Spektroskopi Fourier Transform Infrared

2 TINJAUAN PUSTAKA

2.2 Spektroskopi Fourier Transform Infrared

Cahaya yang dapat dilihat terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda, setiap frekuensi tersebut dapat dilihat sebagai warna yang berbeda. Radiasi infrared juga merupakan gelombang dengan frekuensi yang berkesinambungan, tetapi tidak dapat dilihat oleh mata.

Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk dari energi yang diteruskan melalui ruang dengan kecepatan yang luar biasa. Dikenal beberapa bentuk radiasi elektromagnetik, diantaranya adalah sinar tampak, sinar X, ultra violet, infrared

dan lain-lain. Teknik spektroskopi pada daerah ultra violet dan sinar tampak biasa disebut spektroskopi UV-VIS, jenis ini paling banyak digunakan.

Radiasi elektromagnetik infrared termasuk dalam spektroskopi absorpsi. Dalam spektroskopi absorpsi bila radiasi atau cahaya putih dilewatkan melalui larutan berwarna, maka radiasi dengan panjang gelombang tertentu akan diserap (absorpsi) secara selektif dan radiasi lainnya akan diteruskan (transmisi).

Apabila suatu berkas dengan intensitas

Io

dilewatkan melalui suatu larutan dalam wadah transparan, maka sebagian radiasi akan diserap sehingga intensias radiasi yang diteruskan

I

menjadi lebih kecil dari pada

I

o. Transmitans (T) dari

14 larutan merupakan fraksi dari radiasi yang diteruskan oleh larutan, yaitu : T=

I/I

o. Transmitans biasanya dinyatakan dalam persen (%).

Absorbans (A) dari suatu larutan merupakan logaritma dari 1/T atau logaritma

I

o

/I

, yaitu :

A=log(1/T) = log(Io/I) = -logT

Bila A=0 berarti radiasi diteruskan 100%, bila A=2 berarti radiasi diteruskan 1%. Dengan kata lain, karena absorbans merupakan skala logaritma dengan bilangan dasar 10, maka kenaikan satu satuan absorbans menunjukkan penurunan 10 kali radiasi transmisi. Plot antara absorbans sebagai ordinat dan panjang gelombang sebagai absis akan dihasilkan suatu spektrum absorpsi.

Instrumentasi spektrum infrared dibagi ke dalam tiga jenis radiasi yaitu : (a) infrared dekat dengan kisaran panjang gelombang 0.78-2.5 μm atau bilangan gelombang 12800-4000 cm^-1, (b) infrared pertengahan dengan kisaran panjang gelombang 2.5-50 μm atau bilangan gelombang 4000-200 cm^-1, dan (c) infrared

jauh dengan kisaran panjang gelombang 50-1000 μm atau bilangan gelombang 200-10cm^-1, FTIR termasuk dalam kategori radiasi infrared pertengahan (Nur dan Adijuwana 1989; Skoog et al. 1998). Plot antara transmitans (transmittance) dengan bilangan gelombang (wavenumber) atau frekuensi akan dihasilkan spektrum infrared seperti yang terlihat pada Gambar 3.

area grup frekuensi area sidik jari Gambar 3 Spektrum infrared asam etanoat

Aplikasi teknik spektroskopi infrared sangat luas baik untuk tujuan analisis kuantitatif maupun kualitatif. Penggunaan yang paling banyak adalah pada pertengahan dengan kisaran bilangan gelombang 4000-670 cm^-1 dengan panjang gelombang 2.5-15 μm (Skoog et al. 1998). Kegunaan yang paling penting adalah untuk identifikasi senyawa organik karena spektrumnya sangat kompleks terdiri dari banyak puncak. Selain itu spektrum infrared dari senyawa organik mempunyai sifat fisik yang karakteristik, artinya kemungkinan dua senyawa mempunyai spektrum sama adalah sangat kecil (Nur dan Adijuwana 1989).

Setelah radiasi infrared melewati monokhromator maka berkas radiasi ini dipantulkan oleh cermin-cermin dan akhirnya ditangkap oleh detektor. Detektor pada infrared merupakan alat yang dapat mengukur atau mendeteksi energi radiasi akibat pengaruh panas.

Sinar yang dihasilkan dari detektor kemudian direkam sebagai spektrum

infrared yang berbentuk puncak-puncak absorpsi. Spektrum infrared ini

menunjukkan hubungan antara absorpsi dan frekuuensi atau bilangan gelombang. Sebagai absis adalah frekuensi (cm^-1) atau panjang gelombang (μm) atau bilangan gelombang (cm^-1), sedangkan ordinatnya adalah absorbans. Contoh spektrum

infrared dapat dilihat pada Gambar 3.

Pada umumnya spektrum infrared dari suatu senyawa seperti Gambar 3. Pada Gambar 3 dapat dilihat bahwa terdapat dua area, yaitu area grup frekuensi (3600-1200 cm^-1) dan area sidik jari (1200-600 cm^-1). Tabel 1 berikut ini menyajikan daftar grup frekuensi untuk beberapa grup organik (Skoog et al. 1998).

16 Tabel 1 Grup frekuensi untuk beberapa senyawa organik

No Ikatan Jenis senyawa Bilangan

gelombang cm^-1 Intensitas 1 C-H Alkana 2970-2850 1470-1340 s s 2 C-H Alkana 3095-3010 995 - 675 m s 3 C-H Alakana (-C≡C-H) 3300 s 4 C-H Aromatik 3100-3010 m

5 O-H Alkohol (penol)

Ikatan hidrogen Alkohol (penol) Asam karbonat

Ikatan hidrogen asam karbonat

3650-3590 3600-3200 3650-3500 2700-2500 peubah peubah m lemah 6 N-H Amino 3500-3300 m 7 C=C Alkana 1680-1610 peubah 8 C=C Aromatik 1600-1500 peubah 9 C≡C Alkana 2260-2100 peubah 10 C-N Amino 1360-1180 s 11 C≡N Nitrile 2280-2210 s

12 C-O Alkohol, eter, asam karbonat, ester 1300-1050 s 13 C=C Aldehide, keton, asam karbonat, ester 1760-1690 s

14 NO2 Senyawa nitro 1570-1500

1370-1300

s s Keterangan: (s) kuat; (m) medium; (vs) sangat kuat

Setiap lembah pada grafik spektrum infrared merupakan energi yang diserap dari frekuensi tertentu oleh radiasi infrared yang digunakan untuk mengaktivasikan ikatan-ikatan dalam molekul ke tingkat getaran yang lebih tinggi, baik pergerakan maupun pembelokan. Beberapa lembah dapat digunakan dengan mudah untuk mengidentifikasi ikatan tertentu dalam sebuah molekul.

Pada Ganbar 3 terdapat lembah besar di sebelah kiri dari spektrum digunakan untuk mengidentifikasi keberadaan ikatan oksigen-hidrogen dalam group -OH. Daerah di sebelah kanan diagram (sekitar 1200-500 cm^-1) biasanya mempunyai penyerapan yang sangat beragam dan bermacam-macam. Hal ini karena semua sifat pembelokan getaran-getaran dalam molekul tersebut. Daerah ini disebut daerah sidik jari. Hal penting dalam area sidik jari ini adalah setiap senyawa yang berbeda menghasilkan pola lembah yang berbeda-beda pada spektrum bagian ini.

Senyawa kurkumin memberikan spektrum yang spesifik. Pada daerah 3600-3300 cm^-1 menunjukkan adanya O-H dari alkohol dan fenol, serapan utama O-H dalam daerah dekat 3000 cm^-1.

Spektrum infrared berguna untuk memberikan keterangan tentang gugus fungsi dari suatu molekul. Karena struktur gingerol dan kurkuminoid yang khas, maka spektrum yang dihasilkan melalui analisis FTIR akan khas pula. Socrates (1994) menjelaskan bahwa daerah identifikasi spektrum infrared untuk gingerol dan kurkuminoid seperti yang disajikan pada Tabel 2 dan Tabel 3.

Tabel 2 Daerah identifikasi spektrum infrared gingerol

No Jenis vibrasi Bilangan gelombang

cm^-1

Intensitas

1 Ikatan hidrogen O-H 3550-3230 m-s

2 C-H rentangan asimetri ; CH3-Ar 2935-2925 m-s

3 Aromatik -C=C- 1625-1590 vs 4 α-β-keton takjenuh 1700-1660 vs 5 R-O-Ar 1310-1210 1050-1010 m m 6 C-H ikatan bidang luar

Vinil R- CH=CH2-

990-980 910-230

m s 7 C-H ikatan bidang luar

o-subsitusi benzen

770-735 710-690

s s Keterangan: (s) kuat; (m) medium; (vs) sangat kuat

Tabel 3 Daerah identifikasi spektrum infrared kurkuminoid

No Jenis vibrasi Bilangan gelombang

cm^-1 Intensitas 1 Ikatan hydrogen OH 3600-3300 m-s 2 C-H Alkana 3000-2850 s 3 Aromatik -C=C- rentangan 1660-1450 s 4 R-O-Ar 1300-1000 m 5 C=O keton 1820-1660 vs 6 Sidik jari 900-700 s

Keterangan: (s) kuat; (m) medium; (vs) sangat kuat

2.3 Kromatografi

Kromatografi merupakan suatu metode yang dapat digunakan untuk memisahkan dan mengidentifikasi berbagai komponen dalam campuran antara lain berdasarkan partisi cuplikan antara fase yang bergerak, dapat berupa gas atau cair,

18 dan fase diam, dapat berupa zat cair atau zat padat. Terdapat tiga kategori kromatografi, yaitu : kromatografi cair (liquid chromatography), kromatografi gas (gas chromatography), serta kromatografi cairan super-kritis (supercritical-fluid chromatography) (Skoog et al. 1998).

Salah satu teknik kromatografi cair yang sering digunakan adalah kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC). Hal ini karena beberapa alasan : (a) peka atau sensitif, (b) akurat untuk analisis kuantitatif, (c) daya pisahnya baik, (d) dapat diterapkan untuk industri, ilmu pengetahuan, serta masyarakat (Skoog et al. 1998).

Teknik pemisahan HPLC dilakukan dengan menginjeksikan sedikit contoh yang berbentuk cairan ke dalam aliran cairan (fase mobile/fase gerak) yang berjalan melalui kolom yang berisi partikel dari suatu fase stasioner. Pemisahan campuran ke dalam komponennya tergantung pada tingkat retensi masing–masing komponen di dalam kolom. Kecenderungan suatu komponen ditahan di dalam kolom ditentukan oleh partisinya di antara cairan fase mobil dan fase diam. Zat-zat yang terabsorpsi kuat dalam fase diam akan lama bertahan dalam kolom, sedangkan yang terabsorpsi lemah akan keluar dengan cepat dari kolom. Waktu mulai contoh diinjeksikan ke dalam HPLC sampai dengan suatu puncak analat muncul di detektor pada akhir kolom disebut waktu retensi. Masing-masing analat dalam suatu contoh akan mempunyai perbedaan waktu retensi. Waktu retensi mencerminkan keberadaan suatu komponen kimia yang nerupakan penciri kualitatif suatu senyawa. Sedangkan luas area di bawah kurva mencerminkan konsentrasi secara kunatitatif.