Elusidasi struktur suatu molekul organik dapat menggunakan
spektroskopi. Dalam hal ini dapat digunakan spektroskopi ultra violet (UV),
spektroskopi infra merah (IR), resonansi magnet inti (NMR proton dan karbon),
dan spektrometri 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 NMR, dapat diketahui
penyusunan atom-atom hidrogen dan akhirnya spektrum massa tidak hanya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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).
1. Spetroskopi inframerah
Bila sinar inframerah dilewatkan melalui cuplikan senyawa organik,
maka sejumlah frekuensi diserap sedang frekuensi yang lain
diteruskan/ditrans-misikan tanpa diserap. Jika persen transmisi atau persen absorbansi diplotkan
terhadap frekuensi maka akan dihasilkan suatu spektrum inframerah
(Sastrohamidjojo, 2007).
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, 1980). 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
15
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).
Molekul yang tersusun dari banyak atom mempunyai sangat banyak
frekuensi vibrasi. Setiap ragam vibrasi yang berbeda mungkin dapat memberikan
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 1.
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
2. Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (RMI)
Spektroskopi resonansi magnet inti (RMI) didasarkan pada penyerapan
gelombang radio oleh inti-inti tertentu dalam molekul organik, apabila molekul ini
berada dalam medan magnet yang kuat.
Dalam suatu spektrum RMI, posisi serapan oleh sebuah proton
bergantung pada kuat netto medan magnet lokal yang mengitarinya. Medan lokal
ini merupakan hasil medan terapan H0 dan medan molekul terimbas yang
mengitari proton itu dan berlawanan dengan medan terapan. Jika medan imbasan
di sekitar proton itu relatif kuat maka medan itu melawan H0 dengan lebih kuat
dan diperluas medan terapan yang lebih besar untuk membawa proton itu agar
17
absorbsinya terletak di atas medan dalam spektrum. Atau sebaliknya jika medan
imbasan di sekitar proton itu relatif lemah, maka medan yang dipakai juga lemah
dan membawa proton ini ke dalam resonansi. Proton itu dikatakan tidak terperisai
(deshielded) dan absorbsinya muncul di atas medan.
Terperisai dan tak-terperisai merupakan istilah relatif. Untuk
memperoleh pengukuran yang kuantitatif diperlukan suatu titik rujukan
(referensi). Senyawa yang dipilih sebagai rujukan adalah tetremetilsilana (TMS),
yang proton-protonnya menyerap pada ujung kanan spektrum RMI.
Atom hidrogen dalam suatu senyawa organik selalu terikat dengan ikatan
sigma, baik pada atom karbon, oksigen, atau atom lain.Medan magnet luar akan
menyebabkan elektron-elektron sigma ini beredar, akibatnya adalah timbulnya
medan magnet molekular kecil yang melawan H0.
Karena medan imbasan melawan medan luar, maka proton yang terikat
secara sigma ini terperisai. Diperlukan kuat medan luar sedikit lebih besar untuk
mengalahkan efek medan imbasan, agar dapat membawa proton tersebut ke dlam
resonansi; oleh karena itu, proton itu menyerap di atas medan dibandingkan
dengan suatu proton hipotesis yang telanjang. Kuat medan imbasan bergantung
pada rapatan elektron di dekat atom hidrogen di dalam ikatan sigma. Makin besar
rapatan elektron, akan makin besar medan imbasan.
Medan magnet yang terimbas oleh elektron pi bersifat berarah
(directional, yakni tak simetris). Karena efek medan molekular yang diimbas oleh
lektron pi bergantung pada arah, maka efek ini disebut efek anisotropik. Efek
anisotropik terjadi sebagai tambahan pada medan-medan molekular yang selalu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ada, yang diimbas oleh elektron-elektron ikatan sigma. Adanya medan imbasan
dari elektron pi yang searah dengan medan magnet luar H0 akan membuat proton
menjadi lebih tak terperisai dan menyerap lebih jauh di bawah medan.
Proton yang berada dalam lingkungan magnetik dalam sebuah molekul,
mempunyai geseran kimia yang sama dalam spektrum RMI. Proton-proton
semacam itu disebut proton ekivalen secara magnetik. Proton yang berada dalam
lingkungan magnetik yang berbeda, akan mempunyai geseran kimia yang berbeda
dan dikatakan proton tak ekivalen.
Proton yang ekivalen secara magnetik secara spektroskopi RMI biasanya
sama seperti proton ekivalen secara kimia. Dalam kloroetana, ketiga proton metil
adalah ekivalen secara magnetik dan juga ekivalen secara kimia. Apabila
disubstitusi dengan atom lain, misalnya brom, akan didapatkan satu produk yaitu
1-bromo-2-kloroetana, tidak peduli proton mana yang disubstitusi (Fessenden dan
Fessenden, 1986). H C H CH2Cl H Br C H H CH2Cl ekivalen
Jika H sembarang digantikan oleh Br, hanya diperoleh satu senyawa bromo
Gambar 14. Proton-proton yang ekivalen secara magnetik dan kimia pada kloroetana
