TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Analisa Komponen Kimia Minyak Atsiri dengan GC MS
2.4.2 Spektrofotometri Massa
Pemboman molekul oleh sebuah arus elektron pada energi mendekati 70 elektron volt dapat menghasilkan banyak perubahan pada struktur molekul. Salah satu proses yang terjadi yang disebabkan oleh pemboman dengan elektron adalah keluarnya sebuah elektron dari molekul sehingga terbentuklah kation molekul [M.]+. Ion berenergi tinggi ini serta hasil fragmentasinya merupakan dasar bagi cara analisis spektrometri massa.
Pada sistem GC-MS ini, yang berfungsi sebagai detektor adalah spektrometer massa itu sendiri yang terdiri dari sistem analisis dan sistem ionisasi, dimana Electron Impact ionization (EI) adalah metode ionisasi yang umum digunakan (Agusta, 2000).
Spektrometer massa pada umumnya digunakan untuk :
1. Menentukan massa suatu molekul
2. Menentukan rumus molekul dengan menggunakan Spektrum Massa Beresolusi
Tinggi (High Resolution Mass Spectra)
3. Mengetahui informasi dari struktur dengan melihat pola fragmentasinya Ketika uap suatu senyawa dilewatkan dalam ruang ionisasi spektrometer massa, maka zat ini dibombardir atau ditembak dengan elektron. Elektron ini mempunyai energi yang cukup untuk melemparkan elektron dalam senyawa sehingga akan memberikan ion positif, ion ini disebut dengan ion molekul (M+). Ion molekul cenderung tidak stabil dan terpecah menjadi fragmen-fragmen yang lebih kecil. Fragmen-fragmen ini yang akan menghasilkan diagram batang (Dachriyanus, 2004).
Spektrometer mampu menganalisis cuplikan yang jumlahnya sangat kecil dan menghasilkan data yang berguna mengenai struktur dan identitas senyawa organik. Jika efluen dari kromatofrafi gas diarahkan ke spektrometer massa, maka informasi mengenai struktur untuk masing-masing puncak pada kromatogram dapat diperoleh. Karena laju aliran yang rendah dan ukuran cuplikan yang kecil, cara ini paling mudah diterapkan pada kolom kromatografi gas kapiler. Cuplikan disuntikkan ke dalam kromatografi gas dan terkromatografi sehingga semua komponenya terpisah. Spektrum massa diukur secara otomatis pada selang waktu tertentu atau pada maksimum atau tengah-tengah puncak ketika keluar dari kolom. Kemudian data disimpan di dalam komputer, dan daripadanya dapat diperoleh hasil kromatogram disertai integrasi semua puncak. Disamping itu, kita dapat memperoleh spektrum massa masing-masing komponen. Spektrum ini dapat dipakai pada indentifikasi
senyawa yang pernah diketahui dan sebagai sumber informasi struktur dan bobot molekul senyawa baru (Gritter, 1991).
Spekttrometer massa secara skematis dapat digambarkan sebagai berikut :
Peningkatan penggunaan GC-MS banyak digunakan yang dihubungkan dengan komputer dimana dapat merekam dan menyimpan data dari sebuah analisis akan berkembang pada pemisah yang lebih efesien. Karena komputer dapat diprogram untuk mencari spektra library yang langka, membuat indentifikasi dan menunjukkan analisis dari campuran gas tersebut.
2.4.2.1 Spektrum Massa
Spektrum massa biasa diambil pada energi berkas elektron sebesar 70 elektron volt. Kejadian tersederhana ialah tercampaknya satu elektron dari molekul dalam fasa gas oleh sebuah elektron dalam berkas elektron dan membentuk suatu ion molekul yang merupakan suatu radikal kation (M+). Ion molekul adalah molekul yang kehilangan satu electron, dimana berat ion itu menunjukkan berat molekul actual dari berat molekul asli ion tersebut. Karena kehilangan satu electron, maka ion molekul adalah suatu radikal kation (M+).
Suatu spektrum massa menyatakan massa sibir bermuatan positif terhadap kepekaan (konsentrasi) nisbinya. Puncak paling kuat (tinggi) pada spektrum disebut
Sistem Pemasukan contoh Kamar ionisasi M e- M+ Pemisahan ion Pencatatan ion Detektor Pengumpulan ion Pencatatan ion Spektrum massa
puncak dasar (base peak), dinyatakan dengan nilai 100% dan kekuatan (tinggi x faktor kepekaan) puncak-puncak lain, termasuk puncak ion molekulnya, dinyatakan sebagai persentasi puncak dasar tersebut.
Molekul tidak selamanya terjadi dari unsur yang sama isotopnya. Atom mempunyai isotop yang lebih berat yang kelimpahannya bervariasi. Selain ion molekul, kelimpahan puncak isotop biasanya ditandai dengan intensitasnya yang rendah berada setelah ion molekul.
Puncak ion molekul biasanya merupakan puncak-puncak dengan bilangan massa tertinggi, kecuali jika terdapat puncak-puncak isotop. Puncak-puncak isotop ada karena sejumlah molekul tertentu mengandung isotop lebih berat dari isotopnya yang biasa.
Puncak ion metastabil biasanya lebar dengan harga m/e yang tidak bulat. Ion ini terbentuk dari pecahan ion molekul yang terjadi sebelum mencapai detector, ketika hendak melewati kamar pemisahan ion. Posisi metastabil dalam spectrum massa terhadap massa ion mula-mula ditunjukkan oleh persamaan :
M* = (m2)2
m1
dimana : m1 = muatan ion mula-mula (ion induk)
m2 = massa fraksi ion yang baru (ion anak)
m* = ion metastabil
Ion meta stabil dapat digunakan untuk membuktikan bentuk reaksi pemecahan atau membantu dalam masalah pembuktian struktur.
Beberapa Pola pemecahan pada Spektrum massa adalah :
1. Molekul ditembaki electron dengan waktu > 10-5 detik akan menghasilkan ion molekul, sedangkan bila < 10-5 detik akan terjadi pemecahan ion tersebut. Jadi pada spectrum massa diamati puncak ion molekul dan ion pemecahan (fragmentasi).
2. Untuk beberapa golongan senyawa, cara pemecahan ini karakteristik sehingga dapat diperbaiki tipe pemecahannya.
3. Secara prinsip umum, yang mengatur proses pemecahan ini dapat dijelaskan
sebagai berikut :
a. Ionisasi molekul contoh membentuk ion molekul yang tidak hanya bermuatan
positif juga mempunyai electron ganjil (electron tidak berpengaruh). Ion molekul adalah kation radikal.
b. Jika pemecahan ini berlangsung dalam SM, hamper seluruhnya berlangsung
dalam proses unimoleculer karena tekanan contoh pada kamar ionisasi terlalu rendah untuk mengijinkan pelanggaran bimolekuler. Jadi reaksi unimolekuler ini yang menghasilkan ion pecahan yang sangat melimpah.
c. Ion pecahan berbentuk kation dan telah banyak kimiaawan yang mempelajari
ion-ion ini melalui pembentukan ion karbonium dalam larutan.
d. Sering terjadi pelepasan bagian yang netral (secara listrik) pada waktu
pemecahan. Bagian netral ini tidak kelihatan pada spectrum, tetapi dapat diketahui dari pengurangan massa ion molekul menjadi pemecahannya. Pelepasan seperti ini tidak disukai daripada pelepasan dalam bentuk pemecahan yang tidak stabil.
e. Pemecahan satu ikatan terjadi paling sering dalam hal ini ion molekul dengan
jumlah electron ganjil membentuk pecahan ion dengan electron genap dan pecahan molekul netral electron ganjil. Pemecahan electron yang cepat ini adalah suatu radikal, sedang pecahan ion itu adalah tipe ion karbonium yang stabil lebih disukai. Jadi kemudian pemecahan membentuk ion menaik dengan aturan : CH3+ < RCH2+ < R2CH+ < R3C+ < CH2=CH—CH2+ < — CH2+
Contoh pemecahan melalui penentuan satu ikatan :
R CH3 R + + CH3 O O R C + C - R ‗ + R R X R + + X
X = halogen, OR, SR atau NR2
R = H, alkil, atau aril