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