Ada dua jenis instrumen yang biasa digunakan untuk memperoleh spektrum inframerah yaitu: instrumen dispersive (menggunakan monokromator) dan transformasi fourier (menggunakan interferometer). Instrumen transformasi Fourier menghasilkan sumber radiasi tanpa memerlukan dispersi. Dalam hal infra merah instrumen ini memiliki prinsip yang sama dengan instrumen lain, tetapi instrumen ini menggunakan interferometer dengan cermin yang bergerak untuk memindahkan bagian radiasi yang dihasilkan oleh suatu sumber, sehingga menghasilkan interferogram dan diubah kedalam persamaan „transformasi fourier‟ untuk mengekstraksi spektrum dari suatu seri frekuensi yang bertumpang tindih (Watson, 2005).
Gambar 2.1 Diagram Skematis Spektrofotometer FT-IR (Watson, 2005)
Instrumen yang digunakan untuk mengukur resapan radiasi infra merah pada berbagai panjang gelombang disebut spektrometer inframerah. Pancaran inframerahumumnya mengacu pada bagian spektrum elektromagnet yang terletak di antara daerah tampak dan daerah gelombang mikro. Pancaran inframerah yang kerapatannya kurang dari pada 100 cm-1 (panjang gelombang lebih dari 100 µm) diserap oleh sebuah molekul organik dan diubah menjadi energi putaran molekul.
Penyerapan itu tercatu dan demikian spektrum rotasi molekul terdiri dari garis-garis yang tersendiri (Hartomo, 1986).
Serapan radiasi inframerah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi ikatan kimia yang menyebabkan perubahan polarisabilitas dengan medan listrik gelombang elektromagnetik. Terdapat dua macam getaran molekul, yaitu getaran ulur dan getaran tekuk. Getaran ulur adalah suatu gerakan berirama di sepanjang sumbu ikatan sehingga jarak antar atom bertambah atau berkurang. Getaran tekuk dapat terjadi karena perubahan sudut-sudut ikatan antara ikatan-ikatan pada sebuah atom, atau karena gerakan sebuah gugusan atom terhadap sisa molekul tanpa gerakan nisbi atom-atom di dalam gugusan. Contohnya liukan (twisting), goyangan (rocking) dan getaran puntir yang menyangkut perubahan sudut- sudut ikatan dengan acuan seperangkat koordinat yang disusun arbitter dalam molekul. Hanya getaran yang menghasilkan perubahan momen dwikutub secara berirama saja yang teramati di dalam inframerah (Hartomo, 1986).
Atom molekul bergerak dengan berbagai cara, tetapi selalu pada tingkat energi tercatu. Energi getaran rentang untuk molekul organik bersesuaian dengan radiasi inframerah dengan bilangan gelombang antara 1200 dan 4000 cm-1. Bagian tersebut dari spektrum inframerah khususnya berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik. Memang daerah ini sering dinyatakan sebagai daerah gugus fungsi karena kebanyakan gugus fungsi yang dianggap penting oleh para kimiawan organik mempunyai serapan khas dan nisbi tetap pada panjang gelombang tersebut (Pine, 1988).
Identifikasi pita absorpsi khas yang disebabkan oleh berbagai gugus fungsi merupakan dasar penafsiran spektrum inframerah (Creswell, 1972).Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi dalam sebuah spektrum inframerah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan. Demikian pula, tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum inframerah biasnya berarti bahwa
Asam karboksilat mempunyai dua karakteristik absorbsi IR yang membuat senyawa -CO2H dapat diidentifikasi sengan mudah. Ikatan O-H dari golongan karboksil diabsorbsi pada daerah 2500 sampai3300 cm-1, dan ikatan C=O yang ditunjukkan diabsorbsi di antara 1710 cm-1sampai 1750 cm-1 (McMurry, 2007).
Daerah spektrum FT-IR dibagi menjadi tiga, yaitu : 1. Daerah gugus fungsi (4000 – 1300 cm-1) 2. Daerah sidik jari (1300 – 910 cm-1)
3. Daerah aromatik (910–650cm-1) (Cooper, 1980 ) Untuk identifikasi, pada spektrum bahan yang diuji dibandingkan dengan spektrum yang diperoleh dari bahan pembanding yang dilakukan secara bersamaan, atau dengan spektrum pembanding. Spektrometer inframerah konvensional mendispersi radiasi inframerah melalui kisi atau prisma. Pengembangan peralatan laboratorium dengan sistem komputerisasi memberikan pilihan tambahan yaitu dengan menggunakan interferometer yang dipasangkan dengan komputer untuk pengurangan data dengan membuat transformasi Fourier pada interferogram untuk memperoleh spektrum inframerah. Instrumen ini dikenal dengan Fourier Transform Infrared Spectrometers (FTIR). Terlepas dari perbedaan kecil pada frekuensi rendah, semua jenis instrumen inframerah yang disebutkan di atas menghasilkan data yang sebanding dan umumnya dapat saling menggantikan untuk analisis kualitatif.
Akan tetapi, setiap instrumen memiliki karakteristik sinyal terhadap detau (signal-to-noise) dan resolusi spesifik.
Spektrofotometer yang sesuai untuk uji identifikasi biasanya berkerja pada daerah 4000 – 600 cm-1 (2,5 – 16,7 μm) atau dalam beberapa kasus sampai 250 cm-1 (40 μm). Jika harus digunakan teknik pemantulan total terlemahkan, instrumen harus dilengkapi dengan tambahan elemen pemantul tunggal atau ganda yang sesuai. Setiap elemen tambahan harus sesuai dengan spektrofotometer sehingga diperoleh transmisi maksimum (Syahputri, 2007).
2.4 Kromatografi
Kromatografi merupakan suatu cara pemisahan fisik dengan unsur-unsur yang akan dipisahkan terdistribusikan antara dua fasa, satu dari fasa-fasa ini membentuk lapisan stasioner denagn luas permukaan yang besar dan yang lainnya merupakan cairan yang merembes lewat. Fasa stasioner mungkin suatu zat padat atau suatu cairan dan fasa yang bergerak mungkin suatu cairan atau suatu gas (Underwood, 1981).
Cara-cara kromatografi dapat digolongkan sesuai dengan sifat – sifat dari fasa diam, yang dapat berupa zat padat atau zat cair. Jika fasa diam berupa zat padat disebut kromatografi serapan, jika berupa zat cair disebut kromatografi partisi.
Karena fasa gerak dapat berupa zat cair atau gas maka ada empat macam sistem kromatografi yaitu:
1. Fasa gerak cair–fasa diam padat (kromatografi serapan):
a. kromatografi lapis tipis b. kromatografi penukar ion
2. Fasa gerak gas–fasa diam padat, yakni kromatografi gas padat
3. Fasa gerak cair–fasa diam cair (kromatografi partisi), yakni kromatografi kertas.
4. Fasa gerak gas–fasa diam zat cair, yakni : a. kromatografi gas–cair
b. kromatografi kolom kapiler
Semua pemisahan dengan kromatografi tergantung pada kenyataan bahwa senyawa – senyawa yang dipisahkan terdistribusi diantara fasa gerak dan fasa diam dalam perbandingan yang sangat berbeda – beda dari satu senyawa terhadap senyawa yang lain (Sastrohamidjojo, 1991).
2.4.1 Kromatografi Gas (KG)
Prinsip dasar kromatografi gas melibatkan volatilisasi atau penguapan sampel
komponen campuran kimia dalam suatu bahan berdasarkan polaritas campuran (Eaton, 1989). Komponen-komponen utama pada Kromatografi Gas :
1. Fase gerak
Fase gerak pada KG juga disebut dengan gas pembawa karena tujuan awalnya adalah untuk membawa solut ke kolom (Rohman, 2009). Fase gerak akan membawa campuran sampel menuju kolom. Campuran dalam fase gerak akan berintegrasi dengan fase diam (Eaton, 1989). Faktor yang menyebabkan suatu senyawa bergerak melalui kolom kromatografi gas adalah sifat mudah menguap dari cuplikan, aliran gas pembawa melalui kolom dapat terjadi karena perbedaan tekanan pada ujung masuk dan ujung keluar dari kolom tersebut. Gas pembawa yang sering dipakai adalah Helium (He), Argon (Ar), Nitrogen (N2), dan Karbondioksida (CO2). Gas pembawa yang dipakai harus disesuaikan dengan jenis detektornya (Mochamad, 1997).
2. Ruang suntik sampel
Lubang injeksi didesain untuk memasukkan sampel secara cepat dan efisien.
3. Kolom
Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya terdapat fase diam. Oleh karena itu, kolom merupakan komponen sentral pada KG (Rohman, 2009). Keberhasilan suatu proses pemisahan terutama ditentukan oleh pemisahan kolom (Agusta, 2000). Kolom dapat dibuat dari tembaga, kuningan, aluminium, zat sintetik atau gelas, berbentuk lurus, melengkung, ataupun gulungan spiral sehingga lebih menghemat ruang (Herman dan Gottfried, 1988).
4. Detektor
Komponen utama selanjutnya dalam kromatografi gas adalah detektor. Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase gerak gas pembawa yang membawa komponen hasil pemisahan. Detektor pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik (Rohman, 2009). Fungsi detektor (terletak pada ujung kolom pemisah) untuk mengukur kuantitas dari komponen yang telah dipisahkan yang ada dalam aliran gas pembawa yang
meninggalkan kolom. Kolom dari detektor diumpan ke sebuah perekam yang menghasilkan suatu kurva yang disebut kromatogram (Griter,J.R, 1991).
5. Komputer
Kromatografi Gas modern menggunakan komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunaknya (software) untuk digitalisasi sinyal detektor (Rohman, 2009).
2.4.2 Spektrometer Massa
Spektrometer massa adalah suatu alat berfungsi untuk mendeteksi masing-masing molekul komponen yang telah dipisahkan pada sistem kromatografi gas (Agusta,2000). Dari analisis GC-MS akan diperoleh dua informasi dasar, yaitu hasil analisis kromatografi gas yang ditampilkan dalam bentuk kromatogram dan hasil analisis spektrometri massa yang ditampilkan dalam bentuk spektrum massa. Dari kromatogram dapat diperoleh informasi mengenai jumlah komponen kimia yang terdapat dalam campuran yang dianalisis yang ditunjukkan oleh jumlah puncak yang terbentuk pada kromatogram dengan kuantitasnya masing-masing. Spektrum massa hasil analisis sistem spektroskopi massa merupakan gambaran mengenai jenis dan jumlah fragmen molekul yang terbentuk dari suatu komponen kimia. Setiap fragmen yang terbentuk dari pemecahan suatu komponen kimia memiliki berat molekul yang berbeda m/z (m/e, massa/muatan). Selanjutnya, spektrum massa komponen kimia yang diperoleh dari hasil analisis diidentifikasi dengan cara dibandingkan dengan spektrum massa yang terdapat dalam suatu bank data (Agusta, 2000).
BAB 3
Fourier Transform Infrared ( FTIR )
Gas Chromatography – Mass Spectrometry ( GC-MS )
Botol vial
Ditambahkan 8-10 tetes formaldehid 40% ke dalam asam sufat
Diteteskan campuran asam sulfat dan formaldehid 40% tersebut ke sabu-sabu yang telah diletakkan pada spot test
Diamati perubahan warna yang terbentuk