laporan 4 ka

KARAKTERISASI GUGUS FUNGSI DENGAN

SPEKTROMETER INFRA MERAH

1 Tujuan Percobaan

Menentukan apakah spektrometer infra merah yang dipakai masih layak

dipergunakan atau tidak.

Menentukan gugus fungsi yang terdapat di dalam senyawa asam salisilat.

Membandingkan hasil spektrometri infra merah dengan teknik nujol mull dan teknik

pellet KBr.

2 Teori Dasar

Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang

mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah

panjang gelombang 0,75–1.000 μm atau pada bilangan gelombang 13.000–10 cm-1

dengan menggunakan suatu alat yaitu Spektrofotometer Inframerah.

Metode ini banyak digunakan pada laboratorium analisis industri dan

laboratorium riset karena dapat memberikan informasi yang berguna untuk analisis

kualitatif dan kuantitatif, serta membantu penerapan rumus bangun suatu senyawa.

Pada era modern ini, radiasi

inframerah digolongkan atas 4

(empat) daerah, yaitu : No.

Daerah

Inframerah

Panjang

Gelombang (λ)

dalam μm

Bilangan

Gelombang

dalam cm-1

Frekuensi (Hz)

1. Dekat 0,78 – 2,5 13.000 – 4.000 3,8 – 1,2

(1014)

2. Pertengahan 2,5 – 50 4.000 – 200 1,2 – 0,06

(1014)

3. Jauh 50 – 1000 200 – 10 6,0 – 0,3

(1012)

4. Untuk analisis 2,5 – 15 4.000 – 670 1,2 – 0,2

Bangkit Dana Setiawan/13011089Laporan Kimia Analitik Modul IV- Karakterisasi Gugus Fungsi Dengan Spektrometer Infra Merah

instrumen (1014)

Teori Radiasi Inframerah

Konsep radiasi inframerah pertama kali diajukan oleh Sir William Herschel

(1800) melalui percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma. Ternyata

pada daerah sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan temperatur tertinggi

yang berarti pada daerah panjang gelombang radiasi tersebut banyak kalori (energi

tinggi). Daerah spektrum tersebut yang dikenal sebagai infrared (IR, di seberang atau di

luar merah).

Supaya terjadi peresapan radiasi inframerah, maka ada beberapa hal yang perlu

dipenuhi, yaitu :

1) Absorpsi terhadap radiasi inframerah dapat menyebabkan eksitasi molekul ke tingkat

energi vibrasi yang lebih tinggi dan besarnya absorbsi adalah terkuantitasi

2) Vibrasi yang normal mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi radiasi

elektromagnetik yang diserap

3) Proses absorpsi (spektra IR) hanya dapat terjadi apabila terdapat perubahan baik nilai

maupun arah dari momen dua kutub ikatan

Spektrum peresapan IR merupakan perubahan simultan dari energi vibrasi dan energi rotasi

dari suatu molekul. Kebanyakan molekul organik cukup besar sehingga spektrum

peresapannya kompleks. Konsep dasar dari spektra vibrasi dapat diterangkan dengan

menggunakan molekul sederhana yang terdiri dari dua atom dengan ikatan kovalen.

Hal–hal yang dapat mempengaruhi jumlah resapan maksimum secara teoritis adalah :

1. Frekuensi vibrasi fundamental jatuh di luar daerah 2,5–15 μm

2. Resapan terlalu lemah untuk diamati

3. Beberapa resapan sangat berdekatan hingga tampak menjadi satu

4. Beberapa resapan dari molekul yang sangat simetris, jatuh pada frekuensi yang sama

5. Vibrasi yang terjadi tidak mengakibatkan terjadinya perubahan dipole moment dari

molekul

Iii. Macam – Macam Vibrasi

1. Vibrasi Regangan (Streching)


Dalam vibrasi ini, 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:

a. Regangan Simetri, yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan searah dalam satubidang

datar.

b. Regangan Asimetri, yaitu unit struktur bergerak bersamaan dan tidak searah tetapi masih

dalam satu bidang datar.

2. Vibrasi Bengkokan (Bending)

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 :

a. Vibrasi Goyangan (Rocking), unit struktur bergerak mengayun asimetri tetapi masih dalam

bidang datar

b. Vibrasi Guntingan (Scissoring), unit struktur bergerak mengayun simetri dan masih dalam

bidang datar

c. Vibrasi Kibasan (Wagging), unit struktur bergerak mengibas keluar dari bidang datar

d. Vibrasi Pelintiran (Twisting), unit struktur berputar mengelilingi ikatan yang

menghubungkan dengan molekul induk dan berada di dalam bidang datar


3 Cara Kerja

Pertama, spektra IR untuk blangko (udara kosong) dibuat sebagai referensi

munculnya puncak puncak yang tidak diharapkan di spektra IR yang dianalisis.

Kemudian, 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 yang

telah didapat dari literatur. Kemudian kita cari persen penyimpangan bilangan

gelombang dari percobaan dan literatur. Kelayakan spektrometer IR ditentukan dari

persen penyimpangan rata-rata tersebut. Jika persen penyimpangan > 1% maka

spektrometer IR tersebut sudah tidak layak pakai.

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 1 milligram untuk asam salisilat dan sepuluh milligram untuk

KBr. Perbandingan jumlah asam salisilat dan KBr harus 1:10. 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 supaya bentuknya menjadi seperti tablet. Pellet

yang terbentuk kemudian dimasukkan ke dalam spektrometer infra merah dan dibuat

spektranya. Kemudian kita mencatat semua nilai bilangan gelombang puncak-

puncaknya.


Spekta IR dari nujol mull dibuat dengan cara nujol mull diteteskan dan dioleskan

pada suatu plat. Plat itu dimasukkan ke spektrometer dan dibuat spektra’nya. Dan kita

catat semua bilangan gelombang puncak-puncak dari Spektra IR nujol mull.

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, dan kita

catat semua bilangan gelombang puncak-puncaknya.

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).

4 Data Pengamatan

Blank


50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

0

15

30

45

60

75

90

105

120

135

E

Fil

Film Polistiren

KBr+Asam salisilat


50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

-30

-15

0

15

30

45

60

75

90

105

%T

4050.51

4035.08

3101.54

3080.32

3059.10

3022.45

2999.31

2929.87

2916.37 2848.86

2781.35

2630.91

1942.32

1869.02

1801.51 1745.58

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

1002.98

979.84

964.41 943.19

906.54

840.96

756.10

704.02

694.37

667.37

621.08

540.07

451.34

403.12

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

-15

0

15

30

45

60

75

90

105

%T

3523.95

3238.48

3059.10

3005.10

2918.30

2860.43

2721.56

2594.26

2565.33

2534.46

2360.87

1662.64

1608.63 1577.77

1481.33

1442.75

1382.96

1325.10

1301.95

1292.31

1249.87

1242.16

1209.37

1190.08

1153.43

1087.85

1029.99

979.84

964.41

893.04

869.90

852.54

785.03

758.02

752.24

698.23

657.73

567.07

532.35

464.84

KBrAssalislt

Nujol mull

Nujol mull + Asam Salisilat


50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

-15

0

15

30

45

60

75

90

105

%T

3369.64

2953.02

2924.09

2852.72

1710.86

1460.11

1377.17

1305.81

1163.08 970.19

723.31

401.19

Nujol

50075010001250150017502000250030003500400045001/cm

0

15

30

45

60

75

90

105

%T

3228.84

3188.33

3169.04

3111.18

2951.09

2922.16

2852.72

2721.56

2675.27

2590.40

2567.25

2532.54

2387.87

2355.08

1668.43

1658.78

1612.49

1579.70

1483.26

1460.11

1377.17

1325.10

1296.16

1246.02

1209.37

1188.15

1155.36

1089.78

1029.99

993.34

964.41

891.11 867.97

852.54

785.03

758.02

696.30

659.66

567.07

532.35

464.84

401.19

NujolASa

5 Pengolahan Data

No Bil. Gelombang

Standar 1/0

Bil. Gelombang

terukur 1/

%Penyimpangan

|

1λ0

−1λ

1λ0

|´ 100%

1 3061 3059.1 0.062071

2 2850.7 2848.86 0.064546

3 1601.4 1600.92 0.029974

4 1583.1 1581.63 0.092856

5 1601.4 1600.92 0.029974

6 1583.1 1581.67 0.092856

7 1181.4 1180.44 0.08126

8 1154.3 1153.43 0.07537

9 1069.1 1068.56 0.05051

10 1028 1028.06 0.005837

11 906.7 906.54 0.017646

%Penyimpangan rata-rata Spektra Infra Merah Polistirene 0.054809

Daerah serapan (cm-1)

Gugus Fungsi

Nama Gugus Fungsi

Nujol Mull As-Salisilat – Nujol Mull

As-Salisilat – KBr

2850-29601350-1470

C-H alkana 2924,02

1450,111377,17

2951,092922,162852,721460,111377,17

2918,32860,431442,751382,96

3020-3080675-870

C-H alkena 727,16 854,47781,17759,95696,30

3059,10860,25783,10758,02696,30

3000-3100675-870

C-H aromatik 727,16 854,47781,17759,95696,30

3059,103007,02860,25783,10758,02696,30

3300 C-H alkuna - - -1640-1680 C=C alkena - 1668,43

1658,781662,64

1500-1600 C=C aromatik (cincin)

- 1579,70 1577,77

1080-1300 C-O AlkoholEter

1163.02 1296,161246,02

1292,311249,87


asam karboksilat

ester

1209,371188,151155,361089,78

1209,371190,081153,431087,85

1690-1760 C=O AldehidaKetonasam

karboksilatester

1710,86 - -

3610-3640 O-H alkoholfenol

(monomer)

- - -

2000-3600 O-H Alkoholfenol (ikatan Hidrogen)

3369,642963,022924,092862,72

3328,043188,333111,182951,092922,162852,722721,562675,272592,402532,542387,872355,08

3523,853238,483059,13005,12918,32860,482721,562594,262565,332534,462360,87

3000-3600 O-H asam karboksilat

3369,64 3328,043188,333111,18

3523,853238,483059,13005,1

3310-3500 N-H amina 3369,64 3328,04 -1180-1360 C-N amina 1305,81 1296,16

1246,021209,371325,1

1292,311249,871209,371190,081301,95

1515-15601345-1385

-NO2 nitro 1377,17 1377,17 1382,96

6 Analisis dan Pembahasan

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. Blangko juga digunakan sebagai kalibrasi darai FTIR (“pengenolan”).

Pada 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, suhu maksimumnya adalah 90oC.

Berdasarkan hasil perhitungan, penyimpangan rata-rata spektra infra merah polistirene

adalah sebesar 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.

KBr hanya sebagai pendispersi dari Asam Salisilat. 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, jadi puncak yang muncul pada spektra asam salisilat – KBr

hanyalah milik asam salisilat. KBr juga berfungsi untuk menguatkan pellet, karena jika

pellet hanya berisi asama salisilat, pellet tidak akan jadi secara sempurna, karena sifat

asam salisilat yang rapuh. Beda halnya dengan spektrofotometri dengan menggunakan

nujol mull. Jika kita melihat spektra yang dihasilkan, maka kita bisa melihat bahwa nujol

mull ikut menciptakan bilangan gelombang pada puncak spektra. Itulah sebabnya, kita

juga perlu menganalisis spektra nujol mull tanpa asam salisilat, agar kita tahu puncak

murni yang berasal dari asam salisilat dengan teknik nujol mull. Inilah yang

menyebabkan teknik pellet KBr lebih baik dari 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 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 literatur, gugus fungsi yang ada di dalam asam salisilat adalah alcohol,

asam karboksilat, cincin benzene, alkena, dan alkuna. Dan hasil percobaan dengan

menggunakan FTIR menunjukkan hasil yang sama dari literatur. Ini berarti bahwa

pengukuran yang dilakukan dengan metode spektrometri infra merah ini cukup akurat.

Adapun bentuk molekul dari asam salisilat adalah sebagai berikut: .

Penghalusan 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, penghalusan juga dilakukan agar kedua zat yang

dihaluskan 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.


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

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.

Gugus fungsi yang ada di dalam asam salisilat adalah alkana, alkena, alkohol, dan

asam karboksilat.

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 Pustaka

Harvey, David. 2000. Chemistry: Modern Analitycal Chemistry First Edition. Page 388-

409.

http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_salisilat diakses pada tanggal 1 Oktober 2012 pukul 22.00

WIB

http://id.wikipedia.org/wiki/Polistirena diakses pada tanggal 1 Oktober 2012 pukul 22.00

WIB

http://haska.org/2012/09/21/ftir-spektrofotometer-infra-merah-transformasi-fourier/ diakses

pada tanggal 30 september 2012 pukul 22.00 WIB


http://haska.org/2012/09/21/ftir-spektrofotometer-infra-merah-transformasi-fourier/

http://id.wikipedia.org/wiki/Polistirena

http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_salisilat

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_analisis/spektrofotometri_infra_

merah/comment-page-1/ diakses pada tanggal 30 september 2012 pukul 22.00 WIB

9 Lampiran

Tabel Daerah Serapan Nilai Gelombang, Gugus Fungsi, dan Namanya

Daerah serapan (cm-1) Gugus Fungsi Nama Gugus Fungsi2850-29601350-1470

C-H alkana

3020-3080675-870

C-H alkena

3000-3100675-870

C-H aromatik

3300 C-H alkuna1640-1680 C=C alkena1500-1600 C=C aromatik (cincin)

1080-1300 C-O

AlkoholEter

asam karboksilatester

1690-1760 C=O

AldehidaKeton

asam karboksilatester

3610-3640 O-Halkohol

fenol(monomer)

2000-3600 O-HAlkohol

fenol (ikatan Hidrogen)3000-3600 O-H asam karboksilat3310-3500 N-H amina1180-1360 C-N amina1515-15601345-1385

-NO2 nitro


http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_analisis/spektrofotometri_infra_%20merah/comment-page-1/

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_analisis/spektrofotometri_infra_%20merah/comment-page-1/

laporan 4 ka

Documents