lap or an 3

LAPORAN PRAKTIKUM KI-2122 KIMIA ANALITIK SEMESTER I 2009/2010 KARAKTERISASI GUGUS FUNGSI DENGAN SPEKTROMETER INFRA MERAHNama NIM Kelompok Tanggal Praktikum Tanggal Pengumpulan Nama Asisten : Primandaru Widjaya : 13008104 : E / Shift Siang : 4 November 2009 : 11 November 2009 : Samsiar / 10506002 Mela / 10506086

LABORATORIUM KIMIA ANALITIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG BANDUNG 2009

KARAKTERISASI GUGUS FUNGSI DENGAN SPEKTROMETER INFRA MERAH1 Tujuan Percobaan Menentukan gugus fungsi yang terdapat di dalam senyawa asam salisilat. Menentukan apakah spektrometer infra merah yang dipakai masih layak dipergunakan atau tidak. Membandingkan hasil spektrometri infra merah dengan teknik nujol mull dan teknik pellet KBr.

2

Teori DasarSpektrofotometri 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 m 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. Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan spektrum dari berbagai panjang gelombang. Berdasarkan pembagian daerah panjang gelombang, sinar infra merah dibagi atas tiga daerah, yaitu daerah infra merah dekat, daerah infra merah pertengahan, dan daerah infra merah jauh. Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya terjadi peristiwa vibrasi. Hal ini bergantung pada atom-atom dan kekuatan ikatan yang menghubungkannya. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul Primandaru Widjaya / 13008104 Laporan Praktikum V Kimia Analitik Modul IV Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah

1

tertentu dan biasanya disebut vibrasi finger print. Vibrasi molekul dapat digolongkan atas dua golongan besar, yaitu vibrasi regangan (stretching) dan vibrasi bengkokan (bending). Dalam vibrasi regangan, atom bergerak terus sepanjang ikatan yang menghubungkannya sehingga akan terjadi perubahan jarak antara keduanya, walaupun sudut ikatan tidak berubah. Vibrasi regangan ada dua macam, yaitu Regangan Simetri (unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satu bidang datar) dan Regangan Asimetri (unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih dalam satu bidang datar). Jika sistem tiga atom merupakan bagian dari sebuah molekul yang lebih besar, maka dapat menimbulkan vibrasi bengkokan atau vibrasi deformasi yang mempengaruhi osilasi atom atau molekul secara keseluruhan. Vibrasi bengkokan ini terbagi menjadi empat jenis, yaitu Vibrasi Goyangan (Rocking - unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam bidang datar), Vibrasi Guntingan (Scissoring - unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam bidang datar), Vibrasi Kibasan (Wagging - unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar), dan Vibrasi Pelintiran (Twisting - unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar).

3

Cara KerjaPertama, spektra IR untuk blangko (udara kosong) dibuat sebagai referensi munculnya puncak puncak yang tidak diharapkan di spektra IR yang dianalisis. Spektra IR polistirene standar dibuat, kemudian nilai-nilai bilangan gelombang yang menimbulkan puncak dicatat. Nilai-nilai bilangan gelombang yang menimbulkan puncak tersebut dibandingkan dengan bilangan gelombang dari data

Primandaru Widjaya / 13008104 Laporan Praktikum V Kimia Analitik Modul IV Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah

2

literatur. Persen penyimpangan nilai bilangan gelombang dihitung dan dirata-rata. Kelayakan spektrometer IR ditentukan dari persen penyimpangan rata-rata tersebut. Spekta IR dari nujol mull dibuat dengan cara nujol mull diteteskan dan dioleskan pada suatu plat. Plat itu dimasukkan ke spektrometer dan dibuat spektranya. Selanjutnya, spektra IR asam salisilat dalam nujol mull dibuat. Asam salisilat digerus bersama beberapa tetes nujol mull sampai terbentuk seperti suatu pasta. Perbandingan antara asam salisilat dan nujol mull adalah setiap 5 mg asam salisilat, diperlukan minyak nujol mull sebanyak dua tetes. Setelah terbentuk suatu bahan seperti pasta yang homogen, campuran tersebut dioleskan pada suatu plat (sel windows) dan kemudian dibuat spektranya dengan menggunakan spektrometer infra merah. Setelah itu, spektra asam salisilat dalam pellet KBr dibuat. Asam salisilat digerus dengan KBr sampai homogen dan merupakan serbuk halus. Asam salisilat dan KBr yang digunakan adalah sekitar tiga milligram untuk asam salisilat dan tiga puluh milligram untuk KBr. Setelah homogen, diambil sejumlah serbuk tersebut yang kemudian dimasukkan ke dalam alat yang berfungsi untuk membuat pellet. Di dalam alat tersebut, serbuk asam salisilat-KBr diberi tekanan dengan gaya sekitar seratus ribu kiloNewton. Pellet yang terbentuk kemudian dimasukkan ke dalam spektrometer infra merah dan dibuat spektranya. Setelah semua spektra terbentuk, spektra tersebut dianalisis dan dicocokkan dengan data dari literatur. Setiap gugus fungsi (ikatan) di dalam suatu molekul mempunyai tingkatan energi vibrasi dan rotasi yang berbeda, oleh karena itu, gugus fungsi ditentukan dari nilai bilangan gelombang yang terserap oleh ikatan tersebut. Nilai bilangan gelombang yang terserap ditentukan dari puncak yang

mengidentifikasikan adanya % Transmittan yang bernilai kecil (Absorbansi bernilai cukup besar).


3

4

Data PengamatanBlangko500 1/cm 160 140 120 100 80 60 40 20


E

0

4500 4000 GC1 (2)

3500

3000

2500

2000

1750

1500

1250

1000

750

4

3080.32 3059.10 3022.45 2999.31 2929.87 2916.37 2848.86

1600.92 1581.63 1541.12 1492.90 1452.40 1371.39 1327.03 1311.59 1246.02 1224.80 1180.44 1153.43 1111.00 1068.56 1028.06

756.10 704.02 694.37 667.37 621.08 540.07 449.41 403.12

Primandaru Widjaya / 13008104 Laporan Praktikum V Kimia Analitik Modul IV Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah%T -15 90 75 60 45 30 15 0

Spektra IR Polistirene

54500 PS 4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 1/cm

4249.18 4206.75 4035.08

3159.40 3101.54

2717.70 2686.84 2671.41 2630.91 2601.97 2580.76 2544.11 2513.25 2337.72 2308.79 1942.32 1869.02 1801.51 1772.58 1745.58 1664.57

1002.98 979.84 964.41 943.19 906.54 840.96

Spektra IR Nujol Mull / Parafin500 1/cm 30 15 0 4500 4000 Parafin 105 %T 3500 60 45 3000 2500 2000 17502922.16 2856.58 401.19


90

75

1500

12501458.18 1375.25

10001305.81 1712.79 2723.49 1161.15 3379.29

750

727.16

6

2951.09 2924.09 2854.65 2723.49 2677.20 2592.33 2534.46

Primandaru Widjaya / 13008104 Laporan Praktikum V Kimia Analitik Modul IV Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah97.5 82.5 67.5 52.5 37.5 90 75 60 %T 45

Spektra IR Asam Salisilat di dalam Nujol Mull

74500 4000 3500 Nujol mull asam slt 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 1/cm

3232.70 3192.19 3169.04

1662.64 1610.56 1577.77 1462.04 1448.54 1379.10 1325.10 1294.24 1246.02 1209.37 1190.08 1153.43 1087.85 1029.99 999.13 966.34 891.11 854.47 781.17 759.95 696.30 657.73 532.35 462.92 401.19

1658.78 1610.56 1575.84 1479.40 1440.83 1382.96 1296.16 1246.02 1207.44 1151.50 1089.78 1028.06 999.13 964.41 891.11 860.25 783.10 758.02 696.30 657.73 569.00 530.42 460.99 401.19

Primandaru Widjaya / 13008104 Laporan Praktikum V Kimia Analitik Modul IV Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah90 75 60 45 30 105 %T 15 0

Spektra IR Asam Salisilat dengan Pellet KBr

84500 4000 Kbr asam slt 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 1/cm

3236.55 3059.10 3007.02 2920.23 2858.51 2719.63 2594.26 2534.46 2380.16 2171.85 2088.91

5

Pengolahan Data%Penyimpangan

No

Bil. Gelombang Standar 1/0

Bil. Gelombang terukur 1/

1

0 1

1

100 %

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

3061 2850.7 1601.4 1583.1 1601.4 1583.1 1181.4 1154.3 1069.1 1028 906.7

3059.1 2848.86 1600.92 1581.63 1600.92 1581.63 1180.44 1153.43 1068.56 1028.06 906.54

0.062071 0.064546 0.029974 0.092856 0.029974 0.092856 0.08126 0.07537 0.05051 0.005837 0.017646 0.054809

%Penyimpangan rata-rata Spektra Infra Merah Polistirene

Daerah serapan (cm-1)

Gugus Fungsi

Nama Gugus Fungsi

Nujol Mull 2922,16 2856,58 1458,18 1375,25

2850-2960 1350-1470

C-H

alkana

As-Salisilat Nujol Mull 2951,09 2924,09 2854,65 1462,04 1448,54 1379,10 854,47 781,17 759,95 696,30 854,47 781,17 759,95 696,30 1662,64 1577,77

As-Salisilat KBr 2920,23 2858,51 1440,83 1382,96 3059,10 860,25 783,10 758,02 696,30 3059,10 3007,02 860,25 783,10 758,02 696,30 1658,78 1575,84

3020-3080 675-870

C-H

alkena

727,16

3000-3100 675-870

C-H

aromatik

727,16

3300 1640-1680 1500-1600

C-H C=C C=C

alkuna alkena aromatik

-


9

(cincin) Alkohol Eter asam karboksilat ester Aldehida Keton asam karboksilat ester alkohol fenol (monomer) 1294,24 1246,02 1209,37 1190,08 1153,43 1087,85 1296,16 1246,02 1207,44 1151,50 1089,78

1080-1300

C-O

-

1690-1760

C=O

1712,79

-

-

3610-3640

O-H

-

3232,70 3192,19 3169,04 2951,09 2924,09 2854,65 2723,49 2677,20 2592,33 2534,46 3232,70 3192,19 3169,04 1325,10 1294,24 1246,02 1209,37 1190,08 1379,10

3236,55 3059,10 3007,02 2920,23 2858,51 2719,63 2594,26 2534,46 2380,16 2171,85 2088,91 3236,55 3059,10 3007,02 1296,16 1246,02 1207,44 1151,50 1382,96

2000-3600

O-H

Alkohol fenol (ikatan Hidrogen)

2922,16 2856,58 3379,29 2723,49

3000-3600 3310-3500

O-H N-H

asam karboksilat amina

3379,29 3379,29

1180-1360

C-N

amina

1305,81

1515-1560 1345-1385

-NO2

nitro

1375,25

6

Analisis dan PembahasanPada percobaan ini, polistirene digunakan untuk menentukan kelayakan spektrometer Infra Merah. Polistirene mempunyai kestabilan yang cukup tinggi. Bentuk molekulnya tidak mudah berubah apabila terjadi perubahan lingkungan di sekitarnya, misalnya adanya peningkatan suhu yang tidak ekstrim tidak mengubah bentuk molekul dan ikatan-ikatan yang ada di dalam polistirene. Berdasarkan hasil perhitungan, penyimpangan rata-rata spektra infra merah polistirene adalah sebesar


10

0,054%. Suatu spektrometer infra merah dikatakan layak digunakan jika penyimpangan rata-ratanya kurang dari 1%. Karena penyimpangan spektra infra merah yang dihasilkan oleh spektrometer infra merah di Gedung Kimia Institut Teknologi Bandung adalah 0,054%, kurang dari 1% , maka dapat disimpulkan bahwa spektrometer tersebut masih layak untuk dipergunakan. Pada percobaan ini, blangko (udara kosong) juga ikut diukur, tujuannya adalah sebagai referensi analisis. Misalnya pada percobaan yang dilakukan ditemukan puncak yang tidak diinginkan ada dan ketika dibandingkan dengan spektra blangko, ternyata puncak tersebut ada pada blangko, maka dapat disimpulkan bahwa puncak yang muncul tersebut bukanlah berasal dari senyawa yang dianalisis, melainkan berasal dari udara/blangko. Dengan kata lain, fungsi blangko adalah untuk menghilangkan pengaruh serapan yang ditemukan dari spektra sampel yang dianalisis dari serapan-serapan yang ada di udara. Tingkatan energi ikatan pada KBr tidak masuk ke dalam daerah infra merah, sehingga ketika spektrofotometri infra merah dilakukan, gugus fungsi atau ikatan ikatan yang ada di dalam KBr tidak terdeteksi sebagai suatu puncak. Beda halnya dengan spektrofotometri dengan menggunakan nujol mull. Jika kita melihat spektra yang dihasilkan, maka kita bisa melihat bahwa nujol mull ikut menyumbangkan suatu puncak puncak. Itulah sebabnya, kita juga perlu menganalisis spektra nujol mull tanpa asam salisilat. Inilah yang menyebabkan teknik pellet KBr lebih baik dari teknik nujol mull. Dengan spektra nujol mull tanpa asam salisilat, kita bisa menganalisis puncak puncak yang muncul di spektra asam salisilat dengan teknik nujol mull. Di dalam spektra asam salisilat dengan teknik nujol mull, kita bisa melihat bahwa ada beberapa kesamaan puncak dengan spektra nujol mull tanpa asam salisilat. Akhirnya, puncak itu diidentifikasi sebagai puncak yang merupakan sumbangan dari ikatan-ikatan atau gugus fungsi yang ada di dalam nujol mull dan tidak dianalisis sebagai ikatan-ikatan atau gugus fungsi dari asam salisilat. Dengan teknik nujol mull, setelah dikurangi dengan nilai-nilai bilangan gelombang dari nujol mull itu sendiri, kita bisa mendapatkan bahwa di dalam asam salisilat, terdapat beberapa gugus fungsi, yaitu alkana (ikatan tunggal antara atom C Primandaru Widjaya / 13008104 Laporan Praktikum V Kimia Analitik Modul IV Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah

11

dan C), alkena (ikatan rangkap dua antara atom C dan C), benzene, ikatan antara C dan H, asam karboksilat, dan alkohol. Dengan menggunakan teknik pellet KBr, kita bisa mendapatkan bahwa gugus fungsi atau ikatan yang ada di dalam asam salisilat adalah benzene, alkena, alkana, alcohol, dan asam karboksilat. Jika dilihat lebih lanjut, terdapat juga gugus nitro yang muncul di ketiga spektra, ini berarti bahwa gugus nitro yang teranalisis merupakan hasil dari puncak yang disebabkan oleh udara. Menurut literature, gugus fungsi yang ada di dalam asam salisilat adalah alcohol, asam karboksilat, cincin benzene, alkena, dan alkuna. Ini berarti bahwa pengukuran yang dilakukan dengan metode spektrometri infra merah ini cukup akurat. Adapun bentuk molekul dari asam salisilat adalah sebagai berikut:

. Penggerusan dilakukan untuk memperkecil ukuran molekul-molekul sehingga ketika ditembak dengan menggunakan sindar infra merah, energi dari sinar infra merah dapat diserap langsung oleh gugus fungsi dan ikatan-ikatan yang ada di dalamnya dengan mudah. Jika suatu molekul yang ukurannya besar ditembak dengan menggunakan sinar infra merah, sinar itu juga akan terhambur dan penyerapan yang terjadi tidak maksimal. Hasilnya, puncak-puncak yang dihasilkan oleh spektra infra merah juga tidak akurat. Selain itu, penggerusan juga dilakukan agar kedua zat yang digerus dapat tercampur secara merata atau homogen. Pemipihan juga dilakukan untuk suatu tujuan yang sama, yaitu agar sisi yang ditembak dengan sinar infra merah tidak terlalu tebal. Jika sisi yang ditembak dengan sinar infra merah terlalu tebal, maka sinar infra merah juga akan terhambur dengan tidak optimal. Ini menyebabkan puncak puncak yang terjadi pada spektra infra merah tidak akurat lagi. Primandaru Widjaya / 13008104 Laporan Praktikum V Kimia Analitik Modul IV Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah

12

Dalam percobaan ini, oven berfungsi sebagai alat untuk menjaga kondisi KBr tetap dalam kondisi stabil. Karena KBr merupakan zat yang bersifat higroskopis (suka air), maka penyimpanan KBr harus dilakukan di tempat yang kering. Untuk itulah digunakan oven sehingga KBr tetap kering dan terjaga kestabilannya. Secara prinsip, tingkat energi cahaya di daerah sinar infra merah sesuai dengan energi vibrasi dan rotasi dari ikatan-ikatan yang ada di dalam molekul. Apabila sinar infra merah mengenai ikatan ikatan yang ada di dalam molekul yang tingkat energinya sesuai atau sama dengan tingkat energi tersebut, maka sinar infra merah akan diserap. Karena setiap jenis ikatan mempunyai tingkat energi yang berbeda, maka nilai bilangan gelombang sinar infra merah yang diserap juga akan berbeda. Inilah yang menyebabkan spektrofotometri infra merah dapat

dipergunakan untuk menentukan gugus fungsi yang ada di dalam suatu molekul.

7

Kesimpulan Gugus fungsi yang ada di dalam asam salisilat adalah alkana, alkena, alkohol, dan asam karboksilat. Karena persen penyimpangan rata rata dari spektrometer infra merah yang ada di gedung Kimia Institut Teknologi Bandung adalah 0,054% < 1%, maka spektrometer infra merah tersebut masuk dalam kategori layak untuk digunakan. Jika spektrometri menggunakan teknik nujol mull, maka spektra dari nujol mull itu sendiri akan terdeteksi pada saat asam salisilat dianalisis. Namun jika menggunakan teknik pellet KBr, puncak yang dihasilkan adalah puncak-puncak absorbansi asam salisilat itu sendiri dan pellet KBr tidak memberikan adanya puncak tambahan seperti halnya dalam teknik nujol mull. Oleh karena itu, teknik pellet KBr lebih baik dari teknik nujol mull.

8

Daftar PustakaChristian, G.D. 1994. Analytical Chemistry 5th Edition. John Wiley and Sons, lnc. New York. Page 485-497.


13

Fessenden & Fessenden. 1994. Kimia Organik Jilid 1. Jakarta : Erlangga. Page 152. Harvey, David. 2000. Chemistry: Modern Analitycal Chemistry First Edition. Page 388-409. Jeffery, G.H. 1989. Vogels Textbook of Quantitative Chemical Analysis 5th Edition. Page 741-758. Skoog, Douglas A.et.al.1996. Fundamentals of Analytical Chemistry 7th Edition, Orlando : Saunders College Publishing Page 592-597.

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_analisis/spektrofotometri_infra_ merah/comment-page-1/ (diakses tanggal 5 November 2009 pukul 22.42)

9

LampiranTabel Daerah Serapan Nilai Gelombang, Gugus Fungsi, dan NamanyaDaerah serapan (cm-1) 2850-2960 1350-1470 3020-3080 675-870 3000-3100 675-870 3300 1640-1680 1500-1600 1080-1300 Gugus Fungsi C-H C-H C-H C-H C=C C=C C-O Nama Gugus Fungsi alkana alkena aromatik alkuna alkena aromatik (cincin) Alkohol Eter asam karboksilat ester Aldehida Keton asam karboksilat ester alkohol fenol(monomer) Alkohol fenol (ikatan Hidrogen) asam karboksilat amina

1690-1760

C=O

3610-3640 2000-3600 3000-3600 3310-3500

O-H O-H O-H N-H


14

1180-1360 1515-1560 1345-1385

C-N -NO2

amina nitro


15

lap or an 3

Documents