SPEKTROSKOPI RESONANSI MAGNET INTI – SPEKTROSKOPI MASSA

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 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

(Azis, 2010).

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

PEMBAHASANSpektroskopi 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 (Ho) adalah:

Keterangan

   =    ratio gyromagnetik (untuk proton   = 26,750)

v   =    frekuensi dari radiasi

  =    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. Bx 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 :

      jumlah sinyal, yang menerangkan tentang adanya beberapa macam perbedaan dari proton-

proton yang terdapat dalam molekul

     kedudukan sinyal, yang menerangkan sesuatu tentang lingkungan elektronik dari setiap

macam proton.

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

yang ada.

     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 :

     Luas di bawah puncak yang biasanya dinyatakan dengan intergrasi untuk melihat

perbandingan jumlah proton pada masing-masing puncak.

     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 berdekatan.

     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 :

     Luas di bawah puncak yang biasanya dinyatakan dengan intergrasi untuk melihat

perbandingan jumlah carbon yang ekuivalen secara magnetic pada masing-masing puncak.

     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.

     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 CDCl3

atau C6D6. (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).

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).

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 PUSTAKAAzis 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 INTERNETAndrean 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