m = tetapan untuk tiap inti

Perbedaan energi di antara dua kedudukan spin tergantung kepada kekuatan medan magnet yang datang dari luar, dan biasanya perbedaan tersebut sangat kecil. Diagram berikut memberikan ilustrasi bahwa dua spin yang berlawanan mempunyai energi yang sama bila pengaruh medan magnet luar adalah nol. B_x merupakan simbol untuk menggambarkan perbedaan energi anatara dua spin tersebut (I = 1/2 dan μ merupakan moment magnet inti pada medan)

Medan magnet yang kuat diperlukan untuk dapat terjadinya spektroskopi NMR. Satuan internasional untuk mengukur kekuatan medan magnet adalah tesla (T). Pengaruh medan magnetik bumi terhadap spin tidak konstan namun diperkirakan 10^-4 T . Spektrometer NMR modern menggunakan medan magnet antara 1 sampai dengan 20 T. Bila pengaruh medan magnet tinggi akan menyebabkan perbedaan energi di antara dua spin sebesar 0.1 kal/mole. Satauan frekuensi MHz.(10⁶ Hz), digunakan untuk menyatakan perbedaan energi yang kecil di antara dua spin dengan kisaran 20 sampai 900 MHz. Spektroskopi Nmr memiliki energi yang paling bagus untuk menentukan struktur molekul. Inti atom hidrogen memiliki moment magnetik, μ = 2.7927.

Untuk inti dengan spin perbedaan energi antara dua spin diberikan oleh kekuatan medan magnet yang menghasilkan moment magnet dengan harga sebanding dengan perbedaan tersebut. Berikut adalah 4 macam inti yang telah diketahui moment magnetnya yaitu: ¹H μ = 2.7927, ¹⁹F μ = 2.6273, ³¹P μ = 1.1305 & ³C μ = 0.7022. Diagram berikut menunjukkan frekuensi unsur ¹³C, ³¹P,¹⁹F, dan ¹H dengan kekuatan magnetik luar sebesar 2.34 T. Persamaan dalam kotak menunjukkan hubungan antara frekuensi (perbedaan energi) dengan moment magnetik (μ ) dan h (konstanta Planck).

Setiap inti dikelilingi oleh awan elektro yang selalu bergerak . pada pengaruh medan magnet, elektron ini dipaksa bersirkulasi sedemikian rupa dalam usaha melawan medan magnet ini. Akibatnya, ini seakan-akan mendapat efek perlindungan ( shielding ) terhadap medan magnet luar. Dengan kata lain kuat medan atau frekwensi medan magnet harus ditambah agar inti dapat mengalami resonansi. Caranya yaitu dengan mengatur medan magnet melalui aliran arus searah yang akan menghasilkan sapuan ( sweeping ) pada periode yang sempit. Banyaknya medan tiang ditambahkan dapat dikonversikan menjadi frekwensinya yang ekuivalen.

Nilai pergeeran kimia tergantung pada lingkungan kimia suatu proton, sedang lingkungan lingkungan kimia suatu proton tergantung pada besar kecilnya efek perlindungan oleh electron-elektron di lingkunagn proton tersebut. Pergeseran kimia diukur dalam besaran medan atau frekwensi. Perbandingan perubahan frekwensi yang diperlukan terhadap frekwnsi standar, dinyatakan dalam δ ppm. Standar yang digunakan adalah zat yang protonnya mempunyai perlindungan sebesar mungkin untuk memudahkan perbandingan.

Makin besar nilai δ, makin besar medan yang diperlukan untuk mengkompensasikannya agar terjadi resonansi. Harga δ dipengaruhi juga, diantaranya pelarut dan adanya jembatan hydrogen.

Pergeseran kimia digunakan untuk identifikasi gugus fungsi dan dapat digunakan sebagai penolong untuk menentukan letak suatu gugus dalam penentuan stuktur molekul.

Spektrum H-NMR

Spektroskopi NMR proton merupakan sarana untuk menentukan stuktur senyawa organic dengan mengukur momen magnet atom hydrogen. Pada kebanyakan senyawa, atom hydrogen terikat pada gugus yang berlainan ( seperti –CH2-, -CH3-, -CHO, -NH2, -CHOH- ) dan spektum NMR proton merupakan rekaman sejumlah atom hydrogen yang berada dalam lingkungan yang berlainan. Spektum ini tidak dapat memberikan keterangan langsung mengenai sifat kerangka karbon molekul sehingga diperlukan spektum NMR C-13.

Larutan cuplikan dalam dalam pelarut lembam ditempatkan diantara kutub magnet yang kuat, dan proton mengalami geser kimia yang berlainan sesuai dengan lingkungan molekulnya di dalam molekul. Ini diukur dalam radar NMR, biasanya tetrametilsilan ( TMS ), yaitu senyawa lembam yang ditambahkan ke dalam larutan cuplikan tanpa ada kemungkinan terjadinya reaksi kimia.

Pelarut yang dipakai untuk melarutkan cuplikan harus dipilih pelarut yang tak mempunyai proton. Spektroskopi ini paling banyak dipakai karena inti proton paling peka terhadap medan magnet dan paling melimpah di alam (Hendayana, 1994). Spektroskopi resonansi magnetik proton dapat menentukan banyaknya jenis lingkungan atom yang berbeda yang ada dalam molekul; berapa atom hidrogen pada masing-masing jenis lingkungan hidrogen, serta berapa banyaknya atom hidrogen yang ada pada atom karbon tetangga (Harmita, 2007). Adapun pelarut yang biasanya digunakan yaitu karbontetraklorida, deuterokloroform, deuteriumoksida, deuteroaseton, atau dimetilsulfoksida terdeuterasi.

Spektoskopi NMR dapat digunakan sebagai alat sidik jari.dan juga memberikan keterangan tentang jumlah setian tipe hydrogen. Ia juga memnerikan keterangan tentang sifat lingkungan dari setiap atom hydrogen tersebut. Kegunaan yang besar dari resonansi magnet inti adalah karena tidak setiap proton dalam molekul beresonansi pada frekwensi yang identik sama. Ini disebabkan oleh kenyataan bahwa berbagai proton dalam molekul dikelilingielektron dan menunjukan sedikit perbedaan lingkungan elektronik dari 1 proton ke proton lainnya. Proton-proton dilindungi oleh electron-elektron disekelilingnya.

Spectrum NMR tidak hanya dapat membedakan beberapa banyak proton yang berbeda dalam molekul, teteapi ia juga mengungkapkan berapa banyak setiap tipe proton berbeda yang terkandung dalam molekulnya.

Langkah-langkah menginterpretasikan spektra NMR :

1. jumlah sinyal, yang menerangkan tentang adanya beberapa macam perbedaan dari proton-proton yang terdapat dalam molekul

2. kedudukan sinyal, yang menerangkan sesuatu tentang lingkungan elektronik dari setiap macam proton.

3. Intensitas sinyal, yang menerangkan tentang berapa banyak proton dari setiap macam proton yang ada.

4. Pemecahan ( splinting ) dari sebuah sinyal menjadi beberapa puncak, yang menerangkan tentang lingkungan dari sebuah proton dengan lainnya.

Pada spectrum H-NMR dalam elusidasi struktur perlu diperhatikan :

1. Luas di bawah puncak yang biasanya dinyatakan dengan intergrasi untuk melihat perbandingan jumlah proton pada masing-masing puncak.

3. Geseran kimia (chemical shift), yaitu kedudukan proton dalam spektum tersebut.

Spektum C-NMR

13C-NMR memiliki daerah pergeseran kimia yang lebih besar dibandingkan dengan 1H-NMR, sehingga waktu pengamatan 13C-NMR 20 kali lebih lama dibandingkan 1H-NMR (Harmita, 2007; Williams & Fleming, 2002). 13C-NMR mempunyai keuntungan dibandingkan dengan 1H-NMR dalam hal mendiagnosis bangun molekul senyawa organik, karena 13C-NMR memberi informasi tentang “tulang punggung” (susunan atom C) molekul (Hendayana, 1994). Sinyal dari atom C13 dalam alat NMR dapat dideteksi karena adanya sejumlah kecil atom karbon C-13 bersama-sama C-12. momen magnet yang dihasilkan oleh 13C lebih kecil, bila dibandingkan dengan momen magnet proton, berarti sinyalnya jauh lebih lemah.

Pelarut yang biasanya digunakan serupa dengan NMR proton, tetapi jangka resonansi C jauh lebih besar. Sehingga spektum NMR-13C jauh lebih teresolusi, umumnya setiap karbon dalam molekul dapat ditetapkan sinyalnya. Sama halnya seperti pada NMR proton, atom karbon penyulihannya berlainan akan menunjukkan geseran dalam jangka yang khas. Spectrum NMR ¬13C pada hakikatnya merupakan pelengkap NMR proton.

Pada spectrum C-NMR dalam elusidasi struktur perlu diperhatikan :

1. Luas di bawah puncak yang biasanya dinyatakan dengan intergrasi untuk melihat perbandingan jumlah carbon yang ekuivalen secara magnetic pada masing-masing puncak.

2. Terjadinya spin-spin splinting yang mengikuti segitiga pascal. Interaksi antara ikatan electron yang mempunyai kencerungan berpasangan spin dari electron dengan electron lainnya pada proton yang diikat. Spin-spin slinting ini sering dihilangkan dengan cara di dekloping guna menghindari puncak-puncak yang tumpang tindih.

3. Geseran kimia (chemical shift), yaitu kedudukan karbon dalam spektum tersebut. Ini juga menggambarkan letak dan kedudukan karbon dalam molekul.

Prinsip Kerja Spektroskopi NMR

Metode spektroskopi jenis ini didasarkan pada penyerapan energi oleh partikel yang sedang berputar di dalam medan magnet yang kuat. Energi yang dipakai dalam pengukuran dengan metode ini berada pada daerah gelombang radio 75-0,5 m atau pada frekuensi 4-600 MHz, yang bergantung pada jenis inti yang diukur.

Inti yang dapat diukur dengan NMR yaitu :

a. Bentuk bulat

b. Berputar

c. Bilangan kuantum spin = ½

d. Jumlah proton dan neutron ganjil, contoh : ₁H, ₁₉F, ₃₁P, ₁₁B, ₁₃C

Di dalam medan magnet, inti aktif NMR (misalnya ₁H atau ₁₃C) menyerap pada frekuensi karakteristik suatu isotop. Frekuensi resonansi, energi absorpsi dan intensitas sinyal berbanding lurus dengan kekuatan medan magnet. Sebagai contoh, pada medan magnet 21 tesla, proton beresonansi pada 900 MHz. nilai magnet 21 T dianggap setara dengan magnet 900 MHZ, meskipun inti yang berbeda beresonansi pada frekuensi yang berbeda.

Di Medan magnet bumi, inti yang sama beresonansi pada frekuensi audio. Fenomena ini dimanfaatkan oleh spektrometer NMR medan bumi, yang lebih murah dan mudah dibawa. Instrumen ini biasa digunakan untuk keperluan kerja lapangan dan pengajaran (Anonim, 2010).

Instrumen Spektroskopi NMR

Gambar 2.Instrumen Spektroskopi NMR

Instrumen NMR terdiri atas komponen-komponen utama berikut (Khopkar, 2003 & Sastrohamidjojo, 1994) :

1. Magnet Akurasi dan kualitas suatu alat NMR tergantung pada kekuatan magnetnya. Resolusiakan bertambah dengan kenaikkan kekuatan medannnya, bila medan magnetnyahomogen elektromagnet dan kumparan superkonduktor (selenoids). Magnetpermanen mempunyai kuat medan 7046-14002 G, ini sesuai dengan frekuensioskilator antara 30-60 MHz. Termostat yang baik diperlukan karena magnet bersifatpeka terhadap temperatur. Elektromagnet memerlukan sistem pendingin,elektromagnet yang banyak di pasaran mempunyai frekuensi 60, 90 dan 100 MHzuntuk proton. NMR beresolusi tinggi dan bermagnet superkonduktor dengan frekuensiproton 470 MHz. Pengaruh fluktuasi medan dapat diatasi dengan sistem penguncifrekuensi, dapat berupa tipe pengunci eksternal atau internal. Pada tipe eksternalwadah senyawa pembanding dengan senyawa sampel berada pada tempat terpisah,sedang pada tipe internal senyawa pembanding larut bersama-sama sampel. Senyawapembanding biasanya tetrametilsilan (TMS).

2. Generator medan magnet penyapu

Suatu pasangan kumparan terletak sejajar terhadap permukaan magnet, digunakanuntuk mengubah medan magnet pada suatu range yang sempit. Dengan memvariasikan arus searah melalui kumparan ini, medan efektif dapat diubah-ubahdengan perbedaan sekitar 10-3 gauss. Perubahan medan ini disinkronisasikan secaralinier dengan perubahan waktu. Untuk alat 60 MHz (proton), range sapuannya adalah235 x 10-3gauss. Untuk F19, C13, diperlukan sapuan frekuensi sebesar 10 KHz.

3. Sumber frekuensi radio

Sinyal frekuensi oskilasi radio (transmiter) disalurkan pada sepasang kumparan yangpossinya 90º terhadap jalar dan magnet. Suatu oskilator yang tetap sebesar 60, 90atau 100 MHz digunakan dalam NMR beresolusi tinggi.

4. Detektor sinyal Sinyal frekuensi radio yang dihasilkan oleh inti yang beresolusi dideteksi dengankumparan yang mengitari sampel dan tegak lurus terhadap sumber. Sinyal listrik yangdihasilkan lemah dan biasanya dikuatkan dulu sebelum dicatat.

5. Perekaman (Rekorder) Pencatat sinyal NMR disinkronisasikan dengan sapuan medan, rekordermengendalikan laju sapuan spektrum. Luas puncak dapat digunakan untukmenentukan jumlah relatif inti yang mengabsorpsi.

6. Tempat sampel dan kelengkapannya (Tempat sampel dan probe) Tempat sampel merupakan tabung gelas berdiameter 5mm dan dapat diisi cairansampai 0,4 ml. Probe sampel terdiri atas tempat kedudukan sampel, sumber frekuensi penyapu dan kumparan detektor dengan sel pembanding. Detektor dan kumparanpenerima diorientasikan pada 90º. Probe sampel menggelilingi tabung sampel pada ratusan rpm dengan sumbu longitudinal.

Untuk NMR beresolusi tinggi, sampel tidak boleh terlalu kental. Biasanya digunakan konsentrasi larutan 2-15%. Pelarut yang baik unutk NMR sebaiknya tidak mengandung proton seperti CS₂, CCl₄. Pelarut–pelarut berdeuterium juga sering digunakan seperti CDCl₃atau C₆D_6. (Khopkar, 2003).

Aplikasi Spektroskopi NMR

Biasanya digunakan untuk mengidentifikasi atau menjelaskan informasi struktur rinci tentang senyawa kimia. Sebagai contoh:

1. Menentukan kemurnian obat-obatan.

2. Mengidentifikasi kontaminan dalam makanan, kosmetik, atau obat-obatan

3. Membantu ahli kimia penelitian menemukan apakah reaksi kimia telah terjadi di situs yang benar pada molekul

4. Mengidentifikasi obat disita oleh polisi dan agen bea cukai

5. Memeriksa struktur plastik, untuk memastikan mereka akan memiliki sifat yang diinginkan.

B. SPEKTROSKOPI MASSA

Definisi Spektroskopi Massa

spektroskopi massa adalah suatu instrument yang dapat menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya. Teknik ini tidak dapat dilakukan dengan spektroskopi, akan tetapi nama spektroskopi dipilih disebabkan peramaannya dengan pencatat potografi dan spectrum garis optic. Umumnya spektru massa diperoleh dengan mengubah senyawa suatu sampel menjadi ion-ion yang bergerak cepat yang memisah berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan. Proses ionisasi menghasilkan partikel-partikel bermuatan positif, dimana massa terdistribusi adalah apesifik terhadap senyawa induk. Spektroskopi massa biasa digunakan dalam penentuan strukrut bersama IR dan NMR (Azis, 2010).

Jika didapat data IR dan NMR yang cukup lengkap, maka MS ini dapat digunakan untuk konfirmasi dengan memperhatika bobot molekul dan kemungkinan rumus strukturnya.

Prinsip Kerja Spektroskopi Massa

Merupakan suatu instrument yang menghasilkan berkas ion dari suatu zat uji, memilah ion tersebut menjadi spektum yang sesuai denganperbandingan massa terhadap muatan dan merekam kelimpahan rewlatif tiap jenis ion yang ada. Umumnya hanya ion positif yang dipelajari karena ion negative yang dihasilkan dari sumber tumbukan umumnya sedikit.

Instrumen Spektroskopi Massa

Gambar 3. Instrumen Spektroskopi Massa

Aplikasi Spektroskopi Massa

Analisis Kualitatif

Spektroskopi massa memungkinkan kita menidentifikasi suatu senyawa yang tidak diketahui, dengan mengkalibrasi terhadap senyawa yang telah diketahui seperti uap merkuri atau perfloro kerosin.

Rumus molekul suatu senyawa dapat diyentukan puncak ion molekul sudah dikenal tetapi untuk hal-hal semacam ini diperlukan spektometri beresolusi tinggi. Aturan nitrogen dapat dimanfaatkan untuk membantu penentuan rumus ini. Lazimnya semua senyawa organic mempunyai berat molekul genap tidak mengandung nitrogen atau mengandung sejumlah atom nitrogen yang genap, sedang semua senyawa organic dengan berat molekul ganjil mengandung jumlah atom nitrogen ganjil. Aturan ini berlaku untuk senyawa-senyawa kovalen yang mengandung C, H, O, S, dan Halogen. Pola fragmen dipergunakan untuk mengidentifikasi senyawa, juga memungkinkan terdapat pengenalan gugus fungsi dentgan melihat puncak-puncak fragmentasi spesifik.

Hukum nitrogen menyatakan bahwa suatu molekul yang berat molekulnya merupakan bilangan genap maka molekul tersebut harus tidak mengandung nitrogen atau kalau mengandung nitrogen berjumlah genap, dan molekulnya berbilang ganjil mengandung nitrogen berjumlah ganjil (Sastrohamidjojo, 2001).

Analisis Kuantitatif

Spektrometer massa dapat digunakan untuk analisis kuantitatif suatu campuran senyawa-senyawa yang dekat hubungannya. Analisis ini dapat dipergunakan untuk analisis campuran, baik senyawa organic ataupun anorganik yang bertekanan uap rendah. Karena pola fragmentasi senyawa campuran adalah aditif sifatnya, suatu senyawa campuran dapat dianalisis jika berada dalam kondisi yang sama. Persyaratan dasar analisisnya adalah setiap senyawa harus mempunyai paling tidak 1 puncak yang spesifik, konstribusi puncak harus aditif dan sensitive harus reproduksible serta adanya senyawa referens yang sesuai. Dengan spektometer massa beresolusi tinggi, senyawa polimer dengan berat molekul tinggi juga dapat dianalisis.

Spektrometer massa dapat digunakan untuk analisis runutan organik terutama dengan menggunakan sumber bunga api listrik, dan ia juga dapat digunakan menganalisis unsur-unsur runutan dalam paduan atau dalam super konduktor. Tipe bunga api lstrik mmempunyai sensitivitas tinggi dan dapat menentukan sampai tingkat ppb.

Kekurangan spektrometer massa bunga api listrik adalah ketidakberaturan dari sumber dan kurang reproduksibel, tetapi kekurangan ini dapat diatasi dengan memakai sistem deteksi fotografi. Analisis kuantitatif instrumen semacam ini didasarkan pada garis-garis fotografi dengan standat yang sesuai (Sastrohamidjojo, 2001).

Kegunaan Spektroskopi Massa

a. Untuk menentukan berat molekul dengan sangat teliti sampai 4 angka dibelakang desimal.

b. Spektoskopi massa dapat digunakan untuk mengetahui rumus molekul tanpa melalui analisis unsure (Silverstein, 1991).

BAB IV

PENUTUP

A. Kesimpulan

Adapun kesimpulan pada makalah ini yaitu:

1. Spektroskopi RMI adalah spektroskopi yang berdasarkan pada vibrasi, rotasi, dan mode frekuensi lemah dalam sebuah system.

2. Prinsip kerja dari NMR yaitu untuk mendapatkan inti dalam molekul dalam arah yang sama sehingga nantinya medan magnet yang seseuai dengan molekul akan dikonversi menhadi spektra NMR sehingga struktur molekul dapat teridentifikasi

3. Instrumen NMR terdiri atas komponen-komponen utama berikut Magnet, generator medan magnet penyapu, sumber frekuensi radio, detektor sinyal, Rekorder, tempat sampel dan kelengkapannya.

4. Biasanya digunakan untuk mengidentifikasi atau menjelaskan informasi struktur rinci tentang senyawa kimia.

5. Spektroskopi massa adalah spektroskopi yang didasarkan pada pengubahan komponen cuplikan menjadi ion-ion dan memisahkannya berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e).

6. suatu instrument yang menghasilkan berkas ion dari suatu zat uji, memilah ion tersebut menjadi spektum yang sesuai denganperbandingan massa terhadap muatan dan merekam kelimpahan rewlatif tiap jenis ion yang ada.

7. Aplikasi untuk analisis kualitatif dan kuantitatif.

DAFTAR PUSTAKA

Azis ACB. 2010. Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (Nmr). Universitas Hasanuddin. Makassar.

Harmita. 2006. Buku Ajar Analisis Fisikokimia. Depok: Departemen Farmasi Universitas Indonesia.

Harmita. 2007. Buku Elusidasi Struktur. Depok: Departemen Farmasi Universitas Indonesia.

Hendayana S.1994. Kimia Analitik Instrumen. Semarang: IKIP Semarang Press.

Khopkar SM. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta :UI-Press.

Sastrohamidjojo H. 1992. Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (H¹- NMR). Yogyakarta: penerbit Liberty.

Sastrohamidjojo H. 1994. Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (Nuclear Magnetic Resonance,NMR).Yogyakarta: Liberty.

Sastrohamidjojo H. 2001. Spektroskopi. Yogyakarta: Liberty.

Silverstein RM.1991. Penyelidikan Spektrometrik Senyawa Organik, Edisi 4, diterjemahkan oleh Hartomo. Jakarta: Erlangga.

Williams DH. 2002. Spectroscopic methods in organic chemistry. (3rd ed). United Kingdom: Mc Graw Hill Book company.

SUMBER INTERNET

Andrean SE, Chrsiye SF ,Dhedy 2007 http://ilmu-kedokteran.blogspot.com/2007/11/spektroskopi-serapan-atom-spekroskopi.html

Anonim 2010 http://elektromagic.blogspot.com/2010/10/kegunaan-fungsi-dan-cara-kerja.html

Anonim 2010 http://sulistrossifumi.blogspot.com/2012/06/makalah-definisi-cara-kerja-prinsip.html

Anonim 2011 http://zonakimia.wordpress.com/2011/06/01/membaca-spektra-nmr/

Anonim 2011. http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2134094-jenis-jenis-spektroskopi/

Zaka 2011http://blogger-zaka.blogspot.com/2011/04/makalah-biokimia-fisik-spektroskopi-nmr.html

Endra_Sendana.Blogspot.. "Pharmacy Halu Oleo University '10"

Total Tayangan Halaman

Kamis, 12 Juni 2014

SPEKTROSKOPI RESONANSI MAGNET INTI – SPEKTROSKOPI MASSA