BAB II PENELAAHAN PUSTAKA
G. Analisis Gugus Fungsi dengan Spektrofotometri Infra Merah
Spektrofotometri infra-merah adalah sangat penting dalam kimia
alat rutin dalam penemuan gugus fungsional, pengenalan senyawa, dan
analisis campuran. Spektrofotometri infra-merah juga digunakan untuk
penentuan struktur, khususnya senyawa organik dan juga untuk analisis
kuantitatif, seperti analisa kuantitatif pencemaran udara, misalnya karbon
monoksida dalam udara dengan teknik non-dispersive (Khopkar, 2003).
Radiasi gelombang elektromagnetik adalah energi yang dipancarkan
menembus ruang dalam bentuk gelombang-gelombang atau paket-paket
energi. Tiap tipe radiasi gelombang elektromagnetik (mulai dari radiasi
gelombang radio hingga radiasi gamma) dicirikan oleh panjang gelombang
(λ) atau frekuensi (υ) dari gelombang tersebut. Ketika suatu radiasi gelombang elektromagnetik mengenai suatu materi, akan terjadi suatu
interaksi yang berupa penyerapan energi (absorbsi) oleh atom-atom atau
molekul-molekul dari materi tersebut (Petrucci,1987).
Pancaran infra-merah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum
elektromagnet yang terletak di antara daerah tampak dan daerah gelombang
mikro. Bagi kimiawan organik, sebagian besar kegunaannya terbatas di
antara 4000 cm-1 dan 666 cm-1 (2,5 – 15,0 m). Akhir-akhir ini muncul perhatian pada daerah infra-merah dekat, 14.290 – 4000 cm-1 (0,7 –2,5 m)
dan daerah infra-merah jauh, 700 – 200 cm-1 (14,3 – 50 m) (Silverstein., 1986).
Absorbsi sinar ultraviolet dan cahaya tampak oleh suatu materi akan
tingkat-tingkat energi yang lebih tinggi. Pada absorbsi radiasi infra merah
oleh suatu materi, radiasi yang diserap tersebut tidak cukup mengandung
energi untuk mengeksitasi elektron, namun akan menyebabkan
membesarnya amplitudo getaran (vibrasi) dari atom-atom yang terikat satu
sama lain yang membentuk suatu ikatan molekul. Keadaan ini disebut
dengan vibrasi tereksitasi (Fessenden, 1997).
Salah satu metode spektroskopi yang sangat populer digunakan adalah
metode spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infrared), yaitu metode
spektroskopi inframerah modern yang dilengkapi dengan teknik transformasi
Fourier untuk deteksi dan analisis hasil spektrumnya. Dalam hal ini metode
spektroskopi yang digunakan adalah metode spektroskopi absorbsi, yaitu
metode spektroskopi yang didasarkan atas perbedaan penyerapan radiasi
inframerah oleh molekul suatu materi. Absorbsi inframerah oleh suatu
materi dapat terjadi jika dipenuhi dua syarat, yakni kesesuaian antara
frekuensi radiasi inframerah dengan frekuensi vibrasional molekul sampel
dan perubahan momen dipol selama bervibrasi (Chatwal, 1985).
Spektroskopi FTIR (fourier transform infrared) merupakan salah satu
teknik analitik yang sangat baik dalam proses identifikasi struktur molekul
suatu senyawa. Komponen utama spektroskopi FTIR adalah interferometer
Michelson yang mempunyai fungsi menguraikan (mendispersi) radiasi
inframerah menjadi komponen-komponen frekuensi. Penggunaan
dibandingkan metode spektroskopi inframerah konvensional maupun metode
spektroskopi yang lain. Diantaranya adalah informasi struktur molekul dapat
diperoleh secara tepat dan akurat (memiliki resolusi yang tinggi).
Keuntungan yang lain dari metode ini adalah dapat digunakan untuk
mengidentifikasi sampel dalam berbagai fase (gas, padat atau cair).
Kesulitan-kesulitan yang ditemukan dalam identifikasi dengan spektroskopi
FTIR dapat ditunjang dengan data yang diperoleh dengan menggunakan
metode spektroskopi yang lain (Harmita, 2006).
Sistim optik Spektrofotometer FT-IR seperti pada gambar 2 dilengkapi
dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. Dengan
demikian radiasi infra-merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang
ditempuh menuju cermin yang bergerak (M) dan jarak cermin yang diam
(F). Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang selanjutnya
disebut sebagai retardasi ( δ ). Hubungan antara intensitas radiasi IR yang
diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferog. Sistem optik
dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer
Gambar 6. Sistem optik Fourier Transform Infra Red (Harmita, 2006).
Pada sistim optik FT-IR digunakan radiasi LASER (Light
Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai
radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi
infra-merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik. Detektor
yang digunakan dalam Spektrofotometer FT-IR adalah TGS (Tetra
Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride). Detektor
MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan
dibandingkan detektor TGS, yaitu memberikan respon yang lebih baik pada
frekwensi modulasi tinggi, lebih sensitif, lebih cepat, tidak dipengaruhi oleh
temperatur, sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi
Gugus fungsional dalam molekul dianalisis secara kualitatif dengan
melihat bentuk spektrumnya yaitu dengan melihat puncak spesifik yang
menunjukkan jenis gugus funsgional. Analisis secara kuantitatif dilakukan
berdasarkan hukum Lambert-Beer, ditunjukkan pada Persamaan 2.
A = log (Io/I) = a c l ………..….. (2)
Keterangan :
A = absorbansi
Io = intensitas sinar masuk
I = Intensitas sinar yang ditransmisikan
a = koefisien absorpsi (M-1 cm-1)
c = konsentrasi zat (M)
l = panjang lintasan (cm).
Untuk mengoreksi kesalahan yang timbul akibat adanya overlap
puncak absorpsi, maka garis dasar (base line) dalam spektrum infra merah
harus dibuat seperti ditunjukkan pada Gambar 4, I dan Io ditentukan sebagai
intesitas transmisi pada garis dasar. Absorbansi (A) pada frekuensi yang
diberikan (dalam cm-1) terlihat pada Persamaan 3.
Keterangan :
AC = Io = intensitas sinar masuk
AB = I = intensitas sinar yang ditransmisikan
Gambar 7 menunjukkan karakteristik serapan dari selulosa bakteri
menunjukkan puncak di sekitar daerah 3350 cm-1 yang menunjukkan O-H
stretching dan di sekitar daerah 2916,81 cm-1 yang menunjukkan CH
stretching. Adanya pita di sekitar daerah 1649,8 cm-1 yang menunjukkan
deformasi vibrasi dari molekul air yang terabsorbsi (Wonga, Kasapis dan
Tan, 2009). Adapun karakteristik serapan dari kitosan ditunjukkan dengan
puncak di sekitar 1559,17 cm-1 yang menunjukkan vibrasi stretching dari
gugus amino kitosan dan di sekitar daerah 1333,5 cm-1 yang menunjukkan
vibrasi dari C-H. Adanya pita di sekitar 3367,1 cm-1 menunjukkan vibrasi
simetrik dari amina NH. Adanya puncak disekitar daerah 2927,41 cm-1
menunjukkan vibrasi C-H. Adanya puncak disekitar daerah 896,73 cm-1 dan
1154,19 cm-1 berkaitan dengan struktur sakarida dari kitosan. Adanya
puncak yang melebar di sekitar daerah 1080,91 cm-1 menunjukkan vibrasi
Naidu, Subha, Sairam dan Aminabhavi, 2006). Gambar 7. menunjukkan
contoh spektra inframerah dari selulosa bakteri dan kitosan.
Gambar 7. Spektra inframerah dari selulosa bakteri dan kitosan (Anicatura, Dobre, Stroescu dan Jipa, 2010)
Berdasarkan Gambar 7, maka perlu dibuat suatu tabel korelasi serapan
dari spektra IR. Korelasi ini perlu dibuat untuk memudahkan dalam
menginterpretasikan gugus-gugus fungsi dari spektra IR yang didapatkan.
Tabel II. Hasil korelasi dari serapan inframerah pada selulosa dan kitosan Bilangan Gelombang Selulosa (cm-1) Keterangan kode dari pembacaan gelombang selulosa Bilangan Gelombang Kitosan (cm-1) Keterangan kode dari pembacaan gelombang kitosan Referensi 3430 -OH stretching 3430 -OH and –NH stretching Stefanescu, Daly, Negulescu (2011) 2919 -CH stretching 2919 -CH stretching 1659 C=O stretching 1637 C=O stretching - - 1597 -NH bending (amide II) 1422 -CH bending vibration 1422 -CH and –NH bending vibrations 1374 -CH bending vibration 1378 -CH bending vibrations 1158 Anti-symetric stretching of the C-O-C bridge 1154 Anti-symetric stretching of the C-O-C bridge 1067 Skeletal vibrations involving the C-O stretching 1072 Skeletal vibrations involving the C-O stretching
