dan praktis. Dalam perkembangan ilmu kimia analitik yang semakin
lama
semakin maju, maka telah ditemukannya suatu metode analisis kimia
yang mudah
dan efisien yakni metrode Spektroskopi . Metode Spektroskopi
merupakan salah
satu teknik analisis kimiawi yang digunakan untuk mengukur
jumlah
(konsentrasi) suatu zat berdasarkan spektrometri. Spektroskopi
sendiri merupakan
ilmu yang mempelajari interaksi antara radiasi dan benda sebagai
fungsi panjang
gelombang. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang
mempelajari
interaksi antar cahaya dan materi (syaifudin,2001). Instrumen yang
digunakan
dalam metode ini disebut spektrometer.
Metode spektrofotometri dapat menganalisis secara kualitatif
dan
kuantitatif, dan aspek ketelitian pun sangat tinggi. Dalam
pengelolahan sample
hingga menjadi sample siap ukur pun sangat mudah, sehingga menjadi
pilihan
yang praktis dalam analisis suatu bahan. Berdasarkan kegunaan
spektrofotometri
untuk menganalisis suatu zat secara kualitatif dan kuantitatif maka
berbagai
permasalahan dalam kehidupan sehari-hari dapat dipecahkan
seperti kasus
pencemaran merkuri dan juga penambahan zat aditif
formalin.
1.2 Teori Dasar
1.2.1 Definisi Spektrofotometri
untuk mengukur konsentrasi sampel secara kuantitatif, berdasarkan
interaksi
materi dengan cahaya. Cahaya yang diserap oleh materi ini akan
terukur sebagai
Transmitans ataupun Absorbans. Dalam analisis cara spektrofotometri
terdapat
tiga daerah panjang gelombang elektromagnetik yang digunakan, yaitu
daerah
UV (200-380 nm), daerah Visible (380-700 nm), dan daerah Inframerah
(700-
3000 nm).
cahaya monokromatik (I0) melalui suatu media (larutan), maka
sebagian cahaya
tersebut akan diserap (Ia), sebagian dipantulkan (Ir ), dan
sebagian lagi diteruskan
(It). Berdasarkan hukum Lambert-Beer, rumus yang digunakan untuk
menghitung
banyaknya cahaya yang dihamburkan:
A = -log T = -log
(2)
Dimana I0 merupakan intensitas cahaya datang dan It atau
I1 adalah
intensitas cahaya setelah melewati sampel. Rumus yang diturunkan
dari Hukum
Beer dapat ditulis sebagai:
A = a • b • c aau A = ε • b • c (3)
Dimana:
ppm)
ε =Tetapan absorbtivitas molar (jika konsentrasi larutan yang
diukur
dalam ppm)
2. Energi radiasi yang di absorpsi oleh sampel tidak
menimbulkan
reaksi kimia
3. Penyerapan sinar oleh suatu molekul yang ada di dalam
larutan
tidak dipengaruhi oleh molekul lain yang ada dalam larutan.
4. Penyerapan tidak menghasilkan pemancaran sinar
pendafluor.
Artinya larutan yang diukur harus benar-benar jernih agar
tidak
terjadi hamburan cahaya oleh partikel-partikel koloid atau
suspensi yang ada di dalam larutan.
5. Konsentrasi analit rendah. Karena apabila konsentrasi
tinggi
akan menggangu kelinearan grafik absorbansi versus
konsentrasi.
metode spektrofotometri. Pada prinsipnya ya jelas aja sama, yaitu
pengukuran
konsentrasi sampel yang didasarkan pada interaksi antara materi
dengan cahaya.
Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur
absorbansi dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang
tertentu
pada suatu obyek kaca atau kuarsa yang disebut kuvet.Sebagian
dari cahaya
tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan. Nilai absorbansi
dari cahaya
yang dilewatkan akan sebanding dengan konsentrasi larutan di dalam
kuvet.
Skemanya seperti ini:
polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang.
Untuk
spektrofotometer:
hidrogen
disebut lampu wolfram. Tungsten mempunyai titik didih yang
tertinggi (3422 ºC) dibanding logam lainnya. karena sifat
inilah
maka ia digunakan sebagai sumber lampu.
c. UV-VIS menggunan photodiode yang telah dilengkapi
monokromator.
2. Monokromator
yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar
polikromatis
menjadi cahaya monaokromatis. Jenis monokromator yang saat
ini
digunakan, tapi untuk daerah UV kita harus menggunakan kuvet
kuarsa
karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini. Untuk daerah IR
dapat
digunakan kuvet kristal garam.
oleh sampel menjadi besaran listrik yang terukur. Detektor yang
ideal
harus memiliki kepekaan yang tinggi, perbandingan sinyal-noise
yang
tinggi dan sifat tanggap yang stabil pada daerah panjang
gelombang
pengamatan.
agar dapat dibaca oleh indikator.
6. Read-Out (alat pembaca)
isyarat listrik yang berasal dari detektor. Hasil yang dikeluarkan
dapat
melalui printer, digital recorder, atau komputer yang dilengkapi
layar
monitor.
monokromator dan mengalami penguraian menjadi cahaya
monokromatis.
Cahaya tersebut kemudian diteruskan memalui sel yang berisi sampel.
Cahaya
sebagian diserap oleh sel dan sebagiannya lagi diteruskan ke
fotosel yang
melakukan kegiatan penambangan emas?
murni dari bijihnya. Proses ini disebum amalgamasi. Pada proses
amalgamasi,
bijih emas bercampur dengan merkuri, dan partikel-partikel
emas murni akan
larut dalam merkuri. Kemudian dihasilkan amalgam emas murni dan
merkuri.
Amalgam ini dipisahkan dari bijih dengan mengalirkan air, hal ini
bisa
dilakukan karena sifat amalgam yang lebih berat dari bijih emas.
Amalgam
selanjutnya dipanaskan untuk menguapkan merkuri sehingga
diperoleh
partikel-partikel emas murni.
lingkungan dan masyarakat lain di sekitarnya?
Hal ini mengkhawatirkan karena aplikasi merkuri dalam
penambangan
emas sangat sarat dengan polusi lingkungan dan sifat merkuri yang
toksik.
Uap merkuri yang dihasilkan akan mencemari lingkungan, dan
sangat
berbahaya jika terhirup. Limbah merkuri (dalam fasa cair)
dapat mengalir ke
sungai-sungai dan mencemari sungai bahkan laut. Merkuri yang
terbawa ke
air akan terkonversi oleh beberapa jenis bakteri anaerob menjadi
metil
merkuri, yang dapat terakumulasi dalam tubuh organisme dan
sulit
dikeluarkan dari tubuh. Konsentrasi merkuri akan semakin bertambah
seiring
tingginya posisi organisme pada rantai makanan, sehingga saat
merkuri masuk
ke dalam tubuh manusia, konsentrasinya sudah sangat tinggi dan
melewati
ambang batas aman.
Pertama-tama, jaringan saraf sangat sensitif terhadap sedikit saja
paparan
merkuri. Kemudian, merkuri juga dapat merusak sel-sel otak yang
merupakan
sel-sel yang tidak dapat diregenerasi dan menyebabkan kerusakan
otak.
Kerusakan otak ditandai dengan perubahan kepribadian, gangguan
pada
penglihatan dan pendengaran, serta sifat emosional
berlebih.
3. Bila anda termasuk dalam tim independen yang meneliti
kasus ini,
dan anda menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectrometry)
untuk menganalisis kandungan merkuri, rancangan penelitian
apa
yang akan anda lakukan?
menggunakan panjang gelombang 253.7 nm. Adapun peralatan dan
bahan-
bahan yang diperlukan dalam merancang sistem analisis merkuri
dengan
metode AAS adalah:
1) Labu Erlenmeyer
Terdapat berbagai jenis reagen yang dapat ditambahkan dalam
analisis
dengan metode AAS ini, yaitu:
1) Reagen asam nitrat dan asam sulfat (bagi sampel merkuri
dengan
knsenrasi ≤ 1 ppb)
2) Reagen potassium permanganat dan potassium persulfat (bagi
sampel
merkuri dengan knsenrasi ≤ .5 ppm)
3) Reagen hidroksilamina sulfat dan timah (II) sulfat (bagi
sampel
mer kuri dengan knsenrasi ≤ 1 ppb)
9
4) Reagen imah () klrida (bagi sampel merkuri dengan
knsenrasi ≤
1 ppb)
knsenrasi ≤ .5 ppm)
6) Reagen sodium tetrahidroborat, merupakan reagen pereduksi
paling
kuat.
berikut:
kalibrasi pada labu erlenmeyer. Larutan ini dibuat dengan
konsentrasi merkuri
yang telah diketahui dan dibuat dengan konsentrasi meerkuri berbeda
pada
masing-masing labumenggunakan pipet mikro agar diperoleh
konsentrasi
merkuri standar yang kecil (misal 0 (untuk blanko) 1, 2 dan 3 ppb)
dan
ditambahkan dengan reagen, misal asam nitrat pekat, untuk
mendekomposisikan merkuri dari larutannya sehingga merkuri menjadi
ion
dengan valensi +2. Kemudian ditambahkan reagen, misal
hidroksilamina
sulfat atau timah (II) klorida untuk mereduksikannya sehingga
menjadi logam
kembali. Adapun persamaannya adalah :
adalah :
(2)
3) Membuat kurva kalibrasi dari data yang didapat pada
percobaan
dengan larutan standar.
sumber, salah satunya dari kosmetik bermerkuri seperti yang
terdapat pada
pemicu kali ini. Sebelum diuji dengan peralatan AAS, larutan
sampel terlebh
dahulu diberi asam sulfat pekat, asam nitrat pekat, kalium
permanganate
(KMnO4), dan kalium tiosulfat. Setelah dipanaskan dalam
penangas,
didinginkan, dan diencerkan, kemudian larutan sampel siap untuk
dilakukan
uji dengan peralatan AAS.
AAS seperti pada Gambar 1.
6) Menghitung kadar atau konsentrasi merkuri pada sampel
berdasarkan
kurva kalibrasi yang telah dibuat sebelumnya. Kurva standar
tersebut
memiliki gradien m, intersep b, dengan absis berupa konsentrasi
merkuri dan
ordinat berupa absorbansinya. Persamaan linear pada kurva mengikuti
pola
berikut:
(3)
dapat diperoleh nilai konsentrasi merkuri pada sampel.
Berikut adalah gambar skematis dari analisis kandungan merkuri
dengan
metode AAS:
Gambar 2. Analisis Merkuri dengan Metode AAS
Pada gambar di atas, terlihat alur proses analisis merkuri dengan
metode
Dalam gambar tersebut, udara dipompa ke dalam larutan yang
mengandung
merkuri sebagai sampel untuk membawa uap dari larutan tersebut
yang
mengandung merkuri ke pipa pengering (drying tube) dan juga sel
observasi.
Pada pipa pengering, uap air dihilangkan oleh Drierite yang
terdapat dalam
pipa teersebut sehingga yang akan keluar dari pipa pengering
adalah hanya
merkuri dan udara. Karena proses analisis ini menggunakan
panjang
gelombang 253.7 nm, maka monokromator pada atomic absorption
spectrophotometer dinyalakan dan diatur agar
memiliki panjang gelombang
sekitar 254 nm. Radiasi akan terpancar dengan panjang gelombang
253.7 nm
dari sumber radiasi yang secara umum digunakan dalam metode AAS
yaitu
hollow cathode lamp berbahan merkuri. Radiasi yang terpancar
dari alat
tersebut akan melewati jendela pada sel observasi. Atomic
absorption
spectrometer yang terdapat dalam sistem instrumen
AAS dapat membaca
hasil eksitasi merkuri pada sampel dan dengan demikian akan
dihasilkan garis
resonansi atom merkuri yang sesuai dengan hasil eksitasinya. Nilai
absorbansi
atau daya serap pada perhitungan metode ini akan berbanding lurus
dengan
konsentrasi merkuri dalam sel observasi, namun berbanding terbalik
dengan
konsentrasi merkuri pada sampel. Sebagai kalibrasi
komponen-komponen
yang terlibat dalam analisis ini, digunakan larutan merkuri dengan
konsentrasi
yang telah diketahui dimana larutan ini akan diperlakukan sama
persis dengan
perlakuan pada larutan sampel seperti pada penjelasan yang
telah dipaparkan
sebelumnya.
4. Teknik pengambilan data analisis apa yang akan anda
lakukan
dengan metode AAS ini?
larutan-larutan merkuri yang telah diketahui konsentrasinya.
Larutan-larutan
merkuri ini kemudian diukur absorbansinya terhadap panjang
gelombang
absorbansi dengan konsentrasi larutan dapat diplot dalam
grafik.
Grafik 1. Contoh Grafik Kurva Kalibrasi
Absorbansi gelombang oleh larutan berbanding lurus dengan
konsentrasi
merkuri dalam larutan tersebut. Besar absorbansi yang diperoleh
dari
percobaan dengan sampel dapat dibandingkan dengan kurva
absorbansi
y = 0.1686x - 0.0076
R² = 0.9998
b a n s
Konsentrasi (μM) Absorbansi
terhadap konsentrasi yang diperoleh dari kalibrasi atau dimasukkan
ke dalam
persamaan garis yang terbentuk. Hasilnya, apat diperoleh
nilai konsentrasi
merkuri yang terkandung dalam sampel.
5. Bila pihak lain meragukan kecanggihan AAS yang anda
gunakan,
bagaimana meyakinkan pihak tersebut? Jelaskan lebih rinci
karena
orang yang anda hadapi tidak tahu sama sekali mengenai metode
AAS ini.
senyawa merkuri karena prinsip dari mikroskop ini adalah penyerapan
cahaya
oleh atom – atom pada panjang gelombang tertentu.
Teknik analisis dengan
menggunakan metode AAS pada logam merkuri (Hg) dilakukan tanpa
nyala,
tetapi larutan sampel harus direduksi terlebih dahulu dengan
reagen. Metode
AAS ini tentunya memiliki keunggulan seperti metode ini sangat
tepat untuk
analisis zat pada konsentrasi rendah dan
unsur – unsur yang memiliki tingkat
energi eksitasi tinggi seperti contohnya adalah merkuri. Selain itu
metode ini
bersifat spesifik terhadap analisisnya, pengukurannya
langsung terhadap
contoh, output dapat langsung dibaca, cukup ekonomis, dapat
diaplikasikan
pada banyak jenis unsur dan batas penentuan kadar luas (dari
ppm sampai %)
2.2 Topik 2
adiktif tersebut untuk produk makanan mereka?
Salah satu alasan terbesar dari pada pedagang bakso adalah
dikarenakan
masalah ekononi. Motif ekonomi adalah alasan seseorang untuk
melakukan
sesuatu atau dorongan dari dalam diri manusia untuk berbuat atau
bertindak
secara ekonomis untuk memperoleh keuntungan.Keadaan
perekonomian
Indonesia yang semakin sulit, harga bahan-bahan yang semakin
meningkat
makanan dengan harga tetap terjangkau.
2. Dapatkah anda menjelaskan efek berbahaya dari
penggunaan
formalin dan fosfat dalam makanan baksi bagi kesehatan?
Dampak penggunaan formalin yang tidak tepat bagu manusia
diantaranya
adalah efek langsung yang terlihat seperti iritasi, alergi,
kemerahan, mata
berair, mual muntah, rasa terbakar, sakit perut dan pusing.
Sedangkan dalam
jangka panjang, formalin dapat menyebabkan gangguan pada
pencernaan,
hati, ginjal, pankreas. Mengkonsumsi bahan makan yang
mengandung
formalin efek sampingnya akan terlihat dalam jangka waktu yang
panjang
karena terjadi akumulasi formalin dalam tubuh. Dalam jumlah
sedikit,
formalin akan larut dalam air serta akan dibuang keluar bersama
cairan tubuh
sehingga fomalin sulit dideteksi keberadaannya didalam darah.
3. Bila anda masuk dalam anggota tim yang meneliti tentang
kadar
formalin dalam daging bakso dan anda menggunakan
spektrofotometri UV-Vis, rancangan penelitian apa yang akan
anda
lakukan?
Vis menggunakan panjang gelombang pada kisaran ultraviolet adalah
200 –
350 nm dan sinar tampak 350 – 800 nm. Prinsip
kerja dari alat ini adalah
cahaya yang berasal dari lampu deuterium maupun wolfram yang
bersifat
polikromatis di teruskan melalui lensa menuju ke monokromator
pada
spektrofotometer dan filter cahaya pada fotometer. Monokromator
kemudian
akan mengubah cahaya polikromatis menjadi cahaya monokromatis
(tunggal).
Berkas-berkas cahaya dengan panjang tertentu kemudian akan
dilewatkan
pada sampel yang mengandung suatu zat dalam konsentrasi
tertentu. Oleh
karena itu, terdapat cahaya yang diserap (diabsorbsi) dan ada pula
yang
cahaya yang diserap oleh sampel. Cahaya yang diserap sebanding
dengan
konsentrasi zat yang terkandung dalam sampel sehingga akan
diketahui
konsentrasi zat dalam sampel secara kuantitatif.
Gambar 3. Spektrofotometer UV-Vis
dangan meggunakan metoda spektrometri UV-Vis? Berikan suatu
contoh pengolahan data spektroskopi UV-Vis untuk menentukan
konsentrasi suatu senyawa dalam cuplikan?
Langkah 1 Penentuan panjang gelmbang serapan maksimum (λ
maksimal).
Langkah 2 Pembuatan kurva kalibrasi
Pembuatan kurva kalibrasi menggunakan senyawa murni pada
beberapa
knsenrasi χ dan absrban pada sumbu y.
Tabel 2. Hasil Asorbansi Spektofometer Larutan Standar .
Konsentrasi Absorban
0 0
1 0,009
Tabel 3. Regresi Linear
Langkah 3. Penentuan Konsentrasi Larutan Sampel
Penentuan kadar formalin pada sampel berdasarkan grafik larutan
dengan
persamaan regresi Y=0,025X-0,022, sebagai berikut:
Persamaan : Y= 0,022X-0,022
maka,
X ={[Y + 0,022)/0,025]/berat sampel} X 1000
={[0,208 + 0,022)/0,025]/2} X 1000 =4600 mg/kg (ppm)
Atau = 4600/10.000 = 1,46%
Jadi, Kadar formalin dalam bahan makan adalah 4600 ppm atau
0,46%.
5. Bagaimana anda meyakinkan teman-teman dalam tim
bahwa
penggunaan spektrofotometer UV-Vis dalam menentukan kadar
formalin ini sudah tepat? Jelaskan lebih rinci mengenai metode
ini.
Spektofotomoter UV-Vis adalah jenis spektofotometer yang
paling
cocok untuk menentukan kadar formalin karena spektofotometer
UV-Vis
memiliki cara kerja yang sederhana dan dapat menganalisa larutan
dengan
konsentrasi yang sangat kecil. Salah satu keunggulan dari
spektrofotometer UV-Vis adalah dapat menggunakan sampel yang
berwarna maupun tidak berwarna. Spektrofotometer UV-Vis
merupakan
gabungan antara spektrofotometri UV dan Visible. Alat ini
menggunakan
dua buah sumber cahaya yang berbeda, yaitu sumber cahaya UV
dan
sumber cahaya Visible. Hal ini sangat menguntungkan karena
memperluar
interval panjang gelombang yang digunakan. Daerah panjang
gelombang
untuk ultraviolet adalah 200 – 350 nm dan sinar tampak
350 – 800 nm.
arutan yang dianalisis diukur serapan sinar ultra violet atau
sinar
tampaknya. Konsentrasi larutan yang dianalisis akan sebanding
dengan
rinci tentang keungulan maupun kekurangan biodiesel
dibandingkan
dengan petrodiesel)
1. Pengertian
Biodiesel merupakan suatu nama dari Alkyl Ester atau rantai
panjang
asam lemak yang berasal dari minyak nabati maupun lemak hewan.
Karena
bahan bakunya berasal dari minyak tumbuhan atau lemak hewan,
biodiesel
digolongkan sebagai bahan bakar yang dapat diperbarui (Knothe
2005).
Pada dasarnya semua minyak nabati atau lemak hewan dapat
digunakan
sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Tujuan pembuatan
biodiesel
adalah untuk menurunkan kekentalan minyak melalui suatu reaksi
yang
mempertukarkan gugus ester pada minyak dengangugus alkil pada
alkohol (
methanol / ethanol ), sehingga terbentuk molekul alkil
– ester ( biodiesel )
dan gliserin. Biodiesel mempunyai titik beku yang lebih
rendahketimbang
minyak nabati, sehingga dapat digunakan di
daerah – daerah yang bersuhu
rendah.
Minyak bumi merupakan sumber energi yang sangat vital yang
kita
gunakan sebagai bahan bakar. Namun faktanya adalah minyak bumi
ini
merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui, sehingga
pada
saatnya nanti minyak bumi ini akan habis. Untuk itu diperlukan
inovasi-
inovasi untuk mengatasi hal-hal tersebut diatas, sehingga ketika
ketersediaan
minyak buni yang semakin hari semakin menipis dapat diatasi dengan
baik.
Melihat kenyataan bahwa minyak bumi merupakan sumber energi
yang
nantinya akan habis, hal ini memacu manusia untuk melakukan
inovasi
dengan mencari sumber energi lain yang bisa digunakan untuk
menggantikan
keberadaan minyak bumi namun dapat terbaharukan. Ditambah lagi,
setiap
tahunnya penggunaan bahan bakar menunjukan data yang semakin
bertambah. Dengan adanya hal tersebut ditemukanlah bahwa
minyak nabati
atau minyak yang dihasilkan dari tumbuhan berpotensi sangat besar
untuk
menjadi alternatif. Minyak nabati ini dari hasil-hasil penelitian
menunjukan
bahwa memiliki potensi besar untuk menjadi alternatif bahan
bakar mesin
diesel (biodiesel) tanpa harus memodifikasi mesin keandaraan diesel
yang
sudah ada. Hal ini disebabkan biodiesel yang dihasilkan dari minyak
nabati
memiliki karakteristik yang mirip dengan biodiesel yang dihasilkan
dari
minyak bumi (petrodiesel).
Tabel 4. Karakteristik Biodiesel dan Solar (Petrodiesel)
Fisika Kimia Biodiesel Solar (Petrodiesel)
Kelembaban % 0,1 0,3
BTU
Engine torque Sama Sama
Modifikasi engine Tidak diperlukan -
sulfur dioksida, dan nitroksida
dioksida dan nitroksida
Lingkungan Toxisitas rendah Toxisitas 10 kali lebih
tinggi
4. Keunggulan
• Biodiesel lebih aman dipakai dibandingkan dengan
diesel
konvensional.
bahan bakar fosil, dan meningkatkan keamanan dan
kemandirian
energi.
USA yang memiliki kapasitas untuk memproduksi lebih dari 50
juta
galon biodiesel per tahun.
dibandingkan dengan diesel konvensional.
memperpanjang masa pakai mesin.
memberikan kontribusi terhadap pembentukan hujan asam.
5. Kekurangan
• Biodiesel saat ini sebagian besar diproduksi dari jagung
yang dapat
menyebabkan kekurangan pangan dan meningkatnya harga pangan.
Hal ini bisa memicu meningkatnya kelaparan di dunia.
• Biodiesel 20 kali lebih rentan terhadap kontaminasi air
dibandingkan
dengan diesel konvensional, hal ini bisa menyebabkan korosi,
filter
rusak, pitting di piston, dll.
• Biodiesel murni memiliki masalah signifikan terhadap suhu
rendah.
• Biodiesel secara signifikan lebih mahal dibandingkan dengan
diesel
konvensional.
pada pembentukan kabut asap.
masih berkontribusi terhadap pemanasan global dan perubahan
iklim.
6. Proses Pembuatan
dan sitambahkan katalis yaitu NaOH.
Proses Transesterifikasi
basa.
Pengendapan
terjadi pengendapan menghasilkan glyserin dan cairan yang
diatasnya adalah methyl ester
karena basa larut dalam air maka proses pencucian adalah
melarutkan katalis menggunakan media air
Pengeringan
secara 48 o C dan dilanjutkan dengan pendinginan. Biodiesel
yang
sudah dikeringkan lebih bening warnanya.
7. Proses Transesterifikasi
2. Enam isu penting mengenai Spektroskopi Infra Merah (Infra
Red/IR),
Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (Nuclear Magnetic
Resonance/NMR), dan Spektroskopi Massa (Mass
Spectroscopy/MS)?
6 Isu penting Mikroskop IR
1. Pengertian Spektroskopi IR
senyawa kimia yang menggunakan radiasi sinar inframerah.
Spektroskopi IR
merupakan salah satu jenis spektrofotometri molekular yang sangat
efektif
untuk menentukan struktur senyawa organik dan anorganik karena
hampir
semua spesi molekular (kecuali beberapa molekul homogen seperti N2,
O2,
dan Cl2) dapat mengabsorbsi radiasi inframerah. Spektroskopi ini
umumnya
diaplikasikan untuk mendeteksi gugus fungsional,
mengidentifikasi
senyawaan dan menganalisis campuran. Spektrum IR ini mengukur
derajat
vibrasi dan rotasi molekular serta ikatan dalam suatu molekul.
Rentang
panjang gelombang inframerah yang digunakan untuk tujuan
analisis adalah
2,5x10 -6
mikrometer dan bilangan gelombang. Nilai 2,5 –
16µ sama dengan 4000 –
625 cm -1
Molekul kimia terutama molekul organik mempunyai ikatan antar
atom
dan tidak hanya diam melainkan bervibrasi (bergetar). Molekul yang
dapat
menerima radiasi inframerah disebut molekul aktif inframerah. Jenis
–
jenisnya adalah :
Merupakan suatu vibrasi yang mengakibatkan perubahan panjang
ikatan suatu molekul, memanjang atau memendek (tarik ulur)
dalam
suatu bidang datar. Dibagi menjadi 2 yaitu :
Simetri ikatan antar atom bergerak bersamaan dalam
1
bidang datar
1 bidang datar
Goyangan (Rocking) ikatan antar atom mengayun
searah
dalam 1 bidang datar
Kibasan (Wagging) ikatan antar atom mengayun
searah dan
tidak dalam 1 bidang datar
Pelintiran (Twisting) ikatan antar atom
mengayun
berlawanan arah dan tidak dalam 1 bidang datar
3. Instrumen dan Mekanisme Infrared
Sumber Cahaya / Sumber Radiasi
2000 K. Setelah dipanaskan, zat padat ini akan memancarkan
radiasi
infra merah. Biasanya yang digunakan adalah Nernst glower,
Globar
source dan incandescent wire source.
Fotometer
Sinar yang melewati sel referensi akan melewati suatu alternator
dan
dipantulkan dua cermin menuju cermin putar. Alternator
bekerja
bolak-balik tergantung pada sinar yang dihasilkan. Bila sinar
yang
melewati sampel di absorpsi maka alternator akan berkerja pada
sinar
referensi hingga intensitasnya sesuai dengan sinar sampel.
Monokromator
ketembuscahayaan dalam panjang gelombang yang diinginkan.
celah/kisi.
Daerah Cuplikan
Terdiri dari 3 jenis cuplikan yang berbentuk gas, cairan dan
padatan.
Gaya intermolekul berubah nyata dari bentuk padatan ke cairan
atau
gas dan spektrum IR akan menunjukkan pengaruh perbedaan ini
kedalam bentuk pergeseran frekuensi.
Detektor yang digunakan adalah detektor fotolistrik.
Strukturnya
adalah tabung hampa udara dan jendela tembus cahaya yang
berisi
sepasang elektroda dengan suatu potensial. Elektron akan
dipercepat
ke arah elektroda positif jika detektor terkena cahaya.
Rekorder
satuan yang dapat dibaca. Data yang dihasilkan oleh instrumen
ini
berbentuk fluktuasi tegangan yang merupakan energi cahaya
yang
diterima oleh sel foton ke dalam bentuk energi listrik, yang
kemudian
ditampilkan dan / atau direkam pada komputer yang terhubung
untuk
analisa lebih lanjut.
Jika radiasi IR dikenakan pada sampel senyawa organik,
beberapa
frekuensi bisa diserap oleh senyawa tersebut. Jumlah frekuensi yang
melewati
senyawa diukur sebagai transmintansi. Dalam spektrum IR, akan
terdapat
suatu grafik yang menghubungkan bilangan gelombang dengan %
transmitansi. Prinsip kerjanya adalah :
1) Sinar inframerah yang dipancarkan oleh sumber akan diserap
oleh
molekul yang terdapat di dalam sampel. Penyerapan sinar
tersebut
akan menyebabkan terjadinya eksitasi tingkat-tingkat energi
dalam
molekul. Eksitasi ini dapat berupa eksitasi elektronik, vibrasi,
atau
rotasi.
2) Vibrasi dan rotasi akan terangsang dengan adanya
penyinaran sampel
dengan sinar inframerah. Hal tersebut akan menyebabkan
fluktuasi
momen dipole pada molekul dan akan berinteraksi dengan medan
listrik bolak-balik yang timbul dari radiasi elektromagnetik.
3) Apabila frekuensi radiasi cocok dengan frekuensi vibrasi
molekul
maka radiasi akan diabsorpsi. Adanya perbedaan vibrasi dan
rotasi
digunakan untuk mengabsorpsi sinar inframerah.
4) Detektor akan memperlihatkan bahwa ada beberapa
frekuensi
gelombang yang sangat kuat terabsorpsi sedangkan frekuensi
lainnya
tidak terabsorpsi. Perbandingan inilah yang dianalisis sehingga
dapat
diketahui jenis ikatan yang terdapat dalam molekul. Ikatan dan
gugus
fungsi yang berbeda akan memiliki frekuensi absorpsi yang
berbeda.
5) Spektrum IR menganalisis jenis ikatan yang terdapat di
dalam sampel
dan untuk menentukan konsentrasi suatu molekul di dalam
larutan.
5. Daerah Serapan Absorbsi
disebabkan oleh vibrasi regangan dan berguna untuk
mengidentifikasi
gugus fungsional
seringkali sangat rumit karena vibrasi
regangan maupun bengkokan menyebabkan absorbansi pada daerah
tersebut dimana tiap senyawa organik memiliki senyawa yang
unik
sehingga daerah tersebut disebut sebagai daerah sidik jari.
Vibrasi
yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi tekuk,
khususnya
vibrasi rocking .
Dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional
dalam
molekul
dapat menyajikan suatu fingerprint
menggambarkan spektrum secara lengkap serta penggambaran
gugus
yang dapat diperoleh secara bersamaan.
Tidak ada energi yang terbuang karena instrumentasi
Spektroskopi IR
tidak menggunakan filter sehingga, energi yang sampai pada
detektor
lebih tinggi sehingga pembacaan detektor lebih akurat.
Spektroskopi
IR menggunakan lubang lingkaran yang memiliki luas 75-100
kali
celah kisi atau filter. Celah ini sangat baik untuk molekul sampel
yang
banyak mengabsorbsi IR.
1. Pengertian Spetrokskopi Massa
molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya.
Teknik ini
dipilih disebabkan persamaannya dengan pencatat fotografi dan
spectrum
garis optic. Umumnya spectrum massa diperoleh dengan mengubah
senyawa
suatu sample menjadi ion-ion yang bergerak cepat yang
dipisahkan
berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan.Proses
ionisasi
menghasilkan partikel-partikel bermuatan positif, dimana massa
terdistribusi
adalah spesifik terhadap senyawa induk. Selain untuk penentuan
stuktur
molekul, spektum massa dipakai untuk penentuan analisis
kuantitatif.
Jika didapat data IR dan NMR yang cukup lengkap, maka MS ini
dapat
digunakan untuk konfirmasi dengan memperhatika bobot molekul
dan
kemungkinan rumus strukturnya.
Merupakan suatu instrument yang menghasilkan berkas ion dari suatu
zat
uji, memilah ion tersebut menjadi spektum yang sesuai dengan
perbandingan
massa terhadap muatan dan merekam kelimpahan rewlatif tiap jenis
ion yang
ada. Umumnya hanya ion positif yang dipelajari karena ion negative
yang
dihasilkan dari sumber tumbukan umumnya sedikit.
3. Kegunaan Spektroskopi Massa
diketahui berat dan rumus molekulnya
Mengetahui unsure senyawa baik senyawa organic maupun
anorganik
Untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif suatu
kompleks
Untuk penentuan struktur dari komponen permukaan
padatan
Untuk menentukan perbandingan isotop atom dalam suatu
sampel.
4. Skema Spektroskopi Massa
Secara umum prosedur MS :
1. Sampel di masukkan dalam instrument MS dan mengalami
penguapan.
2. Komponen dari sample diionisasikan ,dapat digunakan
berbagai metode
,salah satunya mengenai nya dangan sinar berelectron,
sehingga
menghasilkan partikel bermuatan ( ion).
3. Ion di pisahkan berdasarkan rasio massa atau muatan dalam
analizer oleh
medan elektromagnetik.
5. Sinyal ion diproses menjadi spectra massa.
5. Instrumen Spektroskopi Massa
Instrument MS terbagi 3 bagian :
1. Sumber ion-ion mengubah molekul sample dari fasa gas menjadi
ion-
ion ( memindahkan ion-ion dalam larutan menjadi fasa gas )
2. Massa analyzer memilih ion-ion berdasarkan massanya dengan
menggunakan medan elektromagnetik.
menghitung kelimpuhan masing-masing ion.
1. Keadaan hampa udara
Penting bagi ion-ion yang telah dibuat dalam ruang ionisasi untuk
dapat
bergerak lurus dalam mesin tanpa bertabrakan dengan
molekul-molekul udara.
2. Ionisasi
Sampel yang berbentuk gas (vaporised sample) masuk ke dalam
ruang
ionisasi. Kumparan metal yang dipanaskan dengan menggunakan
listrik
‘melepaskan’ elekrn-elektron yang ada pada sampel dan
elektron-elektron
lepas itu menempel pada perangkap elektron (electron trap) yang
mempunyai
muatan positif.
oleh banyak sekali elektron-elektron, dan beberapa dari tumbukan
tersebut
mempunyai energi cukup untuk melepaskan satu atau lebih elektron
dari
sample tersebut sehingga sample tersebut menjadi ion positif.
Kebanyakan ion-ion positif yang terbentuk itu mempunyai muatan
+1
karena akan jauh lebih sulit untuk memindahkan elektron lagi dari
sample
yang sudah menjadi ion positif.Ion-in psiif yang erbenuk ini
‘diajak
keluar’ dan masuk ke bagian mesin yang merupakan sebuah lempengan
meal
yang bermuatan positif (Ion repellel).
Ruang ionisasi ini menggunakan tegangan listrik positif yang
besar
(10.000 V). Ketika kita berbicara tentang kedua lempengan bermuatan
positif,
berarti lempengan tersebut mempunyai muatan lebih dari 10.000
V.
3. Percepatan
Ion-ion positif yang ditolak dari ruang ionisasi yang sangat
positif itu akan
melewati 3 celah, dimana celah terakhir itu bermuatan 0 V. Celah
yang berada
di tengah mempunyai voltase menengah. Semua ion-ion tersebut
dipercepat
sampai menjadi sinar yang sangat terfokus.
Ion yang berbeda-beda akan dibelokkan secara berbeda pula oleh
medan
magnet. Besarnya pembelokan yang dialami oleh sebuah ion tergantung
pada:
Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion. Makin besar
potensial
listrik yang digunakan, makin besar kecepatan ion dan makin
kecil
pembelokan.
Massa ion (partikel)
Ion-ion yang bermassa ringan akan dibelokkan lebih daripada ion-ion
yang
bermassa berat. Makin besar massa partikel, makin kecil
pembelokan.
Muatan ion
Ion yang mempunyai muatan +2 (atau lebih) akan dibelokkan
lebih
daripada ion-ion yang bermuatan +1. Makin besar muatan, makin
besar
pembelokan.
Dua faktor di atas (massa dan muatan ion) digabungkan ke
dalam
Perbandingan Massa/Muatan. Perbandingan ini mempunyai simbol m/z
(atau
m/e).
5. Pendeteksian
Pada proses ini ion yang sudah dibelokan akan dideteksi oleh
detector dan
dicatat bergantung perbedaaan kekutan tumbukan ion ke
detektor.
6 isu spektrofotometri NMR
1. Definisi spektrofotometri NMR
Spektrofotometri NMR digunakan untuk menentukan struktur dari
komponen alami dan sintetik yang baru, kemurnian dari komponen, dan
arah
reaksi kimia sebagaimana hubungan komponen dalam larutan yang
dapat
mengalami reaksi kimia. Dasar dari spektroskopi NMR adalah
absorpsi
radiasi elektromagnetik dengan frekuensi radio oleh inti atom yang
diletakkan
pada medan magnet.
Inti proton atom hidogren dan karbon (karbon 13) mempunyai
sifat-sifat
magnet. Bila suatu senyawa mengandung hidrogen atau karbon
diletakkan
dalam bidang magnet yang sangat kuat dan diradiasi dengan
radiasi
elektromagnetik maka inti atom hidrogen daan karbon dari senyawa
tersebut
akan menyerap energi melalui suatu proses absorpsi yang dikenal
dengan
resonansi magnetik. Absorpsi radiasi terjadi bila kekuatan medan
magnet
dengan frekuensi radiasi elektromagnetik.
Gambar5. Instrumen Spektrofotometer NMR (sumber: Khopkar S.M.
2010. Konsep Dasar
Kimia Analitik . Jakarta : UI Press )
a. Magnet
magnetnya. Resolusi akan bertambah dengan kenaikan kekuatan
medannya, bila medan magnetnya homogen elektromagnet dan
kumparan
superkonduktor (selenoida).
b. Generator
digunakan untuk mengubah meda magent suatu range yang sempit.
c. Sumber frekuensi radio
Sinyal frekuensi oskilasi radio (traansmitter) disalurkan pada
sepasang
kumparan yang psisinya 9’ erhadap jalur dan magnet. Suatu
oskilator
yang tetap sebesar 60 , 90 atau 100 MHz digunakan dalam NMR
bereseolusi tinggi.
terhadap sumber.
e. Rekorder
mengendalikan laju sapuan spektrum.
Tempat sampel merupakan tabung gelas berdiameter 5mm dan dapat
diisi
cairan sampai 0,4 ml. Prober sampel terdiri atas tempat
kedudukan
sampel, sumber frekuensi penyapu dan kumparan detektor dengan
sel
pembanding.
karena tingkat energi yang terurai menginduksikan gaya
magnet.
Berdasarkan jumlah proton dan neutronnya, inti dibedakan menjadi
:
a) Inti dengan spin nol, yaitu baik jumlah neutron maupun
protonnya
merupakan bilangan bulat. Inti ini tidak mempunyai momentum
sudut
putar dan tidak menunjukkan sifat magnetik dan tidak
terdeteksi dalam
NMR.
11 , F
19 , P
suatu medan magnet seperti arus listrik dalam kumparan kawat.
Sepanjang
sumbu putarnya terdapat suatu momen magnetik inti yang
sesuai.
c) Inti dengan bilangan bulat pada spin dimana jumlah
neutronnya maupun
jumlah proton ganjil, misalnya H 1 dan N
14 . Pada inti ini, muatan
terdistribusi secara non simetris.
Spektrum NMR dapat dihasilakn dengan dua metode. Pertama,
dengan
cara mengukur sinyal absorpsi pada saat frekuensi
elektromagnetik
divariasikan. Prisma pendispersi atau grating tidaklah diperlukan
pada
frekuensi radio. Kedua, dengan menggunakan oskilator frekuensi
radio yang
konstan dan memvariasikan (sweeping) medan magnet Ho secara
kontinu.
Instrumen NMR dapat berupa NMR resolusi tinggi atau model
puncak
lebar. NMR resolusi tinggi yang dapat menguraikan struktur halus
yang sesuai
dengan puncak absorpsi. Sedangkan,NMR berpuncak lebar digunakan
untuk
analisis unsur secara kuantitatif dan menelaah lingkungan fisis
suatu inti.
5. Efek lingkungan pada NMR
Medan yang berbeda pada NMR dapat mengubah spektrum senyawa
yang
sama. Misalkan spektrum NMR etanol pada model resolusi rendah (60
MHz)
tidaklah setajam spektrum senyawa yang sama pada NMR 270MHz.
Ini
disebabkan ketergantungan terhadap lingkungan suatu inti.
Ketergantungan
inti terhadap lingkungan suatu inti dapat menimbulkan 2 efek yaitu
efek
pergeseran kimia dan spin-spin splitting.
Perbedaan frekuensi absorpsi proton akibat perbedaan lokasi letak
atom H
terikat dikenal sebagai efek pergeseran kimia. Pergeseran kimia
timbul akibat
sirkulasi elektron mengelilingi inti dibawah pengaruh medan
magnet.
ditimbulkan dari pergeseran kimia adalah teruarinya lebih banyak
puncak
pada spektra.
Efek lingkungan yang kedua adalah spin-spin splitting. Spin-spin
splitting
adalah interaksi spin suatu proton dengan spin proton lainnya yang
terikat
pada atom tetangga. Penguraian (splitting) puncak terjadi
akibat medan lokal
yang ditimbulkan oleh inti hidrogen yang terikat pada atom
terdekat. Akibat
spin-spin splitting, puncak-puncak yang dihasilkan pergeseran kimia
akan
terpecah menjadi puncak-puncak yang lebih halus secara berganda.
Secara
umum, pergeseran kimia maupun spin-spin splitting bermanfaat untuk
analisis
struktural.
senyawa organik. Nilai pergeseran kimia, spin-spin splitting dan
konstanta
coupling merupakan nilai-nilai yang dapat saling diperbandingkan.
Nilai-nilai
tersebut memberi juga petunjuk mengenai berbagai perbedaan
lingkungan
suatu atom hidrogen didalam molekul. Studi struktur halus yang
berupa
puncak-puncak berganda, memberi petunjuk mengenai berbagai
tipe H yang
saling berdekatan satu sama lain.
Dalam analisis kuantitatif, NMR memiliki kelebihan yaitu
tidak
diperlukannya zat murni. Hal yang diperlukan adalah pembanding
yaitu
standar dalam yang murni. Standar dalam ini terdapat pada setiap
senyawa
yang mempunyai spektrum karakteristik yang tidak tumpang asuh
dengan
sampel.
Massa, Spektrometer Inframerah dan Spektrometer NMR. Hasil
yang
diperoleh spektra MS diperkirakan senyawa tersebut memiliki
rumus
kimia sbb: C6H12O2. Hasil yang diperoleh dari spektrometri
infamerah
Spektra IR
Pada zona 1 (3700-3200 cm-1), tidak terdapat puncak, artinya
senyawa
bukan alkohol atau fenol, dan bukan alkuna.
Pada zona 2 (3200-2700 cm-1), terdapat satu puncak di samping
kanan
panjang gelombang 3000 cm-1. Puncak ini menandakan adanya
gugus alkil
sp3.
Pada zona 3 (2300-2000 cm-1), tidak terdapat puncak, seperti
telah
disebutkan sebelumnya, senyawa bukan alkuna.
Pada zona 4 (1850-1650 cm-1), terdapat puncak pada kisaran 1750
cm-1.
Puncak ini dapat berarti keton atau ester
sehingga tidak perlu dianalisis.
Dari análisis lima zona spektra, dapat ditentukan bahwa terdapat
gugus
fungsi keton atau ester, dan alkil sp3
SPEKTRA NMR
C — C — C — C — C — C
Terdapat lima puncak pada spektra, hal ini berarti terdapat lima
tipe proton
(lingkungan kimia) pada molekul senyawa.
Pada daerah di samping kanan 1,0 ppm, terdapat puncak yang
mengalami
splitting menjadi tiga puncak. Artinya, terdapat dua atom hidrogen
di
sekitarnya. Puncak ini menandakan bagian — CH3 dari
molekul.
Pada daerah di antara 1,0 ppm dan 2,0 ppm terdapat tiga puncak.
Dua
puncak pertama mengalami splitting menjadi beberapa puncak
yang sulit
dihitung. Hal ini berarti, kedua tipe proton ini berada di tengah
struktur
molekul.
Sejauh ini struktur molekul yang diperoleh
adalah — CH2 — CH2 — CH3
Terdapat juga puncak yang tidak mengalami splitting. Telah
diketahui dari
analisis IR bahwa molekul yang dianalisis memiliki gugus fungsi
keton atau
ester. Puncak ini dimiliki tipe proton yang dipisahkan dengan
lingkungan-
lingkungan kimia lain pada molekul oleh dua atom oksigen pada gugus
keton
39
menjadi
CH3 — COO — CX — CH2 — CH2 — CH3
dengan CX adalah bagian
yang belum diketahui.
Puncak paling kanan mengalami penggeseran posisi (chemical
shifting ),
menandakan tipe proton yang sangat dekat dengan kedua atom oksigen
yang
sangat elektronegatif. Puncak ini juga mengalami
splitting menjadi tiga
puncak. artinya terdapat dua atom hidrogen di sekitarnya,
sehingga
seharusnya tipe hidrogen ini berada di antara gugus — COO
dan gugus — CH2
Struktur molekul hasil analisis menjadi
CH3 — COO — CH2 — CH2 — CH2 —
CH3
berikut:
cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau
dipantulkan oleh
materi tersebut. Spektroskopi digunakan untuk
mengidentifikasi zat atau
senyawa yang terkandung dalam suatu sampel.
Spektroskopi Infra Merah (IR Spectroscopy) adalah salah satu teknik
analisis
spektroskopi absorpsi yang menggunakan sinar infra merah dari
spektrum
elektromagnetik yang dapat digunakan untuk menentukan kandungan
sebuah
sampel.
Kandungan merkuri dapat dianalisa menggunakan metode
analisis spektroskopi
inframerah karena metode ini.mempunyai ketepatan yang tinggi
pada
aplikasi kimia organik dan anorganik, serta alatnya cukup
kecil dan mudah
dibawa kemana-mana dan kapanpun dapat digunakan.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, Tony. 1985. Kimia Fisik untuk Universitas. Jakarta: PT
Gramedia Pustaka
Utama
Day, R.A, dan A.L. Underwood. 1986. Analisis Kimia
Kuantitatif . Jakarta:
Erlangga
Skoog, Douglas A, Donald M.West dan F. James Holler.
1978. Fundamental of
Analytical Chemistry. London: Saunders College
Publishing
Khopkar S.M. 2010. Konsep Dasar Kimia Analitik . Jakarta
: UI Press
Harinda, dkk., 2004. Laporan Praktikum Formalin
1.(http://www.academia.edu/7993921/LAPORAN_PRAKTIKUM_formalin_
Sinurat, Henny., 2011. Formalin dalam Bahan
Makanan.(http://www.academia.edu/4328833/Formalin_dalam_Bahan_Maka