TUGAS

KIMIA ANALITIK

Oleh:

1. Rizka Shabrina K. (H1913007)

2. Tricia Juliani P. (H1913011)

3. Aldila Ratna O. (H1914001)

4. Imroatun Inaayah Ts. (H1914007)

5. Risto Arsowati C. (H1914013)

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2015

A. Fourier Tansform Infrared Spectroscopy (FTIR)

Fourier Tansform Infrared Spectroscopy (FTIR) adalah sebuah teknik

yang digunakan untuk mendapatkan spektrum inframerah dari absorbansi,

emisi, fotokonduktivitas atau Raman Scattering dari sampel padat, cair dan

gas. FTIR digunakan untuk mengamati interaksi molekul dengan

menggunakan radiasi elektromagnetik yang berada pada panjang gelombang

0,75-1000μm atau pada bilangan gelombang 13.000-10 cm-1. FTIR dapat

digunakan untuk menganalisa senyawa organik dan anorganik. Selain itu,

FTIR juga dapat digunakan untuk analisa kualitatif meliputi analisa gugus

fungsi (adanya ‘peak’ dari gugus fungsi spesifik) beserta polanya dan analisa

kuantitatif dengan melihat kekuatan absorbsi senyawa pada panjang

Perkembangan spektrofotometer infra merah yang paling modern

adalah FTIR. Dasar pemikiran FTIR adalah deret persamaan gelombang yang

dirumuskan oleh Jean Baptise Fourier yang membuat persamaan matematika

gelombang elektronik:

0 + 1 cos t + sin 1 + 2 cos 2t +b2 sin 2 t

Dimana :

a,b = suatu bilangan

t = waktu

= frekuensi sudut (radian per detik)

FTIR ini menggunakan suatu monokromator yang berbeda dengan

monokromator pada spektrofotometer IR tipe dispersive. Monokromator yang

digunakan adalah monokromator Michelson interferometer. Pada sistem optik

ini ada 2 cermin yang tegak lurus dan cermin diam. Skema sistem optik ini

seperti gambar dibawah ini.

Gambar 1. Michelson Interferometer

Kelebihan dari FTIR adalah:

1. Respon cepat

2. Sinar mengalami perubahan dahulu baru masuk ke sampel

3. Lebih bagus dari spektrofotometer IR dispersive

4. Lebih sensitif

5. Sinar radiasi infra merah tidak mengganggu atau tidak

terganggu

6. Menggunakan monokromator pyroelectric transducer

Pada dasarnya instrumentasi spektrofotometer infra merah mirip

dengan instrumentasi spektrofotometri UV-Vis. Perbedaan utamanya terletak

pada sumber energi dari sel. Sumber energi pada spektrofotometri bisa berupa

laser. Oleh karena sinar infra merah mempunyai energi yang lebih rendah dari

sinar UV ataupun sinar tampak maka tebal sel yang dipakai pada

spektrofotometer lebih tipis daripada untuk spektrofotometer lainnya

Secara berurutan, komponen utama dari spektrofotometer inframerah

adalah sebagai berikut:

1. Sumber radiasi infra merah

Sumber radiasi berfungsi sebagai sumber radiasi infra merah. Radiasi

infra merah akan dihasilkan dari pemanasan suhu padatan inert secara

elektrik sampai suhu 1500 – 2000 K. Ada tiga macam sumber radiasi yang

biasa digunakan, yaitu

a. Globar Source : tabung silica carbida dengan ukuran 5mm dan

diameter panjang 5cm.

b. Nersis Glower : senyawa-senyawa oksida.

c. Tungsten Filamen lamp : untuk analisis dengan nir-IR

d. Incadeseent wire : merupakan lilitan kawat nikrom

2. Tempat Sampel

Tempat sampel berfungsi untuk tempat sampel yang akan

dianalisa. Cuplikan atau sampel yang akan dianalisis dapat berupa cairan,

padatan atau pun gas. Karena energi vibrasi tidak terlalu besar sampel

dapat diletakkan langsung berhadapan dengan sumber radiasi IR, karena

gelas kuarsa atau mortar yang terbuat dari porselen dapat memberikan

kontaminasi yang menyerap radiasi IR, maka pemakaian alat tersebut

harus dihindari. Preparasi cuplikan harus menggunakan mortar yang

terbuat dari batu agate dan pengempaan dilakukan dengan menggunkan

logam monel.

3. Interferometer

Interferometer berfungsi sebagai pemecah radiasi dari sumber

radiasi dan kemudian menginterfasikannya kembali. Interferometer terdiri

dari 3 bagian yaitu beam splitter, moving mirror, dan fixed mirror.

Gambar 2. Intereferometer

4. Monokromator

Monokromator berfungsi untuk merubah sinar polikromatis

menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukuran.

Monokromator yang digunakan bisa berupa :

a. Monokromator prisma bunsen

Umumnya menggunakan kristal NaCl, dapat juga digunakan kristal

KBr, CsBr, dan LiF. Untuk daerah IR dekat digunakan prisma dari

bahan kuarsa.

b. Monokromator gratting

Dibuat dari gelas atau plastik yang dilapisi alumunium.

c. Monokromator filter

Biasanya digunakan untuk analisis kuantitatif.

5. Detektor

Detektor berfungsi untuk mengukur dan mendeteksi sinyal radiasi

inframerah berupa interferogram. Detektor spektrofotometer yang

bersifat menggandakan elektron tidak dapat dipakai pada

spektrofotometer IR sebab radiasi IR sangat lemah dan tidak dapat

melepaskan elektron dari katoda yang ada pada sistem detektor. Ada

tiga tipe detektor yang dapat digunakan pada spektrofotometer IR,

yaitu :

a. Thermal Transducer

Terdiri dari dua logam bercabang dimana suhu tergantung pada

potensialnya. Instrumen yang menggunakan detektor ini harus

disimpan pada tempat ber-AC atau bersuhu konstan karena dapat

dipengaruhi oleh suhu sehingga dapat terjadi kesalahan dalam

mendeteksi suatu senyawa. Tetapi responnya lambat, jadi jarang

digunakan.

b. Pyroelectric Transducer

Berupa kristal cair dari triglisin sulfat (TGS) dimana

temperatur dipengaruhi oleh polaritas senyawa. Memiliki respon

yang cepat dalam menganalisis suatu senyawa.

c. Photoconducting Transducer

Terbuat dari bahan semikonduktor seperti timbal sulfida, raksa

telurida, cadmium telurida, indium antimonida. Harus

menggunakan pendingin gas nitrogen sehingga responnya cepat.

6. Amplifier

Amplifier berfungsi untuk mengukur atau mendeteksi sinyal radiasi

inframerah yang lemah. Penguat atau amplifier dalam sistem optik

spektrofotmeter IR sangat diperlukam karena sinyal radiasi IR sangat kecil

atau lemah. Penguat berhubungan erat dengan derau instrumen serta celah

monokromator. Jadi keduanyaharus diselaraskan dengan tujuan

mendapatkan resolusi puncak spektrum yang baik dengan derau maksimal.

7. Recorder

Recorder berfungsi untuk mengubah interferogram menjadi

spektrum inframerah yang bisa digunakan untuk analisis selanjutnya.

8. Read Out

Read Out harus mampu mengamati spektrum IR secara

keseluruhan pada setiap frekuensi dengan seimbang. Rentang bilangan

gelombang 4000cm-1 sampai 650cm-1 dalam keadaan normal harus dapat

teramati dalam selang waktu 10-15 menit. Untuk maksud pengamatan

pendahuluan selang waktu tersebut dapat dipersingkat ataupun

diperlambat untuk mendapatkan hasil resolusi puncak spektrum IR yang

baik.

Prinsip kerja spektroskopi FTIR adalah adanya interaksi energi

dengan materi. Misalkan dalam suatu percobaan  berupa molekul senyawa

kompleks yang ditembak dengan energi dari sumber sinar yang akan

menyebabkan molekul tersebut mengalami vibrasi. Sumber sinar yang

digunakan adalah keramik, yang apabila dialiri arus listrik maka keramik ini

dapat memancarkan infrared.  Vibrasi dapat terjadi karena energi yang berasal

dari sinar infrared tidak cukup kuat untuk menyebabkan terjadinya atomisasi

ataupun eksitasi elektron pada molekul senyawa yang ditembak dimana

besarnya energi vibrasi tiap atom atau molekul berbeda tergantung pada atom-

atom dan kekuatan ikatan yang menghubungkannya sehingga dihasilkan

frekuaensi yang berbeda pula. FTIR interferogramnya menggunakan

mecrosem dan letak cerminnya (fixed mirror dan moving mirror) paralel.

Spektroskopi inframerah berfokus pada radiasi elektromagnetik pada rentang

frekuensi 400 – 4000 cm-1  di mana cm-1  disebut sebagai wavenumber

(1/wavelength) yakni suatu ukuran unit untuk frekuensi. Daerah panjang

gelombang yang digunakan pada percobaan ini adalah daerah inframerah

pertengahan (4.000 – 200 cm-1 ).

Sistem optik Spektrofotometer FT-IR seperti pada gambar dibawah ini

dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam.

Dengan demikian radiasi infra-merah akan menimbulkan perbedaan jarak

yang ditempuh menuju cermin yang bergerak (M) dan jarak cermin yang diam

(F). Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang selanjutnya disebut

sebagai retardasi (δ). Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima

detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram. Sedangkan sistim

optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya

interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red.

Pada sistem optik FT-IR digunakan radiasi LASER (Light

Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai

radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi

infra-merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik. Detektor

yang digunakan dalam Spektrofotometer FT-IR adalah TGS (Tetra Glycerine

Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride). Detektor MCT lebih

banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor

TGS, yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekwensi modulasi

tinggi, lebih sensitif, lebih cepat, tidak dipengaruhi oleh temperatur, sangat

selektif terhadap energi vibrasi yang

diterima dari radiasi infra-merah.

Cara membaca spektra FTIR : 

1. Tentukan sumbu X dan sumbu Y dari

spektrum. Sumbu X dari spektrum IR

diberi label sebagai bilangan

gelombang dan jumlahnya berkisar

dari 400 di paling kanan untuk 4.000 di

paling kiri. Sumbu X menyediakan

nomor penyerapan. Sumbu Y diberi

label sebagai transmitansi persen dan jumlahnya berkisar dari 0 pada

bagian bawah dan 100 pada bagian atas.

2. Tentukan karakteristik puncak dalam spektrum IR. Semua spektrum IR

mengandung banyak puncak. Selanjutnya melihat data daerah gugus fungsi

yang diperlukan untuk membaca spektrum.

3. Tentukan daerah spektrum dimana puncak karakteristik ada. Spektrum IR

dapat dipisahkan menjadi empat wilayah. Rentang wilayah pertama dari

4.000 ke 2.500. Rentang wilayah kedua dari 2.500 sampai 2.000. Rentang

wilayah ketiga berkisar dari 2.000 sampai 1.500. Rentang wilayah keempat

berkisar dari 1.500 ke 400.

4. Tentukan kelompok fungsional diserap di wilayah pertama. Jika spektrum

memiliki karakteristik puncak di kisaran 4.000 hingga 2.500, puncak sesuai

dengan penyerapan yang disebabkan oleh NH, CH dan obligasi OH tunggal.

5. Tentukan kelompok fungsional yang diserap di wilayah kedua. Jika

spektrum memiliki karakteristik puncak di kisaran 2.500 hingga 2.000,

puncak sesuai dengan penyerapan yang disebabkan oleh ikatan rangkap tiga.

6. Tentukan kelompok fungsional diserap di wilayah ketiga. Jika spektrum

memiliki karakteristik puncak di kisaran 2.000 sampai 1.500, puncak sesuai

dengan penyerapan yang disebabkan oleh ikatan rangkap seperti C = O, C =

N dan C = C.

7. Bandingkan puncak di wilayah keempat ke puncak di wilayah keempat

spektrum IR lain. Yang keempat dikenal sebagai daerah sidik jari dari

spektrum IR dan mengandung sejumlah besar puncak serapan yang account

untuk berbagai macam ikatan tunggal. Jika semua puncak dalam spektrum

IR, termasuk yang di wilayah keempat, adalah identik dengan puncak

spektrum lain, maka Anda dapat yakin bahwa dua senyawa adalah identik

Secara keseluruhan, analisis menggunakan Spektrofotometer FTIR

memiliki dua kelebihan utama dibandingkan metoda konvensional lainnya,

yaitu Dapat digunakan pada semua frekwensi dari sumber cahaya secara

simultan sehingga analisis dapat dilakukan lebih cepat daripada

menggunakan cara sekuensial atau scanning. Sensitifitas dari metoda

Spektrofotometri FTIR lebih besar daripada cara dispersi, sebab radiasi yang

masuk ke sistim detektor lebih banyak karena tanpa harus melalui celah

(slitless).

Pada spektro IR meskipun bisa digunakan untuk analisa kuantitatif,

namun biasanya lebih kepada analisa kualitatif. Umumnya spektro IR

digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi pada suatu senyawa,

terutama senyawa organik. Setiap serapan pada panjang gelombang tertentu

menggambarkan adanya suatu gugus fungsi spesifik. Hasil analisa biasanya

berupa signal kromatogram hubungan intensitas IR terhadap panjang

gelombang. Untuk identifikasi, signal sample akan dibandingkan dengan

signal standard. Perlu juga diketahui bahwa sample untuk metode ini harus

dalam bentuk murni. Karena bila tidak, gangguan dari gugus fungsi

kontaminan akan mengganggu signal kurva yang diperoleh.

Terdapat juga satu jenis spektrofotometri IR lainnya yang berdasar pada

penyerapan sinar IR pendek. Spektrofotometri ini di sebut FTIR Aplikasi

FTIR banyak digunakan pada industri pakan dan pangan guna analisa bahan

baku yang bersifat rutin dan cepat.

B. Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) adalah salah satu metode analisis

yang paling mudah digunakan pada kimia modern. 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. Meskipun banyak jenis

nuclei yang berbeda akan menghasilkan spektrum, nuclei hidrogen (H)

secara histori adalah salah satu yang paling sering diamati. Spektrokopi

NMR khususnya digunakan pada studi molekul organik karena biasanya

membentuk atom hidrogen dengan jumlah yang sangat besar. Pada spektrum

hidrogen NMR menghadirkan beberapa resonansi yang menjelaskan pertama

bahwa molekul yang dipelajari mengandung hidrogen. Kedua, jumlah pita

dalam spektrum menunjukkan bagaimana beberapa posisi yang berbeda pada

molekul dimana hidrogen melekat/menempel. Frekuensi dari beberapa

resonansi utama pada spektrum NMR menunjukkan perubahan kimia.

Block dan Purcell menemukan cara-cara untuk mengetahui sejumlah

kecil dari tenaga yang diserap atau dipancarkan, seperti kalau inti-inti loncat

dari tenaga satu ke tenaga lainnya. Dari penemuan tersebut maka sejak tahun

1950 resonansi magnetik inti (NMR) mulai digunakan untuk menentukan

rumus struktur senyawa. Ada dua macam NMR yang dikenal, diantaranya

NMR proton dan NMR karbon.

NMR (Nuclear Magnetic Resonance), spektroskopi NMR

berhubungan dengan sifat magnet dari inti atom. Teknik spektroskopi adalah

salah satu teknik analisis kimia-fisika yang mengamati tentang interaksi atom

atau molekul dengan radiasi elektromagnetik.Spektroskopi Resonansi

Magnetik Inti (NMR) adalah suatu alat yang paling canggih yang tersedia

untuk menentukan struktur senyawa organik. Teknik ini bergantung pada

kemampuan inti atom untuk berperilaku seperti sebuah magnet kecil dan

menyesuaikan diri dengan medan magnet eksternal. Ketika diradiasi dengan

frekuensi gelombang radio, inti dalam molekul dapat berubah sejajar dengan

medan magnet.

Spektrometri NMR pada dasarnya merupakan spektrometri absorbsi,

sebagaimana spektrometri infra merah maupun ultraviolet. Pada kondisi yang

sesuai, suatu sampel dapat mengabsorpsi radiasi elektromagnetik daerah

frekuensi radio, pada frekuensi yang tergantung dari sifat-sifat sampel. Suatu

plot dari frekuensi puncak-puncak absorbsi versus intensitas puncak

memberikan suatu spektrum NMR. Spektroskopi NMR (Nuclear Magnetic

Resonance) didasarkan pada medan magnet yang berasal dari spin inti atom

yang bermuatan listrik.

Gambar 3. Instrumentasi dan Teknik NMR

Cara kerja dari masing-masing komponen peralatannya:

1. Magnit

Akurasi dan kualitas suatu alat NMR yang tergantung pada kekuatan

magnitnya. Resolusi akan bertambah dengan kenaikkan kekuatan

medannnya, bila medan magnitnya homogen elektromagnit dan kumparan

superkonduktor (selenoids). Magnit permanen mempunyai kuat medan

7046-14002 G, ini sesuai dengan frekuensi oskilator antara 30-60 MHz.

Termostat yang baik diperlukan karena magnit bersifat peka terhadap

temperatur. Elektromagnit memerlukan sistem pendingin, elektromagnit

yang banyak di pasaran mempunyai frekuensi 60, 90 dan 100 MHz untuk

proton.

NMR bersolusi tinggi dan bermagnit superkonduktor dengan

frekuensi proton beresolusi tinggi dan bermagnit superkonduktor dengan

frekuensi proton 470 MHz. Pengaruh fluktuasi medan dapat diatasi dengan

sistem pengunci frekuensi, dapat berupa tipe pengunci eksternal atau

internal. Pada tipe eksternal wadah senyawa pembanding dengan senyawa

sampel berada pada tempat terpisah, sedang pada tipe internal senyawa

pembanding larut bersama-sama sampel. Senyawa pembanding biasanya

tetrametilsilan (TMS).

2. Generator Medan magnet penyapu

Suatu pasangan kumparan terletak sejajar terhadap permukaan magnet,

digunakan untuk mengubah medan magnit pada suatu range yang sempit.

Dengan memvariasikan arus searah melalui kumparan ini, medan efektif

dapat diubah-ubah dengan perbedaan sekitar 10-3 gauss. Perubahan medan

ini disinkronisasikan secara linier dengan perubahan waktu. Untuk alat 60

MHz (proton), range sapuannya adalah 235 10-3 gauss. Untuk F19, C13,

diperlukan sapuan frekuensi sebesar 10 KHz.

3. Sumber frekuensi radio

Sinyal frekuensi oskilasi radio (transmiter) disalurkan pada sepasang

kumparan yang possinya 90º terhadap jalar dan magnit. Suatu oskilator

yang tetap sebesar 60, 90 atau 100 MHz digunakan dalam NMR beresolusi

tinggi.

4. Detektor sinyal

Sinyal frekuensi radio yang dihasilkan oleh inti yang beresolusi

dideteksi dengan kumparan yang mengitari sampel dan tegak lurus

terhadap sumber. Sinyal listrik yang dihasilkan lemah dan biasanya

dikuatkan dulu sebelum dicatat.

5. Rekorder

Pencatat sinyal NMR disinkronisasikan dengan sapuan medan,

rekorder mengendalikan laju sapuan spektrum. Luas puncak dapat

digunakan untuk menentukan jumlah relatif inti yang mengabsorpsi.

6. Tempat sampel dan probe

Tempat sampel merupakan tabung gelas berdiameter 5mm dan dapat

diisi cairan sampai 0,4 ml. Probe sampel terdiri atas tempat kedudukan

sampel, sumber frekuensi penyapu dan kumparan detector dengan sel

pembanding. Detector dan kumparan penerima diorientasikan pada 90º.

Probe sampel menggelilingi tabung sampel pada ratusan rpm dengan

sumbu longitudinal.

Dalam menginterpretasi spektrum NMR, ada empat langkah yang perlu

diperhatikan, yaitu :

1. Jumlah sinyal, yang menerangkan kepada kita ada berapa macam perbedaan

dari

proton-proton yang terdapat dalam molekul.

2. Kedudukan sinyal, yang menerangkan kepada kita sesuatu tentang

lingkungan

elektronik dari setiap macam proton.

3. Intensitas sinyal, yang menerangkan kepada kita berapa banyak proton dari

setiap

macam proton yang ada.

4. Pemecahan (splitting) dari sebuah sinyal menjadi beberapa puncak, yang

menerangkan kepada kita tenang lingkungan dari sebuah proton dengan

lainnya yaitu proton-proton yang berdekatan.Sebagai contoh dari uraian

tersebut, maka perhatikan spektra NMR dari toluene; p-exilen, dan mesitelen.

Prinsip Kerja

Gambar 4. Muatan inti yang menghasilkan Medan Magnet 

Gambar 4. merupakan ilustrasi dari sebuah inti yang mempunyai

nomor massa dan nomor atom yang ganjil. dimana setiap inti yang bernomor

massa dan atom ganjil pastilah memiliki Spin Inti. Inti yang mempunyai Spin

akan menghasilkan medan magnet. inti ini juga diilustrasikan sebagai 'bar

magnet'.

Gambar 5. Atom bermuatan sama dengan 'bar magnet'

Ilustrasi gambar 5. merupakan spin proton yang diberi medan magnet

luar, maka dia akan berperilaku seperti 'bar magnet'. di gambar sebelah kanan

merupakan keadaan paling tidak stabil karena kutub yang sama berdekatan

dan butuh energy yang besar untuk mempertahankan kondisi tersebut.

 Gambar 6. Energi Level Spin Inti

Jika inti atom diberi medan magnet atau energi dari luar, maka energi

tersebut dapat diserap inti yang nantinya dapat merubah arah dari spin inti.

Jika setiap proton menyerap energi dari medan magnet yang diberikan, maka

tidak banyak informasi yang bisa didapat. Namun kenyataannya energi dari

luar tersebut tidak dapat terabsorpsi sempurna, karena setiap proton pastilah

dikelilingi oleh elektron. elektron yang mengelilingi proton akan melindungi

dan berlawanan dari medan magnet luar.

 Gambar 7. Besar Medan Magnet terhadap spin inti

Gambar 7. menjelaskan bahwasannya untuk dapat memutar spin inti,

maka dibutuhkan medan dari luar. Pada bagian sebelah kiri menjelaskan jika

proton tidak dikelilingi oleh elektron, sehingga medan dari luar terabsorpsi

dan dapat memutar arah dari spin inti dan energi level pun akan naik.

sedangkan yang tengah adalah ketika ada elektron yang berputar menutupi

proton, sehingga medan dari luar tidak cukup mampu untuk memutar arah

spinnya. sehingga butuh energi medan yang lebih besar lagi untuk memutar

arah spin walaupun proton dikelilingi oleh elektron, seperti digambar paling

kanan.

Aplikasi NMR pada bidang pangan

NMR dapat digunakan dalam analisis kualitatif. Misalkan karakterisasi

senyawa organik. Nilai prgeseran kimia, spin splitting dan konstanta coupling

merupakan nilai-nilai yang dapat saling diperbandingkan. Nilai-nilai tersebut

member juga petunjuk mengenai perbedaan lingkungan suatu atom hidrogen di

dalam molekul. Studi struktur halus yang berupa puncak-puncak berganda,

memberikan petunjuk mengenai berbagai tipe H yang saling berdekatan satu

sama lainnya.

Umumnya untuk karakterisasi suatu senyawa, NMR digunakan bersama

sama dengan IR, UV, analisis elementer dan spektroskopi massa. Di dalam

alkohol, pertukaran proton pada gugus OH sedemikian cepat sehingga proton

ini tidak melakukan kopel secara spin-spin dengan proton terdekatnya.

Akibatnya hanya tampak satu resonansi pada δ= 2,58 ppm. Proton-proton

metilen mengadakan coupling dengan proton-proton metil, memberikan triplet

pada δ= 1,22 ppm, proton hidroksil tidak menghasilkan spliting tetapi proton

metil menghasilkan spliting pada δ= 3,70 ppm. Karena OH lebih elektronegif

daripada karbon, kerapatan elektron bergeser dari gugus CHat2, sehingga

akibatnya terjadi efek deshielding diamagnetik (δ1,20 sampai 1,35 ppm).

Demikian juga proton pada asetil asetat yang berdekatan dengan gugusan

karbonil bersifat kurang shielding yang akan memberikan resonansi pada δ=

2,03, sedangkan proton metilen muncul sebagai kuartet pabda δ= 4,12 ppm.

Kesebandingan antara luas puncak sinyal dengan banyaknya inti dapat

dimanfaatkan dalam analisis kuantitatif. Bila tidak terdapat tumpang tindih

antara sinyal, luas puncak dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi

suatu senyawa, bila luas sinyal tiap proton diketahui. Luas puncak sinyal dapat

distandardisasi dengan standar dalam. Untuk tujuan ini, senyawa senyawa

turunan silikon organik paling tepat digunakan. Masalah utama dalam analisis

kuantitatif adalah efek saturasi. Efek ini dapat diatasi dengan pengendalian

waktu relaksasi; sumber dan laju scanning. Dalam analisis kuantitatif, NMR

biasanya digunakan untuk menentukan air dalam produk makanan, bahan baku

kertas dan materi-materi hasil pertania. NMR dapat juga digunakan untuk

analisis elemental.

Kadangkala interpretasi spektrum NMR memerlukan reagen penggeser,

shiff reagent. Reagen ini dapat menguraikan puncak absorbsi dan

memisahmkan puncak-puncak yang tumpang-tindih, sehingga memudahkan

interpretasi. Reagen penggeser ini meliputi kompleks dari Eu atau Pr, missal

kompleks dipivalometana Pr(PPM)3. Ion Pr dalam kompleks netral ini mampu

memperbesar koordinasinya melalui interaksi dengan pasangan elektron

sendiri. Pelarut yang digunakan biasanya pelarut non polar seperti CCl4,

CDCl3, C6D6,Eu(DPM)3 memberikan pergeseran pada medan yang lebih lemah.

NMR dapat digunakan dalam analisis kualitatif dan kuantitatif. Dalam

analisis kuantitatif, NMR memiliki kelebihan, yaitu tidak diperlukannya zat

murni. Tetapi yang diperlukan adalah pembanding, yaitu standard dalam yang

murni. Standar dalam ini dapat setiap senyawa yang mempunyai spektrum

karakteristik yang tidak tumpangasuh dalam sampel. Dalam analisis kuantitatif,

NMR biasanya digunakan untuk menentukan air dalam produk makanan,

bahan baku kertas dan materi-materi hasil pertania. NMR dapat juga digunakan

untuk analisis elemental.

C. Spektrofotometeri Serapan Atom (SSA)

Spektrometri merupakan suatu metode analisis kuantitatif yang

pengukurannya berdasarkan banyaknya radiasi yang dihasilkan atau yang

diserap oleh spesi atom atau molekul analit. Salah satu bagian dari

spektrometri ialah Spektrometri Serapan Atom (SSA), merupakan metode

analisis unsure secara kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan

penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam

dalam keadaan bebas (Skoog et. al., 2000).

Sejarah SSA atau biasa juga disebut AAS berkaitan erat dengan

observasi sinar matahari. Pada tahun 1802 Wollaston menemukan garis

hitam pada spektrum cahaya matahari yang kemudian diselidiki lebih lanjut

oleh Fraunhofer pada tahun 1820. Brewster mengemukakan pandangan

bahwa garis Fraunhofer ini diakibatkan oleh proses absorpsi pada atmoser

matahari. Prinsip absorpsi ini kemudian mendasari Kirchhoff dan Bunsen

untuk melakukan penelitian yang sistematis mengenai spektrum dari logam

alkali dan alkali tanah. Kemudian Planck mengemukakan hukum kuantum

dari absorpsi dan emisi suatu cahaya. Menurutnya, suatu atom hanya akan

menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu (frekuensi), atau

dengan kata lain ia hanya akan mengambil dan melepas suatu jumlah energi

tertentu, (ε = hv = hc/λ). Kelahiran SSA sendiri pada tahun 1955, ketika

publikasi yang ditulis oleh Walsh dan Alkemade & Milatz muncul. Dalam

publikasi ini SSA direkomendasikan sebagai metode analisis yang dapat

diaplikasikan secara umum (Weltz, 1976 dalam Anshori, 2005).

Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan pada

suatu sel yang mengandung atom-atom bebas yang bersangkutan maka

sebagian cahaya tersebut akan diserap dan intensitas penyerapan akan

berbanding lurus dengan banyaknya atom bebas logam yang berada dalam

sel. Hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi diturunkan dari:

1. Hukum Lambert : Bila suatu sumber sinar monokromatik melewati

medium transparan, maka intensitas sinar yang diteruskan berkurang

dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorpsi.

2. Hukum Beer : Intensitas sinar yang diteruskan berkurang secara

eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesi yang menyerap

sinar tersebut.

Dari kedua hukum tersebut diperoleh suatu persamaan:

It = Io.e-(εbc), atauA = - Log It/Io = εbc

Dimana : Io = Intensitas sumber sinar

It = Intensitas sinar yang diteruskanε = Absortivitas molarb = Panjang mediumc = Konsentrasi atom-atom yang menyerap sinarA = Absorbans.Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa absorbansi cahaya

berbanding lurus dengan konsentrasi atom (Day & Underwood, 1989 dalam

Anshori, 2005). Pada alat SSA terdapat dua bagian utama yaitu suatu sel atom

yang menghasilkan atomatom gas bebas dalam keadaaan dasarnya dan suatu

sistem optik untuk pengukuran sinyal. Suatu skema umum dari alat SSA

adalah sebagai berikut (Anshori, 2005):

Dalam metode SSA, sebagaimana dalam metode spektrometri atomik yang

lain, contoh harus diubah ke dalam bentuk uap atom. Proses pengubahan ini dikenal

dengan istilah atomisasi, pada proses ini contoh diuapkan dan didekomposisi untuk

membentuk atom dalam bentuk uap. Secara umum pembentukan atom bebas dalam

keadaan gas melalui tahapan-tahapan sebagai berikut (Anshori, 2005) :

1. Pengisatan pelarut, pada tahap ini pelarut akan teruapkan dan meninggalkan

residu padat.

2. Penguapan zat padat, zat padat ini terdisosiasi menjadi atom-atom

penyusunnya yang mulamula akan berada dalam keadaan dasar.

3. Beberapa atom akan mengalami eksitasi ke tingkatan energi yang lebih tinggi

dan akan mencapai kondisi dimana atom-atom tersebut mampu memancarkan

energi.

Dalam spektroskopi atomik, faktor-faktor yang dapat menyebabkan pelebaran

garis spektra merupakan suatu problem dalam sistem analisis metode ini. Dua hal

yang paling sering menimbulkan problem ini adalah pelebaran efek Doppler (Doppler

Boardening) dan pelebaran tekanan (Pressure Boardening) (Sari, 2013).

Pelebaran Efek Doppler (Doppler Boardening)

Selama proses atomisasi atau ionisasi, suatu spesies yang sedang

diukur dapat bergerak menjauhi atau melalui detektor. Hal ini dapat

menimbulkan loncatan doppler pada spektra garis yang dihasilkan, sehingga

garis spektra yang seharusnya berkisar antara 1-15 nm menjadi kira-kira 100

kali lebih lebar. Tidak banyak hal yang dapat dilakukan untuk menghindari

efek doppler ini kecuali hanya mengenali mengapa hal tersebut terjadi.

Pelebaran Tekanan (Pressure Boardening)

Efek ini dapat timbul bila suatu analit bertabrakan dengan spesies lain

karena perubahan energy. Efek ini semakin besar pengaruhnya sejalan dengan

kenaikan suhu. Efek pelebaran tekanan ini dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar.8 Hubungan antara energi kinetika dengan jumlah atom yang terbentuk pada

suhu yang berbeda

Suatu alat absorpsi atom terjadi dari komponen-komponen dasar yang sama

seperti spetrofotometer biasa, jadi mengandung : sumber radiasi, monokromator,

tempat cuplikan (dalam hal ini nyala), detector dan indikator penguatan (amplifier).

Spektrofotometer absorpsi atom ada yang single-beam dan ada pula yang double-

beam (Sari, 2013).

Gambar.3 Bagan Spektrometer Serapan Atom

Gambar.4 Skema Spektro Serapan Atom (Sari, 2013)

Keterangan

1. Sumber radiasi

2. Burner

3. Monokromator

4. Detektor

5. Amplifier

6. Display (Readout)

Prinsip kerja metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh

atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang

tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Dengan absorpsi energi, berarti

memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikan

tingkat energinya ketingkat eksitasi. Keberhasilan analisis ini tergantung

pada proses eksitasi dan memperoleh garis resonansi yang tepat.

Atomisasi dapat dilakukan dengan baik dengan nyala maupun

dengan tungku. Untuk mengubah unsur metalik menjadi uap atau hasil

disosiasi diperlukan energi panas. Temperatur harus benar-benar

terkendali dengan sangat hati-hati agar proses atomisasinya sempurna.

Biasanya temperatur dinaikkan secara bertahap, untuk menguapkan dan

sekaligus mendisosiasikan senyawa yang dianalisis. Bila ditinjau dari

sumber radiasi, haruslah bersifat sumber yang kontinyu. Di samping itu

sistem dengan penguraian optis yang sempurna diperlukan untuk

memperoleh sumber sinar dengan garis absorpsi yang semonokromator

mungkin.

Seperangkat sumber yang dapat memberikan garis emisi yang

tajam dari suatu unsur yang spesifik tertentu dikenal sebagai lampu pijar

hallow cathode. Dengan pemberiaan tegangan pada arus tertentu, logam

mulai memijar, dan atom-atom logam katodenya akan teruapkan dengan

pemercikkan. Atom akan tereksitasi kemudian mengemisikan radiasi

pada panjang gelombang tertentu.

Aplikasi pada bidang pangan misalnya pada penentuan elemen mineral

kalsium dan besi (Ca dan Fe) pada rumput laut menurut Slamet dkk.,

24

(1990) dengan urutan kerja sebagai berikut: rumput laut kering

ditambah dengan 10 ml asam nitrat pekat dan dibiarkan selama

semalam. Dipanaskan hingga volume cairannya menjadi 3 ml.

Larutan ditambah dengan 2 ml larutan asam perklorat pekat, dan

dipanaskan hingga larutan menjadi putih jernih, kemudian diencerkan

dengan akuades sampai 100 ml. Larutan yang diperoleh sebagai

larutan induk. Larutan siap diukur kadar mineralnya (Ca dan Fe) dengan

AAS. Elemen mineral fosfor (P) dianalisis dengan menggunakan

UV-Vis spektrofotometer (Slamet dkk., 1990). Larutan induk

sebanyak 1 ml diencerkan menjadi 25 ml. Sebanyak 5 ml larutan hasil

pengenceran ditambah dengan 2 ml reagen ammonium molibdat dan

0,5 ml aminonafthol sulfonat, kemudian digojog dengan vortex.

Larutan siap untuk dianalisis kadar fosfornya dengan

spektrofotometer pada panjang gelombang 410 nm. Membuat

standard fosfor dengan konsentrasi 0,004; 0,008; 0,016; 0,02 mg/ml

( 4; 8; 12; 16; 20 ppm).

25

DAFTAR PUSTAKA

Moraes, Luciene Gonçalves Palmeira. 2008. Infrared spectroscopy: a tool for determination of the degree of conversion in dental composites. Journal of Applied Science. Vol. 16 No. 2

Budi, Esmar. 2011. Kaidah Difraksi Sinar X dalam Analisis Struktur Kristal KBr. Vol. XI No. 1. Jurnal Fisika dan Aplikasinya. Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan lam. Universitas Negeri Jakarta.

Khopkar, S.M., 2003, Konsep Dasar Kimia Analitik, 296-311, UI-Press, Jakarta.

Sastrohamidjojo, H., 1994, Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (Nuclear Magnetik Resonase, NMR), Liberti, Yogyakarta.

Herowati rina. 2005. Spektroskopi H-NMR. Diakses dari: http://rinaherowati.wordpress.com.

26