BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Spektroskopi merupakan ilmu yang mempelajari sesuatu berdasarkan spektrumnya. Pada tahun 1666 Sir Issac Newton menemukian paling awal dari spektrum yaitu dengan meletakkan prisma pada sinar matahari di rung gelap, sehingga ia melihat pita warna pada dinding. Kemudian sekitar tahun 1802 W.H Wollaston dan Joseph Franhouffer pada tahun 1814, secara terpisah mengamati spektrum garis. Percobaan spektroskopi pertama kali telah dikembangkan oleh G.R Kirchhoff dan R. Bunsen pada tahun 1859. Kirchhoff dan Bunsen dapat menunjukkan bahwa spektroskopi digunakan sebagai analisis kimia kualitatif
Spektrofotometri sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektrofotmeter yang menghasilkan sinar spektrum dengan panjang gelombang yaitu dan fotometer adalah alat pengukuran intenstas cahaya ditransmisikan atau yang diabsorbsi.
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi. Metode spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang meliputi teknik serapan (absorption), teknik emisi (emission), teknik fluoresensi (fluorescence). Spektroskopi infra merah lebih diperuntukkan untuk menentukan adanya gugus-gugus fungsional utama dalam sampel yang diperoleh berdasarkan bilangan gelombang yang dibutuhkan untuk vibrasi
penggunaan obat, dalam hal itulah dilakukanlah analisis kuantitatif terhadap sediaan.
1.2 Maksud Percobaan
Adapun maksud percobaan ini yaitu untuk memahami elusidasi struktur senyawa organic berdasarkan metode spektroskopi (massa, IR, HNMR dan CNMR
1.3 Tujuan Percobaan
Adapun tujuan percobaan yaitu untuk menentukan dan melakukan elusidasi struktur senyawa organik berdasarkan metode spektroskopik (massa, IR, HNMR dan CNMR).
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Umum
(HMQC), 1H-1H Homonuclear Correlated Spectroscopy (COSY) dan 1H-13C Heteronuclear Multiple Bond 20 Connectivity (HMBC) dapat mengikuti metodologi seperti bagan dalam (Santoni 2009).
Spektroskopi ultraviolet. Untuk keperluan penentuan struktur, spektroskopi ultra violet memiliki kemampuan untuk mengukur jumlah ikatan rangkap atau konyugasiaromatik dalam suatu molekul.Daerah panjang gelombang dari spektrum ultra violet berkisar 200 - 400 nm. Penyerapan sinar ultra violet oleh suatu molekul akan menghasilkan transisi diantara tingkat energi elektronik molekul tersebut. Transisi tersebut terjadi pada orbital ikatan atau pasangan elektron bebas dengan orbital anti ikatan.Sistem (gugus atom) yang menyebabkan terjadinya absorbsi cahaya disebut kromofor.Transisi elektronik yang mungkin terjadi secara teoritisdiberikan pada gambar (Pavia et al, 2009).
Spektroskopi 1H-NMR. Spektroskopi 1H-NMR cukup banyak digunakan oleh kimiawan organik. Spektroskopi ini didasarkan pada kenyataan bahwa setiap kelompok proton (H) dalam molekul organik akan beresonansi pada frekuensi yang tidak identik atau beresonansi pada frekuensi spesifik. Hal ini disebabkan kelompok proton suatu molekul organik dikelilingi elektron yang berbeda (lingkungan elektroniknya berbeda). Makin besar kerapatan elektron yang mengelilingi inti maka makin besar pula medan magnet yang digunakan. Karena setiap atom H (proton) suatu molekul organik mempunyai lingkungan elektronik (kimia) yang berbeda maka akan menyebabkan frekuensi resonansi yang berbeda (Sitorus, 2009). Pergeseran kimia, dilambangkan dengan δ, menyatakan seberapa jauh (satuan ppm) proton tersebut digeser dari proton standar Tetrametilsilana (TMS)(δ = 0 ppm), terhadap frekuensi spektrometer yang digunakan. Pada skala δ maka untuk TMS didefinisikan sebagai (0,0 ppm) dengan skala (0-10) ppm. Beberapa spektroskopi menggunakan skala Ł (tou) yang besarnya adalah (10- δ) ppm.Pada spektroskopi 1H-NMR, maka skala δ dan Ł dicatat dari kiri ke kanan pada kertas spektrum (Sitorus, 2009).
mempunyai kelimpahan 99,98% di alam. Pergeseran kimia 13C antara 0 sampai dengan 230 ppm yang terbagi atas sp3 antara 0 – 60, alkohol 60 – 80 ppm, sp antara 70 – 80 ppm, sp2 antara 100 – 160 ppm, gugus karbonil dari gugus karboksilat, ester, lakton, amida, anhidrida, antara 160-180 ppm sedangkan aldehid antara 180 – 200 ppm dan keton antara 190 – 230 ppm.Bentuk sinyal dari gugus metil (CH3) berbentuk quartet, metilen (CH2) berbentuk triplet, metin berbentuk doublet sedangkan karbon quartener berbentuk singlet (Santoni, 2009).
Spektroskopi Distortionless Enhancement by Polarization Transfer (DEPT). Percobaan DEPT (Distortionless Enhancement by Polarization Transfer) dapat membedakan signal karbon metil, metilen, metin dan karbon quarterner. Karbon metil dan metin menunjuk ke atas, karbon metilen ke bawah dan karbon quarterner hilang. Spektroskopi NMR DEPT memiliki 3 sub-spektrum yang berbeda: 45 MHz, 90 MHz dan 135 MHz. Pada DEPT-45 akan menunjukkan seluruh puncak atom karbon yang mengemban proton (hidrogen). Pada DEPT-90, puncak yang ditunjukkan hanya untuk atom karbon gugus metin (CH). Sementara pada DEPT-135 karbon metin dan metil memberikan puncak keatas (positive peaks), sedangkan karbon metilen puncaknya mengarah kebawah (Pavia et al, 2009).
Spektroskopi 1H-1H Homonuclear Correlated Spectroscopy (COSY) Spektrum H-H COSY adalah satu dari beberapa jenis spektroskopi NMR dua dimensi. Percobaan pertama untuk NMR dua dimensi diusulkan oleh Jean Jenner, seorang professor di Université Libre de Bruxelles pada tahun 1971.Spektrum H-H COSY dapat memberikan korelasi H dengan H tetangga melalui kontur yang muncul pada spektrum. Dari spektrum ini dapat diketahui protonproton yang berdekatan pada suatu senyawa.Spektroskopi H-H COSY adalah metode yang paling mudah pada 2D NMR (Supratman, 2010).
Spektroskopi 1H-13C Heteronuclear Multiple Bond Connectivity (HMBC).HMBC merupakan salah satu jenis NMR dua dimensi yang digunakan untuk pembuktian struktur molekul (struktur dua dimensi) senyawa.Melalui data HMBC ini dapat diketahui proton-karbon dengan jarak dua atau tiga ikatan sehingga secara tidak langsung dapat digunakan untuk mengetahui karbon-karbon tetangga yang memiliki jarak dua sampai tiga ikatan dengan suatu proton tertentu (Mitchell, 2007).
Spektroskopi massa. Spektroskopi UV-Vis untuk kimiawan organik digunakan untuk analisis kualitatif (λmaks) dan analisis kuantitatif berdasarkan persamaan Lambert-Beer.Spektroskopi IR untuk analisis gugus fungsional utama dan spektroskopi 1HNMR untuk menentukan tipe (jenis) proton dan perbandingan jumlah proton tersebut. Spektroskopi massa (MS) akan melengkapi pelacakan struktur untuk suatu molekul yang belum diketahui BMnya. Spektroskopi massa akan 26 memberikan informasi harga BM (g/mol) dan bagaimana pola pemecahan (fragmentasi) dari suatu molekul organik (Sitorus, 2009).
2.2 Uraian Bahan
Nama Lain : Etanol, Alkohol RM/BM : C2H6O
Pemerian : Cairan tak berwarna, jernih mudah menguap dan mudah bergerak; bau khas; rasa panas; mudah terbakar dan memberikan nyala biru yang tidak berasap. Kelarutan : Sangat mudah larut dalam air, dalam
kloroform P danEter P
Penyimpanan : Dalam wadah tertutup rapat, terhindar dari cahaya, di tempat sejuk jauh dari nyala api Kegunaan : Sebagai zat tambahan, juga dapat
Pemerian : Cairan transparan, tidak berwarna, bau khas; rasa manis dan membakar. Sagat mudah
terlindung dari cahaya
BAB 3 METODE KERJA 3.1 Alat Praktikum
Adapun alat yang di gunakan dalam praktikum ini adalah instrument CHNS, spektroskopi IR, spektroskopi massa.
3.2 Bahan Praktikum
Adapun bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah senyawa yang mengandung rumus molekul C4H8O.
3.3 Cara Kerja
a) Alat konvensional
Di timbang zat yang mengandung karbon, hydrogen, dan oksigen, lalu zat dapat di bakar dalam suatu tabung tertutup dalam suatu aliran oksigen untuk menghilangkan karbon di oksida dan air.
b) Instrumen CHNS
Ditimbang zat yang mengandung karbon, hydrogen, nitrogen, sulfur dan oksigen senyawa organic. Produk pembakaran di pisahkan oleh kolom kromatografi dalam bentuk NO2, CO2,SO2, H2O yang kemudian di deteksi dengan bantuan
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil
a. Spektrum massa C4H8O
b.
Spektrum IR dari senyawa C4H8O
e. Spektrum HNMR C2H6O
f. Spektrum IR C9H10O
4.2 Pembahasan
Spektrofotometri merupakan salah satu metode dalam kimia analisis yang digunakan untuk menentukan komposisi suatu sampel baik secara kuantitatif dan kualitatif yang didasarkan pada interaksi antara materi dengan cahaya.Peralatan yang digunakan dalam spektrofotometri disebut spektrofotometer.Cahaya yang dimaksud dapat berupa cahaya visibel, UV dan inframerah, sedangkan materi dapat berupa atom dan molekul namun yang lebih berperan adalah elektron valensi.Sinar atau cahaya yang berasal dari sumber tertentu disebut juga sebagai radiasi elektromagnetik.Radiasi elektromagnetik yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah cahaya matahari.
Spektroskopi adalah metode yang paling andal dalam penentuan rumus molekul atau elusidasi struktur senyawaan organik. Penentuan rumus molekul masih digunakan cara klasik melalui analisis elementer (elemental analysis) yang akan memberikan data tentang jenis unsur dan perbandingan mol atom-atom unsur penyusun molekul. Berdasarkan data tersebut maka dapat disusun rumus empiris.Selanjutnya untuk menerdasntukan rumus molekul berdsarkan rumus empiris maka harus diperoleh data berat molekul.
(ion-ion molekuler atau (ion-ion(ion-ion induk), yang dapat dipecah menjadi (ion-ion-(ion-ion induk. Berkas dari ion-ion induk melewati medan magnet yang kuat dalam tabung analisator, yang dapat membelokkan berkas. Besarnya pembelokan tergantung massa ion.
Dalam penentuan struktur molekul suatu senyawa minimal diperlukan tiga atau empat data, data spektra Massa, IR, H-NMR dan C-NMR. Namun demikian kadangkadang untuk senyawa yang kompleks gabungan keempat data tersebut juga belum cukup untuk menentukan struktur molekul senyawa.
Pada praktikum kali ini yang menggunakan beberapa data untuk menentukan sturktur senyawa dan rumus molekul dari suatu sampel yang akan dilakukan pemeriksaan pendahuluan seperti pada gambar d yang menunjukkan suatu data adanya puncak kuat yang terdapat pada daerah kisaran 1050 cm-1 yang menandakan adanya
C-O dan puncak melebar pada kisaran 3300 -3400 cm-1 yang di
yakinkan dengan adanya OH. Hal ini menandakan jika rumus molekul senyawa kemungkinan alcohol, fenol Dan telah di hitung dari nilai DBE nya yaitu 0 yang artinya tidak ada ikatan rangkap yang terdapat pada suatu sampel atau rumus molekulnya. Berdasarkan interpretasi spectrum IR dapat di simpulkan bahwa senyawa dengan rumus molekul C4H8O adalah suatu alcohol. Selanjutnya dilakukan
analisis pada spectrum HNMR dari senyawa C2H6O yaitu terdapat
peak yang mengandung 3 proton (H) menyerap di atas medan biasanya gugus alkana (CH3).
Adapun, penentuan berat molekul suatu senyawa dapat diperoleh dari M+ spektrum dari spektroskopi massa, maka dengan mudah menyusun rumus molekul suatu senyawa (molecular formula), sehingga lebih terarah untuk menetapkan struktur molekul suatu senyawa berdasarkan metode spektroskopi.
Terdapat banyak penentuan presentase bobot dari unsur-unsur dalam suatu senyawaan, bergantung macamnya senyawa dan unsur penyusunya.Dua metode klasik ialah analisis pengendapan dan analisis analisis pembakaran, adapun metode analisis pembakaran masih digunakan secara meluas.
Rumus molekul yang telah kita ketahui dapat digunakan untuk menghitung nilai DBE dan memperkirakan kemungkinan bentuk struktur unknown tersebut sehingga sudah terbayang bentuk struktur molekul yang akan dituju. Terdapat banyak metode penentuan presentase bobot drai unsur-unsur dalam suatu senyawaan, bergantung macamnya senyawa dan unsur penyusunnya.
Sesuai namanya NMR (nuklear magnetic resonance, resonansi magnetik inti), spektroskopi NMR berhubungan dengan karakter inti dari suatu atom dalam suatu molekul yang dianalisis. Pada dasarnya spektrometri NMR merupakan bentuk lain dari spektroskopi absorbsi sama halnya dengan UV-VIS dan IR. Spekktroskopi NMR sangat penting artinya dalam analisis kualitatif, khususnya dalam penentuan struktur molekul zat organik.Lebih tepatnya letak suatu atom dalam molekulnya. Seperti yang telah disinggung bahwa berhubungan dengan karakter inti dari suatu atom dalam suatu molekul, oleh sebab itu spektroskopi NMR digunakan untuk mendeteksi berbagai jenis inti sesuai dengan sifat khas inti, misalnya 1H, 13C, 19F dan 31P.
inframerah dalam spektrum radiasi elektromagnetik meliputi panjang gelombang antara 0,78 m, sesuai dengan 4000-1 cm sampai 667-1 cm, yaitu daerah yang paling banyak digunakan untuk identifikasi. Selain natrium klorida digunakan juga kisi-kisi sebagai monokromator. Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0,75 – 1.000 µm atau pada Bilangan Gelombang 13.000 – 10 cm-1. Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James Clark Maxwell, yang menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang elektromagnetik, artinya mempunyai vektor listrik dan vektor magnetik yang keduanya saling tegak lurus dengan arah rambatan.
Sebuah spektrometer massa menciptakan partikel bermuatan (ion) darimolekul. Kemudian mereka menganalisis ion untuk memberikan informasitentang berat molekul senyawa dan struktur kimianya. Ada banyak jenisspektrometer massa dan teknik pengenalan sampel yang memungkinkan berbagaianalisis.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan data yang diberikan sebagaimana data DBE = 0 menunjukkan bahwa struktur molekul C2H6O tidak memilki ikatan
ketahui merupakan alcohol, sehingga struktur molekul senyawa dengan rumus C2H6O adalah CH3 CH2 OH
5.2 Saran
Sebaiknya asisten mendampingi praktikan agar tidak terjadi kesalahan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim., 2016, Penuntun Praktikum Analisis Instrumen , Universitas Muslim Indonesia: Makassar
Ditjen POM., 1979,Farmakope Indonesia, Edisi III, Departemen kesehatan Republik Indonesia : Jakarta.
Mitchell, T.N., dan Costisella, B. 2007. NMR From Spectra to Structures, an Experimental Approach.2nd edition.Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Germany.
Pavia, D.L., Lampman, G.M., Kriz, G.S., dan Vyvyan, J.R. 2009. Introduction to Spectroscopy.Sauders College. Philadelphia.
Insektisida.Disertasi.Program Pascasarjana Universitas Andalas. Padang.
Sitorus, M. 2009. Spektroskopi Elusidasi Struktur Molekul Organik. Graha Ilmu.Yogyakarta.
Supratman, U. 2010. Elusidasi Struktur Senyawa Organik. Widya Padjadjaran.Bandung.
LAMPIRAN Hasil Diskusi
1. Contoh analisis elementer untuk penentuan rumus molekul senyawa. Bila suatu senyawa organik hanya tersusun dari atom C, H dan O beratnya 36 mg di oskidasi sempurna sehingga di peroleh 88 mg gas CO2 dan 36 mg H2O. bagaimana rumus molekul senyawa tersebut jika
spectrum massa dengan puncak ion molekul (M+) 72 sma. Adapun
reaksi yang terjadi adalah
CHO + O2 CO2 + H2O
36 mg 88 mg 36 mg
Hasil analisis di ketahui bobot atom C dalam CO2 adalah 12/44 x
88 mg = 24 mg sementara bobot atom H dalam H2O adalah 2/18 x 36
massa relative senyawa tersebut sudah di ketahui dari spectrum massanya (M+) 72 sma.
Maka rumus molekul senyawa dapat di hitung sebagai berikut: (C2H4O0,5)n = 72
(12x2 + 1x4 + 16x0,5)n = 72 (24 + 4 + 8)n = 72
36 n = 72 N = 2
Rumus molekul senyawa adalah C4H8O 2. Perhitungan nilai DBE
Struktur molekul senyawa dengan rumus molekul C10H14N2 sudah
diketahui dan telah di lakukan analisis data spektroskopi IR dan NMR terhadap senyawa tersebut, maka dapat di pastikan bahwa senyawa tersebut memiliki satu cincin romatik/ heterosiklik, DBE= 4 dan satu cincin (bukan aromatis), DBE =1 ini sesuai dengan nilai DBE senyawa= 5 sebagaimana di ketahui senyawa tersebut adalah nikotin.
3. Tentukan nilai DBE senyawa C4H8O dan perkirakan ikatan rangkap atau
system lingkar kemungkinan terdapat pada rumus molekul senyawa
Kemungkinan senyawa tersebut mempunyai 1 ikatan rangkap C=C atau C=O atau mempunyai 1 ikatan siklis (bukan aromatis), atau lain-lainnya.
Untuk memastikan struktur molekul senyawa C4H8O tersebut maka di
data spektroskopi massa, juga data spectrum IR dan HNMR yang akan di bahas selanjutnya.
4. Serapan inframerah karakteristik dari senyawa haloalkana
Haloalkana, absorpsi uluran ikatan CX suatu haloalkana jatuh pada daerah sidikjari spectrum IR, yakni 500-1430 cm-1 (7-20µm),
5. Serapan inframerah dari senyawa di-propil Eter
Alcohol dan amina menunjukkan absorpsi uluran OH atau NH yang jelas pada 300-3700 cm-1 (2,7-3,3µm), dikiri absorpsi CH. Bila
terdapat dua hydrogen pada suatu nitrogen amina (-NH2), absorpsi NH
Nampak sebagai peak kembar. Jika terdapat hanya satu H pada N itu, maka terlihat suatu satu peak. Tentu saja bila terdapat serapan dalam daerah ini. Gugus O dan N dalam bentuk C-O dan C-N di temukan di daerah sidik jari pada daerah 900-1300 cm -1 (8-11 µm) namun tidak
selalu mudah di identifikasi karena banyak peak dari gugus lain.
Eter mempunyai suatu pita uluran C-O yang terletak dalam daerah sidik jari pada 1050-1260 cm -1 (7,9-9,5µm). karenaoksigen
6. Spectrum IR dari senyawa C4H8O seperti gambar di bawah ini:
Tentukan puncak-puncak sebagai signal adanya gugus fungsi : Analisisdata puncak puncak spectrum IR adalah sebagia berikut :
Adanya puncak kuat pada daerah 1722 cm-1 menunjukkan terdapat
gugus karbonil C=O. hal ini menandakan rumus molekul senyawa kemungkinan keton atau aldehida. Karena senyawa unknown hanya memiliki satu atom oksigen, maka tidak mungkin karboksilat atau ester.
Trdapat pita pada daerah 2900-3000 cm-1 di identifikasi sebagai
gugus C-H alifatik (absorpsi untuk uluran CH aromatic, lemah berada di dekat 3030 cm-1 (3,3µm), tepat di sebelah kiri absorpsi CH alifatik),
juga karena rumus molekul senyawa memiliki atom C sebanyak 4 serta harga DBEnya adalah 1
Pita CH pada aldehida mempunyai spectra IR yang sangat mirip dengan spectra keton, bedanya, aldehida mempunyai H terikat pada karbon karbonil. Ikatan C-H istimewa ini menunjukan pita uluran karakteristik (tepat dikanan pita CH alifatik) pada 2820-2900 cm-1
(3,45-3,55µm) dan 2700 -2780 cm-1 (3,60-3,70µm). kedua peak CH
ini runcing, tetapi lemah dan peak pada 2900cm-1 (3,45µm) dapat
tersembunyi oleh absorpsi yang bertumpang tindih dari ikatan CH lain.
Berdasarkan interpretasi spectrum IR dapat di simpulkan bahwa senyawa dengan rumus molekul C4H8O adalah suatu keton alifatik.
Analisis data peak
Terdapat tiga peak, menandakan adanya tiga gugus yang tidak equivalen satu dengan lainnya
Pada gesekan kimia 1,058 ppm terdapat peak yang mengandung 3 proton (H) menyerap di atas medan biasanya gugus alkana (CH3)
dengan polan pemisahan/ terbelah menjadi tiga/ triplet menandakan adanya proton (H) tetangga yang tak ekuivalen dengannya, memiliki proton (H) sebanyak N=2 (gugus CH2) sesuai aturan N+1 = 3.
Pada gesekan kimia 2,449 ppm terdapat peak mengandung 2 proton (H) juga menyerap di atas medan (gugus alkana, CH2) dengan pola
pemisahan kuartet/ terbelah empat, menandakan bahwa gugus ini memiliki atom proton (H) tetangga tak ekivalen sebanyak N=3 (gugus CH3) sebagaimana aturan N+1=4
Kesimpulan
Sebagaimana data DBE= 1 menunjukkan bahwa struktur molekul C4H8O memiliki satu ikatan rangkap berasal dari gugus karbonil
(C=O)
Data IR menyimpulkan bahwa senyawa unknown meruoakan keton alifatik, sehingga struktur molekul senyawa dnegan rumus C4H8O
adalah
CH3 CH3 C CH3 ǁ
