BAB II PENELAAHAN PUSTAKA
F. Elusidasi Struktur
Elusidasi struktur suatu molekul organik dapat menggunakan spektroskopi. Dalam hal ini dapat digunakan spektroskopi ultra violet (UV), spektroskopi infra
R C O O C R O + H2O R C O2H + R1C O2H s u a tu a n h id rid a a s a m - a s a m k a r b o k s ila t C H3C O O C C H3 O + H2O 2 C H3C O H O CR O O + Nu adisi RC O O Nu eliminasi RC O O Nu + zat antara CR O CR O RC R
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
merah (IR), spektroskopi resonansi magnet inti (RMI proton dan karbon), dan spektroskopi massa. Dalam hal ini, spektrum UV menguji susunan sistem kromofor dari suatu zat. Spektrum IR dapat memberikan informasi tentang gugus-gugus fungsional yang penting. Berdasarkan spektrum RMI, dapat diketahui penyusunan atom-atom hidrogen dan akhirnya spektrum massa tidak hanya membantu menentukan berat molekul di samping perhitungan rumus molekul saja, tetapi juga petunjuk bagi gugus-gugus fungsional dan penyelidikan kerangka molekul. Dengan demikian penggunaan keempat metode spektroskopi dengan referensi menyempurnakan pemantapan struktur molekul (Samhoedi cit. Jung, 2001).
Inframerah (IR)
Inti-inti atom yang terikat oleh ikatan kovalen mengalami getaran (vibrasi) atau osilasi (oscillation), dengan cara serupa seperti dua bola yang terikat oleh suatu pegas. Bila molekul menyerap radiasi inframerah, energi yang diserap akan menaikan amplitude getaran atom atom yang terikat itu. Jadi molekul ini berada dalam keadaan vibrasi tereksitasi (excited vibration state; energi yang diserap ini akan dibuang dalam bentuk panas bila molekul itu kembali ke keadaan dasar) (Fessenden dan Fessenden, 1986a).
Keadaan vibrasi dari ikatan terjadi pada keadaan tetap, atau terkuantitas, tingkat-tingkat energi. Panjang gelombang absorbsi oleh suatu tipe ikatan bergantung pada macam getaran dari ikatan tersebut (Fessenden dan Fessenden, 1986a). Setiap jenis ikatan kimia mempunyai frekuensi vibrasi yang berbeda. Jenis ikatan yang sama juga mempunyai frekuensi yang berbeda bila diikat oleh senyawa yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
berlainan. Dengan demikian tidak ada molekul yang berbeda strukturnya yang mempunyai pola serapan inframerah yang sama (Fatah, 1998).
Energi dari kebanyakan vibrasi molekuler akan mengacu pada daerah inframerah pada spektrum elektromagnetik. Vibrasi molekuler bisa dideteksi dan diukur pada spektrum inframerah. Posisi dari suatu gelombang serapan pada spektrum dapat diekspresikan dalam mikron (μm) atau yang lebih sering dijumpai dalam bentuk resiprokal dari panjang gelombang (cm-1). Daerah spektrum inframerah berada pada 4000 cm-1 pada akhir frekuensi tinggi dan 625 cm-1 pada akhir frekuensi rendah (Williams dan Fleming cit. Baswara, 2008)
Daerah antara 1400-4000 cm-1, bagian kiri spektrum inframerah, merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus-gugus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh modus uluran atau rentangan. Daerah di kanan 1400 cm-1 seringkali sangat rumit karena bank modus rentangan maupun modus tekukan mengabsorbsi di situ. Dalam daerah ini biasanya korelasi antara pita dan suatu gugus fungsional spesifik tak dapat ditarik dengan cermat, namun tiap senyawa organik mempunyai serapan yang unik di sini. Oleh karena itu, bagian spektrum ini disebut daerah sidik jari (fingerprint region). Meskipun bagian kiri spektrum nampaknya sama untuk senyawa-senyawa yang mirip, daerah sidikan haruslah pula cocok antara dua spektrum, agar dapat disimpulkan bahwa kedua senyawa itu sama (Fessenden dan Fessenden, 1986).
Suatu ikatan dalam sebuah molekul dapat mengalami berbagai macam osilasi; oleh karena itu suatu ikatan tertentu dapat menyerap energi pada lebih dari satu panjang gelombang. Misalnya,suatu ikatan O-H menyerap energi pada kira-kira
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
3330cm-1 (3,0 μm); energi pada panjang gelombang ini dapat menyebabkan kenaikan vibrasi ulur (stretching vibration) ikatan O-H itu. Suatu ikatan O-H itu juga menyerap energi pada kira-kira 1250cm-1 (8,0 μm); energi pada panjang gelombang ini menyebabkan kenaikan vibrasi tekuk (bending vibration) (Fessenden dan Fessenden, 1986a).
Disamping vibrasi pokok , frekuensi lain dapat dihasilkan oleh modulasi dari vibrasi pokok. Pita-pita overtone (harmoni) muncul pada kelipatan setengah dari vibrasi pokok, sehingga serapan-serapan kuat masing-masing pada 800cm-1 dan 1750 cm-1 juga akan menimbulakan serapan-serapan lemah masing masing pada 1600 cm-1 dan 3500 cm-1 (Sastrohamidjojo, 1991).
Serapan-serapan pada spektra IR dapat memberikan informasi mengenai
gugus-gugus suatu senyawa. Gugus ester (R C O
OR') dapat memberikan serapan pada gugus C=O pada 1735 cm-1 dimana gugus yang terkonjugasi dengan atom O dan R’ akan memberikan pergeseran serapan ke arah kiri sedangkan gugus C-O akan memberikan 2 serapan atau lebih, satu lebih kuat dari pada yang lainnya, pada rentang 1300-1000 cm-1. Regangan C-H memberikan serapan sekitar 3000 cm-1. Jika gugus tersebut mempunyai sifat aromatik maka absorpsi CH berada di sebelah kiri 3000 cm-1). Gugus nitro biasanya memberikan serapan yang kuat pada 1600-1500 cm-1 dan 1390-1300 cm-1. Gugus furan yang tersubstitusi pada posisi 2 memberikan serapan 100-1072 yang kurang kuat (middle weak) (Pavia,1995).
Molekul yang tersusun dari banyak atom mempunyai sangat banyak frekuensi vibrasi. Setiap ragam vibrasi yang berbeda mungkin dapat memberikan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
pita serapan yang berbeda. Sejumlah vibrasi yang mempunyai frekuensi sama maka pita-pita serapannya akan saling tumpang tindih (Sastrohamidjojo, 2007). Korelasi antara vibrasi beberapa gugus fungsi dan frekuensi (bilangan gelombang) ditunjukkan pada tabel I.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Tabel I. Korelasi antara gugus fungsi dengan frekuensi
Jenis vibrasi Frekuensi (cm-1) Intensitas
C-H ulur (stretch) 3000 – 2850 tajam
-CH3 (bending) 1450 – 1375 sedang
-CH2 (bending) 1465 sedang
Alkena (stretch) 3100 – 3000 sedang (keluar bidang) 1000 – 650 tajam Aromatik (stretch) 3150 – 3050 tajam (keluar bidang) 900 – 690 tajam
Alkuna (stretch) ± 3300 tajam
Aldehid 2900 – 2800 lemah
2800 – 2700 lemah
C=C Alkena 1680 – 1600 sedang-lemah
Aromatik 1600 – 1475 sedang-lemah
C≡C Alkuna 2250 – 2100 tajam
C=O Aldehid 1740 – 1720 tajam
Keton 1725 – 1705 tajam
Asam karboksilat 1725 – 1700 tajam
Ester 1750 – 1730 tajam
Amida 1670 – 1640 tajam
Anhidrida 1810 – 1760 tajam
Klorida asam 1800 tajam
C-O Alkohol, eter, ester asam 1300 – 1000 tajam Karboksilat, anhidrida
O-H Alkohol, fenol
Bebas 3650 – 3600 sedang
Ikatan –H 3500 – 3200 sedang
Asam karboksilat 3400 – 2400 sedang N-H Amida primer & sekunder dan
amina (stretch) 3500 – 3100 sedang
(bending) 1640 – 1550 sedang-tajam
C-H Amina 1350 – 1000 sedang-tajam
C=N Imina dan oksim 1690 – 1640 lemah-tajam
C≡N Nitril 2260 – 2240 sedang
X=C=Y Allena, keten, isosianat, 2270 – 1450 lemah-tajam Isotiosianat
NO2 Nitro 1550 & 1350 tajam
S=O Sulfon, sulfonilklorida 1375 – 1300 tajam Sulfat, sulfonamida 1200 – 1140 tajam
C-X Florida 1400 – 1000 tajam
Klorida 800 – 600 tajam
Bromida, iodida 667
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17