KELOMPOK 5Spektrometer Massa

Annis Isnaeni N. R.Ilma Inaroh Azizah

Karomah KhildaMuhamad Reza R.

Pengertian Spektroskopi Massa

Spektroskopi massa adalah suatu metode analisis instrumen yang dipakai untuk identifikasi dan penentuan struktur dari komponen sampel dengan cara menunjukan massa relatif dari molekul komponen dan massa relatif hasil pecahannya.

Spektroskopi massa adalah suatu metode untuk mendapatkan berat molekul dengan cara mencari perbandingan massa terhadap muatan dari ion yang muatannya diketahui dengan mengukur jari-jari orbit melingkarnya dalam medan magnetik seragam.

Pengertian Spektrometer MassaSpektrometer massa adalah alat atau instrumen yang digunakan untuk menentukan struktur kimia dari molekul organik berdasarkan perhitungan massa dari molekul tersebut serta pola fragmentasinya

Spektometer massa adalah suatu instrumen yang dapat menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya

PRINSIP DASAR

“Pengubahan komponen cuplikan menjadi ion-ion gas dan memisahkannya

berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e)”

Prinsip Dasar

Metode spektroskopi massa didasarkan pada pengubahan komponen cuplikan menjadi ion– ion gas dan memisahkannya berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e)

Sinar e- M M M+ + 2e- 50 – 100 ev Gas Netral

Ion – ion kecil

Pengukuran Spektrum (m/e)

INSTRUMENTASISistem

Pemasukkan Sampel

Sumber Ion

Penganalisis Masa

Detektor

Pengolahan Data

Diagram Instrumen Spektrometer Massa

Tidak seperti kebanyakan spektrometer optik, spektrometer massa memerlukan sistem vakum rumit untuk mempertahankan tekanan rendah di semua komponen kecuali prosesor sinyal dan pembacaan.

Ciri khusus: semua komponen sebelum detektor bertekanan rendah (10-4-10-8 torr)

Instrumentasi

Tujuan dari sistem masukan adalah untuk memasukkan sejumlah mikro sampel ke dalam sumber ion.

Sistem Pemasukan Sampel

Mengubah komponen cuplikan menjadi partikel bermuatan.

Pemecahan molekul analit kadang-kadang menghasilkan spektrum partikel bermuatan dengan m/e yang berbeda.

Keluaran dari sumber ion adalah partikel positif (paling umum) atau negatif ion gas yang kemudian dipercepat ke analyzer massa

Sumber Ion

Jenis-Jenis proses Ionisasi

1. Elekton Impact Ionisation (EI)2. Chemical Ionisation (CI)3. Fast atom bombardement ionization

(FAB)4. Field Ionisation (FI) dan Field desorption

(FD)

Elektron Impact Ionisasi (EI)1. Merupakan proses ionisasi

standar pada spektroskopi massa.

2. Sumber elektronnya dari kawat tungsten.

3. Terjadi fragmentasi yang banyak

Chemical Ionisation

Digunakan pereaksi kimia untuk proses ionisasi sampel.

Fast Atom Bombardement Ionization (FAB)

Menggunakan pancaran atom argon atom xenon berenergi tinggi yang ditembakkan alat penembak khusus.Sangat efektif untuk analisis zat organik yang thermolabil.

Field Ionization dan Field Desorption

Prinsipnya untuk ionisasi molekul sampel memakai induksi medan listrik bertegangan tinggi.FI untuk sampel berbentuk gasFD untuk sampel berbentuk gas cair atau padat.

Alat pendispersi yang berfungsi sama seperti prisma. Fungsi analyzer massa sama dengan monokromator dalam spektrometer optik.

Penyebaran tergantung pada massa untuk mengisi rasio ion analit bukan pada panjang gelombang foton.

Analisis massa memisahkan ion sesuai dengan massa terhadap pebandingan muatannya.

Dispersi ini didasarkan pada massa partikel-partikel bermuatan.

Penganilisis Massa

Seperti spektrometer optik, spektrometer massa berisi transduser yang mengubah sinar ion menjadi sinyal listrik yang kemudian dapat diproses, disimpan dalam memori komputer, dan ditampilkan atau disimpan.

Detektor

Multiplier elektron digunakan untuk mendeteksi keberadaan sinyal ion yang muncul dari analisa massa spektrometer massa. Ini pada dasarnya adalah 'mata' dari instrumen.

Tugas multiplier elektron adalah untuk mendeteksi setiap ion massa yang dipilih melewati filter massa.

Elekton Multiplier

Prinsip Kerja

Prinsip kerja Mass Spectrometer adalah pembelokan partikel bermuatan dalam medan magnet.

Prinsip Kerja Sampel dalam bentuk gas yang ditembaki

berkas elektron berenergi tinggi menyebabkan atom-atom molekul sampel berionisasi menjadi ion positif. Ion positif kemudian dipercepat oleh suatu beda potensial dan diarahkan ke dalam suatu medan magnet melalui suatu celah sempit. Di dalam medan magnet, ion-ion tersebut akan mengalami pembelokan.

Diagram lengkap spektrometer massa:

Tahapan yang berlangsung pada spektometri massa

Ionisasi

Percepatan

Pembelokkan

Pendeteksian

Proses Ionisasi 1.Merupakan peristiwa

pembentukan ion-ion.2.Terjadi diantara filamen dan

anoda yaitu saat pada proses penembakan gas sample.

Elektron hanya lewat sajaElektron menempel pada molekulElektron menyeret sesuatu dari molekul

Ionisasi

Atom di-ionisasi supaya terbentuk ion positif.

Cont’d Pembelokan ion-ion tersebut bergantung

pada:◦ Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion.

Makin besar potensial listrik yang digunakan, makin besar kecepatan ion dan makin kecil pembelokan.

◦ Kuat medan magnet. Makin kuat medan magnet, makin besar pembelokan.

◦ Massa partikel ion. Makin besar massa partikel, makin kecil pembelokan.

◦ Muatan partikel. Makin besar muatan, makin besar pembelokan.

Kegunaan

1. Spektroskopi massa dapat memberi informasi kualitatif dan kuantitatif tentang susunan atom dan molekul zat-zat organik dan anorganik

2. Bersama dengan spektrum IR dan NMR, spektroskopi massa dapat digunakan untuk menentukan bangun molekul senyawa organik

3. Dapat menentukan berat molekul senyawa

Interpretasi spektra massa

Jenis puncak

Puncak Ion Molekul (M+) : m/z sesuai dengan Mr molekul netral, paling kanan.

Puncak utama (base peak): puncak tertinggi, intensitas 100, m/z < Mr senyawa asli.

Puncak isotop: m/z > m/z ion utama/molekul. intensitasnya tergantung jumlah relatif di

alam.

Spektrum massa adalah suatu plot antara kelimpahan relatif terhadap m/z.

Cara Menentukan Spektra Massa Mencari puncak ion molekul Menghitung rumus molekul Menghitung jumlah cincin dan ikatan

rangkap Perkirakan struktur molekul

1.Mencari puncak ion molekul

Puncak ion molekul merupakan puncak yang paling tinggi dalam spektrum. Angka nominal berat molekul akan genap jika senyawa tersusun atas atom-atom C, H, O, S, Si. Angka ganjil hanya akan terjadi jika suatu senyawa mengandung unsur N. Perhatikan spektrum massa vanilin berikut ini. Vanilin tidak mempunyai  unsur N. Maka dari itu, vanilin mempunyai m/z genap, yaitu 152

Spektrum massa vanilin dengan m/z = 152

2. Menghitung rumus molekul Banyak unsur kimia yang mempunyai isotop. Isotop sangat berguna untuk menelusuri asal usul puncak. Penjabaran isotop dalam spektrum massa adalah:12C = 98,89 %13C = 1,1 %

3. Menghitung jumlah cincin dan ikatan rangkapUntuk suatu senyawa dengan rumus CxHyNzOn, maka jumlah cincin dan ikatan rangkapnya adalah = x - (1/2)y + (1/2)z + 1

4. Perkirakan struktur molekul

Struktur molekul dapat diketahui dari kelimpahan dan m/z masing-masing fragmen.

Kelimpahan Isotop

Massa dan kelimpahan beberapa isotop di alam adalah penting dalam spektrometri massa.

Isotop kontribusi (%)

Isotop Kontribusi(%)

Isotop Kontribusi(%)

C12 98,89 C13 1,11

H1 99,99 H2 0,01*

N14 99,64 N15 0,36*

O16 99,76 O17 0,04* O18 0,20*

Cl35 75,53 Cl37 24,47

I127 100

F19 100

Br79 50,52 Br81

S32 95,02 S33 0,75 S34 4,22

* diabaikan

Contoh

Jika dalam satu molekul terdapat dua atom Cl, bagaimana jumlah dan intensitas puncaknya ?

penyelesaian

Puncak ion molekul metilen klorida terjadi pada m/z = 84

Isotop Metilen Klorida

Isotop yang paling stabil adalah 12C 1H2 35Cl2 = 84

Isotop

• Puncak ion molekul : 16• Base line : 17• Puncak isotop :

Kelimpahan di alam : isotop 12C 1H4

Spektrum Massa Metana

• Puncak ion molekul : 16• Base line : 17• Puncak isotop :

Kelimpahan di alam : isotop 12C 1H4

Spektrum Massa 2-kloro propana

Spektrum Massa dengan klorin

=>

Spektrum Massa dengan Bromin

=>

Spektrum Massa dengan Sulfur

=>

Spektrum Massa dengan Benzena

Molecules with Heteroatoms

Isotopes: present in their usual abundance. Hydrocarbons contain 1.1% C-13, so there

will be a small M+1 peak. If Br is present, M+2 is equal to M+. If Cl is present, M+2 is one-third of M+. If iodine is present, peak at 127, large gap. If N is present, M+ will be an odd number. If S is present, M+2 will be 4% of M+. =>