Docstoc

Spektroskopi

Document Sample
Spektroskopi Powered By Docstoc
					SPEKTROSKOPI
Elusidasi Struktur Molekul Organik
Oleh	   :	 Marham	Sitorus

	       	

Edisi	Pertama
	         Cetakan	Pertama,	2009

Hak	Cipta		2009	pada	penulis,
Hak	Cipta	dilindungi	undang-undang.	Dilarang	memperbanyak	atau	memindahkan	
sebagian	atau	seluruh	isi	buku	ini	dalam	bentuk	apa	pun,	secara	elektronis	maupun	
mekanis,	termasuk	memfotokopi,	merekam,	atau	dengan	teknik	perekaman	lainnya,	
tanpa	izin	tertulis	dari	penerbit.




                Candi	Gebang	Permai	Blok	R/6
                Yogyakarta	55511
                Telp.	   :	 0274-882262;	0274-4462135
                Fax.	    :	 0274-4462136
                E-mail	 :		 info@grahailmu.co.id




    Sitorus, Marham
        SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik/Marham
        Sitorus
        - Edisi Pertama-Yogyakarta; Graha Ilmu, 2009
        viii + 96 hlm, 1 Jil.: 23 cm.

        ISBN:    978-979-756-555-8




        1. Kimia                                       I. Judul
                 Kata Pengantar




      Puji	syukur	penulis	panjatkan	kehadirat	Tuhan	Yang	Maha	Esa	
karena	atas	berkat	dan	karuniaNya	penulis	dapat	menyelesaikan	buku	
Spektroskopi	 ini	 dengan	 lancar.	 Buku	 ini	 pada	 intinya	 membahas	
spektroskopi	 UV-	 Tampak,	 IR,	 H1-	 NMR	 dan	 MS	 yang	 bertujuan	
untuk	 melacak	 struktur	 (mengelusidasi)	 molekul	 organik	 baik	 yang	
Rumus	 Molekulnya	 (RM)	 	 diketahui	 maupun	 yang	 sama	 sekali	 tidak	
diketahui	 (unknown).	 Seperti	 diketahui	 untuk	 senyawa	 organik	 bila	
RMnya	diketahui	tidak	serta	merta	strukturnya	diketahui	karena	adanya	
fenomena	isomeri	yang	beragam	sehingga	penggunaan	spektroskopi	
untuk	elusidasi	adalah	hal	yang	mutlak	untuk	kimiawan	organik.
       Buku	ini	telah	mengalami	banyak	perubahan	(revisi)	dibanding	
buku	sebelumnya	terutama	penyajian	spektra-spektra	yang	otentik	dari	
bank	 spektra	 yang	 sangat	 membantu	 pembaca	 dalam	 membiasakan	
diri	untuk	menginterpretasi	spektra.	Gambar	dan	skema	instrumentasi	
dan	 beberapa	 tabel	 korelasi	 juga	 mengalami	 perubahan	 yang	 signi-
fikan sehingga juga membantu pembaca untuk mengerti prinsip dasar
kerja	 dari	 spektroskopi.	 Setiap	 Bab	 disertai	 contoh	 dan	 Soal	 Latihan	
sehingga	pembaca	akan	terbiasa	dengan	berbagai	interpretasi	spektra	
spektroskopi.		
       Revisi	Buku	ini	penulis	lakukan	pada	saat	mengikuti	program	S3	
(Doktor)	di	Program	Pasca	Sarjana	PPs	UNAND	Padang.	Terima	kasih	
yang	sebesar-besarnya	penulis	sampaikan	kepada	Bapak	DR.	Djaswir	
Darwis	 DEA	 Dosen	 Spektroskopi	 PPs	 Unand	 yang	 banyak	 membe-
rikan	masukan	dalam	penulisan	buku	ini	khususnya	sumbangan	spek-
tra,	skema	instrumentasi	dan	tabel	korelasi	yang	menghiasi	Buku	ini.
       Walapun	 penulis	 sudah	 berusaha	 semaksimal	 mungkin	 dalam	
revisinya,	tetaplah	Buku	perlu	disempurnakan	(up date),	dengan	tidak	
mengenal	 ruang	 dan	 waktu.	 Dengan	 demikian	 masukan,	 saran	 dan	
kritik	yang	konstruktif	demi	penyempurnaan	dengan	senang	hati	akan	
penulis	apresiasikan.	Semoga	Buku	ini	bermanfaat	bagi	siapa	saja	yang	
membacanya.




                                             Medan,		September	2009
                                                       Marham	Sitorus




vi                        SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
                       Daftar Isi




              .
Kata	Pengantar	........................................................................... 	        v
          .
Daftar	Isi	 .................................................................................... 	 vii
                                                .
Bab	1		Interaksi	Cahaya	dengan	Molekul	 .................................... 	                      1
      1.1	 Pendahuluan		............................................................. 	             1
      1.2		Interaksi	Cahaya	dengan	Molekul	............................... 	                        2
      1.3		Soal-Soal	Latihan	........................................................ 	             5
Bab	2		Spektroskopi	Ultra	Violet	dan	Tampak	............................. 	                        7
      2.1	 Analisis	Kuantitatif	dengan	Spektroskopi	UV-	Tampak		                                   8
      2.2	 Transisi	Elektronik	Oleh	Sinar	UV-Tampak.	................ 	                           15
                                         .
      2.3	 Aturan	Woodward-Fieser	 ........................................... 	                  18
      2.4	 Peralatan	Spekroskopi	UV-Tampak.	............................ 	                        25
      2.5	 Soal-Soal	Latihan	........................................................ 	           27
Bab	3		Spektroskopi	Infra	Merah	(IR)	........................................... 	                29
      3.1	 Perhitungan	Frekuensi	Vibrasi		................................... 	                   29
      3.2	 Ragam	Vibrasi	............................................................ 	           33
      3.3 Identifikasi Gugus Fungsional Dengan Spektra IR	....... 	                               35
                                     .
      3.4	 Interpretasi	Spektra	IR.	 ............................................... 	            37
      3.5	 Instrumen	Spektroskopi	IR	.......................................... 	                 45
        3.6		Penanganan	Sapel	...................................................... 	 46
                             .
        3.7	Soal-Soal	Latihan	........................................................ 	 47
Bab	4		Spektroskopi	Resonansi	Magnet	Inti	................................. 	               51
      4.1	 Kedudukan	Spin	Inti	................................................... 	        51
      4.2	 Spektroskopi	H1-NMR	................................................ 	           56
      4.3	 Instrumen	Spektroskopi	H1-NMR	................................ 	                 64
      4.4	 Soal-Soal	Latihan	........................................................ 	     65
Bab	5		Spektroskopi	Massa	.......................................................... 	      69
      5.1	 Dasar-Dasar	Spektroskopi	Massa	................................ 	                69
      5.2	 Proses	Fragmentasi	..................................................... 	       73
                                .
      5.3	Proses	Fragmentasi	 ..................................................... 	       76
      5.4	 Proses	Fragmentasi	Dikaitkan	dengan	
                              .
      	 	 Gugus	Fungsional	 ...................................................... 	        80
      5.5	 Peralatan	Spektroskopi	MS	......................................... 	            88
      5.6	 Soal-Soal	Latihan	........................................................ 	     89
Daftar	Pustaka	............................................................................ 	 93
Tentang	Penulis	.......................................................................... 	 95




viii                                SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
                   Interaksi Cahaya
Bab 1
                   dengan Molekul




1.1 Pendahuluan
      Spektroskopi	adalah	alat	analisis	yang	menggunakan	radiasi	(si-
nar)	sebagai	sumber	energi.	Sinar	atau	radiasi	adalah	merupakan	ge-
lombang	yang	mempunyai	energi	berbanding	terbalik	dengan	panjang	
gelombang	(λ)	yang	mengikuti	persamaan.
	     E	=	hc/λ	..............................................................................1.1	

      Dengan,	E	=	energi	(joule)
      	  	    h	=	tetapan	Plank	(6,624	x	10-34	Joule	detik
      	  	    c	=	kecepatan	cahaya	(3	x	1010	cm	detik-1
      	  	    λ	=	lamda	(panjang	gelombang),	cm
      Materi	yang	mempunyai	massa	yang	sangat	kecil	sehingga	dapat	
dianggap	nol	seperti	elektron	juga	bersifat	gelombang	(foton)	sehingga	
pada	spektroskopi	massa	yang	digunakan	sebagai	sumber	energi	ada-
lah	elektron.	
      Spektroskopi	 adalah	 alat	 untuk	 menganalisis	 senyawa	 organik	
secara	kualitatif,	kuantitatif	dan	yang	paling	penting	adalah	pelacakan	
atau	elusidasi	struktur.	Elusidasi	struktur	sangat	penting	untuk	senyawa	
organik	 karena	 adanya	 fenomena	 isomeri	 yaitu	 senyawa	 yang	 mem-
punyai	rumus	molekul	sama	tetapi	berbeda	strukturnya.	Isomeri	juga	
masih	beragam	yaitu	isomer	struktur,	fungsional,	geometri	dan	optik.	
Spektroskopi adalah analisis yang didasarkan pada sifat fisika (spektro-
skopik)	maka	fenomena	isomer	optik	tidak	bisa	dianalisis	perbedaannya	
dengan	spektroskopi.	Isomer	optik	adalah	senyawa	yang	mempunyai	
rumus	molekul	yang	sama	hanya	pengaturannya	dalam	ruang	yang	ber-
beda (putaran optik) dan mempunyai sifat kimia dan fisika yang sama,
sehingga	tidak	dapat	dibedakan	dengan	cara	spektroskopi.
       Penentuan	 rumus	 molekul	 (RM)	 sudah	 dapat	 dilakukan	 orang	
sebelum	 teori	 struktur	 molekul	 organik	 dikembangkan	 oleh	 Kekule,	
Lewis	dan	Linus	Pauling.	Penentuan	rumus	molekul	ditentukan	berda-
sarkan	sifat	koligatif	larutan	dengan	metode:	penurunan	tekanan	uap	
(∆p),	penurunan	titik	beku	(∆f),	kenaikan	titik	didih	(∆b)	dan	tekanan	
osmosis	(π).	Karena	molekul	organik	tidak	mengenal	kaedah	identitas	
(satu	 RM	 untuk	 satu	 struktur)	 seperti	 pada	 molekul	 anorganik	 maka	
penentuan	(elusidasi)	struktur	menjadi	sangat	penting	di	mana	spek-
troskopi	sangat	berperan	dalam	hal	ini.	Beberapa	spektroskopi	seperti	
FTIR	(Furier	Transformasi	Infra	Red)	bahkan	dapat	membendakan	ben-
tuk	isomer	geometri	Cis-Trans,	Z-E,	dan	juga	antara	poliena	terkonyu-
gasi	dan	terisolasi.

1.2 Interaksi Cahaya dengan Molekul
       Bila	 cahaya	 berinteraksi	 dengan	 molekul	 organik	 maka	 yang	
dipengaruhi	oleh	 cahaya	tersebut	adalah	ikatannya.	Dalam	molekul	
organik		pada	umumnya	adalah	ikatan	kovalen	yaitu	pemakaian	ber-
sama	pasangan	elektron.	Karena	hakekat	ikatan	adalah	pasangan	elek-
tron	 maka	 ada	 tiga	 jenis	 ikatan	 yang	 terdapat	 pada	 molekul	 organik	
yaitu	ikatan	sigma	(ρ),	ikatan	pi	(π),	dan	pasangan	elektron	bebas	(non	
bonding	elektron	=	n).		
      Secara	umum	kekuatan	ketiga	ikatan	tersebut	di	atas	adalah	se-
bagai	berikut.


                            SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      ρ	>	π	>	n	atau		Eρ	<	Eπ	<	En
    Seperti	 dijelaskan	 di	 atas	 cahaya	 adalah	 gelombang	 elektro-
magnetik	yang	secara	umum	digambarkan	sebagai	berikut.




                     Gambar 1.1 Gelombang transfersal
     Simbol	 A	 adalah	 amplitudo,	 sedangkan	 (λ)	 adalah	 panjang	
gelombang	 (lamda)	 yaitu	 jarak	 antara	 	 dua	 puncak	 gelombang.	 Dari	
persamaan	 1.1	 maka	 Energi	 berbanding	 terbalik	 dengan	 panjang	
gelombang.	Karena	harga	h	dan	c	adalah	suatu	konstanta	maka	energi	
umum	disajikan	dalam	bilangan	gelombang	atau	frekuensi	berdasar-
kan	persamaan	1.	2	berikut.
	     ν	=	1/λ	..............................................................................1.	2
      Bila	satuan	panjang	gelombang	adalah	cm,	maka	bilangan	ge-
lombang	mempunyai	satuan	cm-1.	Satuan	lain	yang	umum	digunakan	
Fisikawan adalah Hertz (Hz) yang didefinisikan sebagai jumlah gelom-
bang	transversal	yang	melewati	suatu	titik	diam	persatuan	waktu.
       Untuk	selanjutnya	satuan	energi	cahaya	yang	digunakan	adalah	
bilangan	gelombang.	Pembagian	sinar	adalah	berdasarkan	panjang	ge-
lombang	 maka	 secara	 teoritis	 untuk	 satu	 satuan	 panjang	 gelombang	
terdapat	tak	terhingga	panjang	gelombang.	Namun	untuk	menyeder-
hanakan maka sinar dikelompokkan (diklasifikasikan) berdasarkan in-
terval	panjang	gelombang	(jenis)	yang	secara	umum	pengelompokan	
dan	pemanfaatannya	dalam	spektroskopi	adalah	seperti	tabel	1.1.




Bab 1 Interaksi Cahaya dengan Molekul                                                          
            Tabel 1.1 Klasifikasi sinar dan jenis spektroskopi
     Pan.gel (λ)        Bil. gel. (ν)       Jenis Radiasi      Jenis Spektro-
         cm                 cm-1                                    skopi
    3x10 3x	10-9
        -11-
                     3,3x1010-	3,3x108      Sinar	gama          Emisi	sinar	X
    3x10-9-3x	10-7   3,3x108-	3,3x106         Sinar	X          Serapan	emisi	
                                                                   sinar		x
    3x10-7-3x	10-5   3,3x106-	3,3x104     Ultra	Violet	(UV)     Serapan	UV
    3x10-5-3x	10-3   3,3x104-	3,3x102       Tampak	(Vis)      Serapan	UV-Vis
    3x10-3-3x	10-1   3,3x102-	3,3x100     Infra	Merah	(IR)       Serapan	IR
    3x10-1-3x	101    3,3x100-	3,3x10-2       Gel.	mikro         Serapan	gel.	
                                                                    mikro
    3x101-3x	103     3,3x10-2-	3,3x10-4      Gel.	radio       Resonansi	Mag-
                                                               net	Inti	(NMR)
       Interaksi	antara	cahaya	dan	ikatan	pada	molekul	organik	menye-
babkan	berbagai	macam	fenomena	sesuai	dengan	panjang	gelombang	
(energi)	radiasi	tersebut.		Interaksi	akan	lebih	kuat	(dasyat)	bila	energi	
makin	 besar	 atau	 panjang	 gelombang	 makin	 pendek.	 Sifat	 interaksi	
inilah	sebagai	dasar	pada	analisis	secara	spektroskopi.	
       Sinar	gamma	digunakan	untuk	spektroskopi	sinar	gamma	dalam	
menganalisisi	 bentuk	 kristal	 dan	 karaktesisasi	 polimer	 alam	 ataupun	
sintetik.	Sinar	X	yang	energinya	cukup	besar	oleh	ahli	berkebangsaan	
Jerman	 Ronggent	 digunakan	 dalam	 bidang	 radiologi	 untuk	 diagnosa	
penyakit	 pasien	 di	 Rumah	 Sakit.	 Sinar	 UV	 digunakan	 pada	 spektro-
skopi	UV	untuk	analisis	senyawa	yang	mengandung	gugus	kromofor	
(diena	dan	ketene	/enon	terkonyugasi).	Sinar	UV	akan	menyebabkan	
transisi	elektron	dari	keadaan	bonding	ke	anti	bonding	(*).	Analog	de-
ngan	sinar	UV	maka	sinar		Tampak	digunakan	untuk	analisis	senyawa	
berwarna	atau	dapat	dijadikan	kompleks	berwarna	juga	menyebabkan	
transisi	elektronik.	Sinar	IR	menyebabkan	vibrasi	ikatan	untuk	anali-
sis	gugus	fungsional		utama	senyawa	organik.	Sedangkan	gelombang	
radio	dalam	spektroskopi	NMR		yang	banyak	adalah	H’-	NMR	yang	
menyebabkan rotasi ikatan adalah untuk mengidentifikasi jumlah dan
jenis	proton	(lingkungan	kimia	suatu	proton).	Spektroskopi	Massa	ada-


                             SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
lah	untuk	menetapkan	BM	atau	model	pemecahan	(fragmentasi)	sua-
tu	molekul	organik.	Untuk	pelacakan	struktur	suatu	senyawa	organik	
unknown	 adalah	 dengan	 gabungan	 dua	 sampai	 empat	 spektroskopi	
tersebut	di	atas	sesuai	dengan	peruntukannya	yang	satu	persatu	akan	
dibahas	berikut	ini.

1.3 Soal-Soal Latihan
1.	   Dengan	sifat	dualisme	elektron	berupa	gelombang	(foton)	dan	
      materi	maka	dengan	menggabungkan	persamaan	Plank	dan	Ein-
      stein	 buktikan	 	 bahwa	 massa	 elektron	 dapat	 dihitung	 dengan	
      persamaan.
	     	 	       m	=	h/cλ
2.	   Jelaskan	mengapa	secara	umum	kekuatan	ikatan	adalah	
	     	 	       ρ >π	>	n.
3.	   Gambarkan	 struktur	 CH4,	 NH3	 dan	 H2O	 dalam	 konteks	 teori	
      struktur	Kekule,	Lewis	dan	Linus	Pauling.
4.	   Jelaskan	perbedaan	fundamental	antara	ikatan	ρ		dan	ikatan	π.
5.	   Urutkan	dan	jelaskan	kekuatan	ikatan		ρ	(sp3-s);	(sp2-s)	dan	(sp-s)	
      pada	ikatan	(C-H).




                                 -ooOoo-




Bab 1 Interaksi Cahaya dengan Molekul                                   
                Spektroskopi Ultra
Bab 2
                Violet dan Tampak




       Batas	sensitivitas	mata	manusia	adalah	sinar	tampak	atau	terlihat	
(vissible)	yaitu	dengan	panjang	gelombang	(λ)	antara	4	x	10-7	m	(400	
nm)	berupa	cahaya	violet/ungu/lembayung	sampai	8	x	10-7	m	(800	nm)	
atau	merah.	Panjang	gelombang	juga	lazim	disajikan	dalam	satuan	nm	
di	mana	1	m	=	10-9 nm. Pada tabel 2.1 berikut ini disajikan klasifikasi
sinar	tampak	beserta	warna	komplementernya	(bila	dicampurkan	jadi	
tidak	berwarna).

 Tabel 2.1 Klasifikasi sinar tampak dengan warna komplementernya
  Panjang gelombang             Warna                     Warna
         (nm)                                         komplementer
       400-435           Violet	/ungu/lembayung      Hijau	kekuningan
       435-480                    B	i	r	u                 Kuning
       480-490                Biru	kehijauan               Jingga
       490-500               Hijau	kebiruan               Merah
       500-560                     Hijau              Ungu	kebiruan
       560-580              Hijau	kekuningan               Ungu
       580-610                    Jingga              Biru	kehijauan
       610-680                    Merah               Hijau	kebiruan
       680-800           Ungu	kemerah-merahan              Hijau
       Klasifikasi di atas tidaklah mutlak karena beberapa sumber ke-
mungkinan	 menggolongkan	 sinar	 tampak	 tidak	 seperti	 di	 atas	 dan	
ada yang pengklasifikasian sinar tampak antara 400-900 nm. Secara
alamiah	 sinar	 tampak	 dapat	 dilihat	 dalam	 bentuk	 pelangi.	 Fenome-
na	 pelangi	 dijelaskan	 oleh	 Newton	 pada	 tahun	 1672	 yaitu	 dengan	
pemecahan	radiasi	sinar	tampak	dari	mata	hari	dengan	menggunakan	
gelas	disamping	atmosfer	yang	berair.	Dengan	menggunakaan	serang-
kaian	lensa	dan	prisma	maka	sinar	mata	hari	dapat	terpecah	menjadi	
beberapa	komponen	berwarna	yang	dapat	dilihat	pada	layar.	Sumber	
sinar tampak pada spektroskopi tampak biasanya adalah filamen tung-
sten	yang	dialiri	arus	listrik.

2.1 Analisis Kuantitatif dengan Spektroskopi UV-
    Tampak
       Bila	 cahaya	 UV-Tampak	 (UV-Vis)	 dikenakan	 pada	 senyawa	
maka	sebagian	dari	cahaya	tersebut	akan	diserap	oleh	molekul	yang	
mempunyai tingkatan energi yang spesifik. Setiap molekul mempunyai
tingkat	energi	dasar	(ground	state	=	GS)	yang	spesik.	Sinar	yang	dise-
rap	adalah	untuk	menaikkan	elektron	ikatan		ke	tingkat	energi	eksitasi	
(excited state = ES). Karena level energi GS ke ES tiap molekul spesifik
maka E (sinar) yang diserap juga spesifik yang merupakan dasar analisa
kualitatif	(dijelaskan	pada	Bab	2.2	berikut).		Secara	skematis	perpin-
dahan	tersebut	digambarkan	pada	Gambar	2.1	berikut.




    Gambar 2.1 Skema interaksi cahaya dengan elektron ikatan

                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
     Untuk	menaikkan	elektron	ke	ES	yang	lebih	tinggi	maka	dibu-
tuhkan	cahaya	dengan	energi	tinggi	atau	energi	dengan	panjang	ge-
lombang	lebih	pendek.

2.1.1 Hukum Lambert-Beer
       Secara	umum	untuk	mempelajari	secara	kuantitatif	berkas	radia-
si	yang	dikenakan	pada	cuplikan,	maka	caranya	adalah	dengan	mem-
bandingkan	intensitas	sinar	mula-mula	(I0)	dengan	sinar	yang	dilewat-
kan	 dari	 cuplikan	 (It).	 Ada	 tiga	 kemungkinan	 fenomena	 yang	 tejadi	
yaitu:
       1.	 Io	=	It,	artinya	tidak	ada	sinar	yang	diserap	atau	semua	di-
            transmisikan	(dilewatkan).
       2.	 It	=	0,	artinya	semua	sinar	diserap.
       3.	 It	>	I0,	artinya	sebagian	sinar	diserap	dan	sebagian	lagi	dile-
            watkan.
      Kejadian	 1	dan	2	tidak	 memberikan	informasi,	 tetapi	kejadian	
3	 akan	 memberikan	 informasi	 sebagai	 dasar	 analisa	 baik	 kualitatif	
maupun	 kuantitatif.	 Besarnya	 penurunan	 intensitas	 sinar	 (∆I	 =	 It-Io)	
tergantung	jenis	pengabsorsi	(dasar	analisa	kualitatif)	dan	tergantung	
dengan	konsentrasi	penyerap	(dasar	analisa	kuantitatif).
       Dua	ahli	yang	mempelajari	aspek	kuantitatif	pada	penyerapan	
radiasi	 elektromagnetik	 ini	 adalah	 Lambert	 (mempelajari	 hubungan	
tebal	 sel	 dengan	 penurunan	 intensitas	 sinar)	 dan	 Beer	 (mempelajari	
hubungan	penurunan	sinar	dengan	konsentrasi),	sehingga	persamaan	
matematik	yang	didapat	secara	empiris	tentang	hubungan	antara	pe-
nurunan	 intensitas	 sinar	 terhadap	 tebal	 media	 (sel)	 dan	 konsentrasi	
disebut	persamaan	Lambert-Beer.	Pada	prakteknya	tebal	media	dibuat	
konstan	agar	perhitungan	lebih	sederhana	sehingga	ada	beberapa	pu-
blikasi	menyebutnya	hanya	sebagai	Hukum	Beer	saja.
     	 Penjabaran	 secara	 matematis	 hingga	 didapatkan	 persamaan	
Lambert-Beer	 adalah	 berdasarkan	 skema	 pada	 Gambar	 2.2	 berikut	
ini.

Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                                 
         Gambar 2.2 Skema sel penyerap yang berisi sampel
        Intensitas	sinar	masuk	(I0)	dan	intensitas	sinar	yang	dilewatkan	
(It)	lewat	sampel	penyerap	yang	berisi	sampel	dengan	tebal	b,	lebar	x	
dan	tinggi	y	dalam	satuan	cm.		Misalkan	segmen	yang	diamati	adalah	
setebal	 db	 cm	 maka	 terdapat	 sampel	 sebesar	 C	 mmol/cm3	 (ml)	 (M).	
Jumlah	spesi	molekul	yang	menyerap	sinar	adalah.
      	      	    6,02	x	1020	spesi													C	mmol
      N		    =	-----------------------------------		x	-------------------	x	(db.	X	.	y)	ml
      	      	    						mmol																									ml
      				   =	6,02	x	1020	Cxydb	spesies	.........................................2.1
      Karena	x	dan	y	adalah	suatu	tetapan	maka	persamaan	2.1	dapat	
disusun	penulisannya	menjadi.
      N	=	k’.	C.	db.......................................................................2.2
      dengan	k’	=	(6,02	x	1020)	.	(x	.	y)		
       Bila	berkurangnya	intensitas	sinar	dinotasikan	sebagai	(-dI),	maka	
penurunan	intensitas	sinar	akan	sebanding	dengan	dengan	intensitas	
sinar	(I)	dan	jumlah	spesi	(N),	maka	akan	diperoleh	suatu	persamaan
      -dI	α	N.	I	............................................................................	2.3
      Substitusi	persamaan	2.	2	ke	persamaan	2.	3	maka	akan	dipero-
leh	persamaan	berikut.




10                                 SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      -dI	=	k.	I.	C.	db...................................................................	2.4
      dengan	k	adalah	tetapan	kesebandingan	baru.
     Persamaan	2.4	di	atas	bila	disusun	akan	mendapatkan	suatu	per-
samaan	difrensial	berikut.
      (-dI)/I)	=	k.	C.	db..................................................................2.5
      dengan	k	dan	C	adalah	suatu	konstanta
     Penyelesaian	 persamaan	 2.	 5	 secara	 integrasi	 	 dengan	 mema-
sukkan	batas	batas	atas	dan	bawah	adalah.
      	It																						b	

      ∫			-dI/I		=	k	C		∫	db		
      I0																																									0																				
      	         It																																																b

      ln	I													=-k.	C.	b		,	maka	diperoleh:	ln(It/I0)	=-k.	C.	b

            I
      						I0	          																						0
      Bila	logaritma	alam	(ln)	dirobah	menjadi	logaritma	dengan	bi-
langan	pokok	10	(log)	maka	akan	diperoleh:	
      2,303	log	(It/Io)	=-k.	b.	C	atau		log	(It/Io)	
                                                                              2.6
      =-(k.	b.	C)/2,303………................................................…..	2.6
      Harga tetapan k disimbolkan sebagai koefisien ekstingsi molar
(∑)	bila	konsentrasi	dalam	satuan	mol/L	(M)	atau	absorsivitas	(a)	bila	
satuan	dalam	g/L	maka	persamaan	2.	6	menjadi.
      Log	It/I0	=	-∑.	b.	C				atau		            		
      Log	It/I0	=	-a.	b.	C	................................................................2.7
      Perbandingan	(		It/I0 ) didefinisikan sebagai transmitansi (T), kare-
na	persen	transmitansi	adalah	100	x	T,	maka	persamaan	2.7	menjadi.
      		      Log	T	=	-∑.	b.	C				atau		Log	T	=	-a.	b.	C	...................	2.	8


Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                                                 11
      Besaran (-log T) didefinisikan sebagai absorbansi (A), maka dida-
patkan	persamaan	matematik	Lambert-Beer	seperti	berikut.
      A	=∑.	b.	C			atau			A	=	a.	b.	C	……………….......................	2.8
     Persamaan	 Lambert-Beer	 dapat	 digunakan	 untuk	 menentukan	
konsentrasi	(C)	sampel	yang	diukur	dengan	cara	spektroskopi	dengan	
dua	cara.

Cara 1: Dengan cara manual
     Dengan	cara	membandingkan		absorbansi	sampel	(Aspl)	dengan	
absorbansi	standar	(Astd)	maka	konsentrasi	sampel	(Cspl)	dapat	dihitung	
dengan	persamaan.
      Aspl	/Astd		=		Cspl/Cstd				atau	
                                                                             9
      Cspl		=	(Aspl/Astd)	x	Cstd……………………...................................2.9
        Karena	 hanya	 membandingkan	 dengan	 satu	 data,	 maka	 kete-
litian	 perhitungan	 dengan	 cara	 ini	 mempunyai	 akurasi	 yang	 rendah.	
Untuk	lebih	teliti	maka	dibandingkan	dengan	beberapa	kali	pengukur-
an	sampel	kemudian	dihitung	rata-ratanya.

Cara 2: Dengan kurva standar (baku) atau persamaan regresi.
       Pada	prakteknya	persamaan	Lamber-Beer	tidaklah	ideal	(biasa-
nya	 tidak	 melalui	 titik	 0,0)	 tetapi	 ada	 koreksinya	 berupa	 intersep	
sehingga	secara	umum	mengikuti	persamaan	linier	y	=	aX	+	b,	dalam	
hal	ini		Y	adalah	A	(Absorbasi)	dan		X	adalah	C	(konsentrasi)	serta		a	
sebagai	slope	(tg	α)	adalah ∑b	atau	ab,	sedangkan	b	adalah	intersep.	
Dengan	membuat	kurva	baku	seperti	pada	Gambar	2.	3,	maka	Cspl	dan	
harga	∑	atau	b	dapat	ditentukan.




1                           SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
       Gambar 2.3 Menentukan konsentasi dengan kurva baku
       Kurva	 baku	 dibuat	 dengan	 cara	 mengukur	 absorbansi	 bebera-
pa	seri	larutan	standar.	Dengan	cara	intrapolari	terhadap	kurva	baku,	
maka	dari	pengukuran	Aspl	dapat	ditentukan	Cspl.	Harga	∑	atau	a	juga	
dapat	ditentukan	dengan	cara	mengukur	besarnya	sudut	α	karena	tg	
α	=	∑	atau	a.	Persamaan	kurva	baku	dapat	ditentukan	dengan	cara	
manual	atau	dengan	cara	program	EXEL	,	sehingga	untuk	menghitung	
Cspl	digunakan	persamaan	linier	yang	didapatkan	dari	entri	data	A	(Ab-
sorbansi)	dan	C	(konsentrasi).
Contoh	Soal:	
1.	 Suatu	 larutan	 berwarna	 dengan	 konsetrasi	 3	 x	 10-5	 M	 pada	 λ	
     tertentu	melewatkan	71,6	%	radiasi	pada	sel	setebal	1	cm.
      Tentukanlah.
      a.	 Absorbansi	larutan.
      b. Koefisien ekstingsi molar (∑)	larutan	tersebut.
      Jawab.
      a.	 Jika	%	T	=	71,6,	maka	T	=	0,716
      	    A		=	log	1/T	=	log1/0,716	=	log	1,396	=	0,145
      b.		 A		=	∑.	b	.	C,	maka		∑	=	A/(b.	c)
      	    ∑		=	0,145/(1	cm	x		3	x	10-5		mol	L-1)
      	    	 =	4,83	x	103	L	mol-1	cm-1



Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                           1
2.	   Suatu	larutan	berwarna	pada	panjang	gelombang	450	nm	mem-
      punyai	serapan	molar	(∑)	sebesar	2,45	x	103	L	mol-1cm-1.	Larutan	
      tersebut	akan	menyebabkan	penurunan	intensitas	cahaya	sebe-
      sar	 25%.	 Hitunglah	 konsentrasi	 larutan	 bila	 panjang	 sel	 yang	
      digunakan	adalah	1	cm.
	     Jawaban:
	     Penurunan	 intensitas	 cahaya	 25	 %	 ,	 maka	 yang	 dilewatkan	
      adalah	75	%,	sehingga	%T	=	75	atau	T	=	0,75.
	     Persamaan	Lambert-Beer:
		    Log	1/0,75	=	(2,45	x	103	L	mol-1	mol-1)	x	1	cm	x	C
	     0,124 = (2,45 x 10
      0,124	=		(2,45	x	103	L	mol-1	mol-1)	x		C
	     Maka:							C		=	5,06	x	10-5	mol	L-1	(M)

2.1.2 Hukum Lambert-Beer Untuk Sampel Multi Komponen
      Bila	dalam	suatu	sampel	terdapat	lebih	dari	satu	komponen	yang	
menyerap	cahaya	yang	mengenai	sampel	tersebut	maka	tiap	kompo-
nen	mempunyai	panjang	gelombang	(λ) yang spesifik. Misalkan dua
komponen	 masing	 masing	 dengan	 ∑1	 dan	 ∑2	 pada	 λ1	 dan	 λ2	 maka	
akan	terdapat	dua	persamaan	Lambert-Beer	sebagai	berikut
      Pada		λ1:	A1	=	∑	.	b.	C1				dan	A2	=	∑.	b.	C2
      	      						Atotal	(At)	=	A1	+	A2
      																	At	=	∑	.	b.	C1		+	∑.	b.	C2	
      Untuk	λ2	juga	diperoleh	persamaan	seperti	di	atas,	maka	untuk	
dua	variabel	(	A	dan	C)		akan	diperoleh	dua	persamaan	kedua	variabel	
tersebut	secara	matematis	akan	dapat	ditentukan	baik	dengan	metode	
eliminasi	maupun	substitusi	.
Contoh:	
      Titanium	 (Ti)	 dan	 Vanadium	 (V)	 keduanya	 akan	 membentuk	
kompleks	berwarna	dengan	H2O2.	Dalam	suasana	asam	dibuat	larutan	
masing-masing	mengandung	5	mg	logam-logam	tersebut	kemudian	di-
beri	H2O2	dan	diencerkan	hingga	100	ml.	Larutan	ketiga	dibuat	1	g	Ti	


1                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
dan	V	(alloy)	dan	absorbansinya	diukur	pada	410	dan	460	nm	dengan	
sel		setebal	1	cm,	maka	diperoleh	hasil	seperti	tabel	2.2.

               Tabel 2.2 Absorbansi	Ti,	V	dan	campuran		(Ti-V)
     Larutan          A (pada λ = 410 nm)        A (pada λ = 460 nm)

       Ti                     0,760                     0,513
       V                      0,185                     0,250
      Alloy                   0,715                     0,657
      Hitunglah	masing-masing	persen	Ti	dan	V	pada	alloy?
      Jawaban:
      Pada	410	nm	maka.	ATi	=	aTi.	b.	C
      	   	             0,760	=	aTi	x	1	cm	x	5	g/L
      	   	             aTi	=	0,152	L	g-1	cm-1.
      Dengan	cara	yang	sama	maka	akan	diperoleh.
      	  λ	410	nm			aV	=	0,037	L	g-1	cm-1.	
      	  λ	460	nm			aTi	=	0,113	L	g-1	cm-1.	
      	  λ	410	nm			aV	=	0,050	L	g-1	cm-1.	
      Maka	diperoleh	dua	persamaan.
      	  λ	410	nm				0,715	=	0,152	CTi	+	0,037	Cv
      	  λ	460	nm				0,657	=	0,103	CTi	+	0,050	Cv
      Dengan	metode	eliminasi	maka	akan	diperoleh:
      	                                                        	
         CTi	=	3	mg/100	ml	dan	Cv	=	7,0	mg/100	ml	atau	Ti	=	30%	
         dan	V	=	30	%

2.2 Transisi Elektronik Oleh Sinar UV-Tampak.
      Bila	 sinar	 UV-Vis	 dikenakan	 pada	 ikatan	 maka	 bila	 energinya	
cukup	akan	menyebabkan	transisi	elektronik	dari	bonding	ke	anti	bon-
ding	yaitu	dari	 ρ	          ρ*		dan	dari	π	      	π*.	Seperti	telah	dije-
laskan	pada	Bab	1,	karena	hakekat	ikatan	adalah	sepasang	elektron,	
maka	ada	tiga	macam	jenis	ikatan	pada	senyawa	organik		yaitu	ikatan	


Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                             1
ρ,	ikatan		π	dan		pasangan	elektron	bebas	(n)	dengan	urutan	kekuatan	
ikatan	 	ρ	 >	π	 >	n.	 Transisi	 elektronik	 yang	 mungkin	 terjadi	 secara	
teoritis	adalah	seperti	Gambar	2.	4	berikut	ini.		




          Gambar 2.4 Transisi elektronik oleh sinar UV-Vis
        Posisi	anti	bonding	adalah	jarak	antara	dua	elektron	yang	dipi-
sahkan	hingga	gaya	tarik-menarik	(coulomb)	dari	dua	elektron	yang	di-
pisahkan	adalah	nol.	Elektron	ikatan	berada	pada	orbital	molekul	(OM)	
dimana	transisi	akan	terjadi	dari	orbital	molekul	HOMO	(Highest	Ocu-
pation	Molecule	Orbital)	atau	elektron	pada	OM	terisi	yang	mempu-
nyai	energi	tertinggi	ke	LUMO	(Lowest	Unocupation	Molecule	Orbi-
tal)	atau	OM	berenergi	terendah	yang	tidak	terhuni	elektron.	Bila	tidak	
ada	lagi	pengaruh	cahaya	maka	elektron	akan	kembali	ke	orbital	ikat-
an,	sehingga	spektroskopi	UV-Vis	tidak	merusak	sampel.	Selanjutnya	
ikatan	yang	mengalami	transisi	disebut	sebagai	kromofor.
      Panjang gelombang untuk transisi elektronik adalah spesifik
yang	dikenal	sebagai	λmaks	yaitu	panjang	gelombang	yang	memberikan	
absorbansi	masimum	dan	merupakan	dasar	dari	analisa	kualitatif	yang	
dapat	ditentukan	secara	eksperimen	dengan	membuat	kurva	salah	satu	
standar	antara	A	lawan	λ	seperti	Gambar	2.5	berikut	ini.	




16                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
              Gambar 2.5 Penentuan λmaks suatu sampel.
      Tidak	semua	transisi	elektronik	dapat	diamati	pada	spektroskopi	
UV-	 Vis	 (200-800	 nm).	 Bila	 transisi	 disebabkan	 sinar	 di	 bawah	 200	
nm	(UV	Vacum)	maka	pada	spektrofotometer	UV-Vis	tidak	teramati.	
Demikian	juga	bila	∑	terlalu	kecil	juga	tidak	akan	teramati.	Dengan	
demikian	 transisi	 akan	 teramati	 bila	 λmaks	 	 antara	 200-800	 nm	 dan	
                                                                           	
∑>10.000	L	mol-1	cm-1.	Bandingkan	tabel	2.5	berikut	ini		tentang	be-
berapa	kromofor,	transisnya,	serta	harga		λmaks	dan	∑.

 Tabel 2.5 Transisi	elektronik	harga	λmaks	dan		∑	beberapa	kromofor
 Kromofor           Transisi           λmaks (nm)       ∑ (L/mol. cm)
  C	=	C               π	-π*              171               15.	000
   C			C              π	-π*              180               10.	000
  C	=	O          n	-π*	dan	π	-π*     290	dan	180        15	dan	10.000
  N	=	O          n	-π*	dan	π	-π*     275	dan	200         17	dan	5000
   C-Br               n	-π*              205                 200
    C-I               n	-π*              255                 360
      Berdasarkan	tabel	di	atas	maka	semua	kromofor	di	atas		tidak	ter-
amati	pada	spektroskopi	UV-Vis.	Hal	ini	disebabkan	karena	semuanya	
tidak	memenuhi	kriteria	harga		λmaks	harus	(200-800	nm)	dan	∑	>10.	
000	L	mol-1	cm-1.	Gugus	kromofor	yang	memenuhi	dua	kriteria	tersebut	
adalah	diene	terkonyugasi	dan	alkena	yang	terkonyugasi	dengan	kar-
bonil	(ketena/enon).	Selanjutnya	spektroskopi	UV-Vis	diperuntukkan	


Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                              17
untuk	analisis	senyawa	dengan	gugus	kromofor	diena	dan	poliena	ser-
ta	enon	terkonyugasi.	Bandingkan		harga	λmaks		dan	∑	kromofor	diena	
dan	enon	terkonyugasi	pada		tabel	2.	6.

          Tabel 2. 6: Harga λmaks dan ∑ kromofor terkonyugasi
     Kromofor diena dan enon       λmaks (nm)       ∑ (L/mol. cm)/10-6
          terkonyugasi
          C	=	C-C	=C                 217                 20.	000
         C	=	C-C	=	O                 220                 10.	000
                                     315                    30
          C		=	C	-C				C             220                  7.	500
                                     230                  7.	500
            Benzena                  184                 60.000
                                     204                  7.	400
                                     255                   204
      Walapun	ikatan	rangkap	pada	benzena	terkonyugasi		hanya	satu	
puncak	yang	terdeteksi	yaitu	pada	λmaks 255	nm	dan	∑	=	204	x	106	L/
mol.cm.	Dua	puncak	yang	lain	tidak	muncul	karena	mempunyai	λmaks
yang	rendah		yaitu	184	dan	204	nm	(intensitas	sangat	rendah).	
       Bila	 konyugasi	 ikatan	 rangkap	 makin	 panjang	 maka	 akan	 me-
nuju	warna	kuning	seperti	karatenoid	atau	pro-vitamin	A,	maka	sinar	
yang	digunakan	adalah	Vis.	Untuk	senyawa	anorganik	berwarna	dan	
yang	dapat	dibuat	menjadi	kompleks	berwarna	spektroskopi	Vis	juga	
dapat	digunakan	baik	untuk	tujuan	kualitatif	dan	kuantitatif.	Walapun	
setiap	interval	panjang	gelombang	sinar	yang	sesuai	dapat	menyerap	
sinar	 namun	 untuk	 analisa	 kuantitatif	 maka	 yang	 digunakan	 adalah	
pada	λmaks.

2.3 Aturan Woodward-Fieser
       Setiap	 melakukan	 analisis	 dengan	 spektroskopi	 UV-Vis,	 maka	
λmaks terlebih	dahulu	ditentukan	secara	eksperimen	dengan	membuat	
kurva	 A	 lawan	 panjang	 gelombang	 (λ).	 Berdasarkan	 data	 empiris	
Woodward-Fieser	telah	melakukan	perhitungan	terhadap	angka	dasar	


1                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
untuk	beberapa	diena	dan	enon	serta	tambahan	panjang	gelombang	
karena	pengaruh	substituen.	Selanjutnya	dalam	pengukuran	λmaks maka	
panjang	gelombang	yang	dicobakan	adalah	sekitar	50	nm	di	atas	dan	
di	bawah	hasil	perhitungan.	

2.3.1 Perhitungan Untuk Diena.
      Beberapa	harga	dasar	induk	diena	(C	=C-C	=	C)	yang	dihitung	
secara	empiris	adalah	seperti	tabel	2.7.

                       Tabel 2.7 Harga		dasar	beberapa	kromofor	diena	
                   Kromofor diena                      Harga dasar λ      ∑/10-3
                                                           (nm)        (L cm-1 mol-1)
               CH2	=	CH-CH	=	CH2                           217              21
              R-	CH	=	CH-CH	=	CH2                          223              24
              R-CH2=	CH-CH	=	CH-R                          227              23
               CH2	=	CR-CH	=	CH2                           220              22
                CH2	=	CR-CR	=	CH2                          226              21
                CH2	=	CH-CH	=	CH	
                																										                 237              7,7



								CH	=	CH-CH	=	CH
											       																																		
                                                           247              18




      Berdasarkan	tabel	2.7	walapun	semuanya	mempunyai	kromofor	
diena	namun	mempunyai	harga	dasar	λ	yang	berbeda.	Hal	ini	adalah	
karena	 perbedaan	 substituen	 yang	 terdapat	 pada	 kromofor	 tersebut.	
Berdasarkan	kaedah	Woodward-Fieser	ada	dua	jenis	diena	yaitu:
1.	            Diena	heteroanular:	Diena	bukan	siklis	dan	diena	siklis	namun	
               ikatan	rangkap	konyugasinya	berada	pada	cincin	yang	berbeda.
2.	            Diena	 homoanular:	 Diena	 yang	 ikatan	 rangkap	 konyugasinya	
               terdapat	pada	cincin	yang	sama

Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                                              1
     Harga	dasar	kedua	diena	tersebut	di	atas	dan	tambahan	harga	λ	
dengan	beberapa	substituen	disajikan	pada	tabel	2.8.

     Tabel 2. 8: Harga tambahan λ untuk beberapa substituen.
       Diena dasar dan jenis substituen            Tambahan harga
                                                       λ (nm)
Harga	diena	dasar	heteroanular                          217
Harga	diena	dasar	homoanular                            253
Alkil	(R)/sisa	cincin                                     5
Ikatan	C	=	C	eksosiklis                                   5
Tambahan	ikatan	rangkap	konyugasi                        30
Gugus:-Cl,-Br	(heteroanular)                             17
-	Cl,-Br	(homoanular)                                     5
-	OR                                                      6
-	N(Ac)2	=	asetat                                        60



Contoh:	Hitunglah	λmaks	tiga	senyawa	dengan	kromofor	diena	berikut.




Jawaban:
	    1.		Diena	dasar	(heteroanular)	                        :		 217	nm
	    	 2	gugus	R	(	2	x	5)	                                  :					 10	nm
	    	 1	ikatan	C	=	C	eksosiklis	                           :							 5	nm
	    	 λmaks		perhitungan	                                  :			 232 nm
	    					λmaks		pengukuran	                                :			 232 nm
	    2.		Diena	dasar	(heteroanular)	                        :			 217	nm	
     	 3	gugus	R	(	3	x	5	)	                                 :						15	nm
	    				1	ikatan	C	=	C	eksosiklis	                         :								5	nm
	    				1	ikatan	C	=	C	eksosiklis	                         :								5	nm

0                        SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
	          	 λmaks		perhitungan	                             :			 237 nm
	          	 λmaks		pengukuran	                              :			 235 nm
           3.		Diena	dasar	(homoanular)	                     :			 253	nm
	          	 4	gugus	R	(	4	x	5	)	                            :					 20	nm
	          	 λmaks		perhitungan	                             :			 273 nm
	          	 λmaks		pengukuran	                              :			 265 nm

2.3.2 Kromofor Enon
     Kromofor	 enon	 atau	 ketena	 terkonyugasi	 berdasarkan	 penge-
lompokan	Woodward-Fieser	ada	tiga	jenis	yaitu.
     1.	 Enon	bukan	siklis.
     2.	 Enon	siklis	anggota	-6
     3.	 Enon	siklis	anggota-5
     Harga	dasar	ketiga	enon		tersebut	di	atas	dan	tambahan	harga	λ	
dengan	beberapa	substituen	disajikan	pada	tabel	2.9.

         Tabel 2. 9: Harga tambahan λ untuk beberapa substituen enon
            Enon dasar dan jenis substituen       Tambahan harga
                                                      λ (nm)
    Enon	bukan	siklik                                  215
    Enon	siklis	lingkar-6                              215
    Enon	siklis	lingkar-5                              202
    Tabahan	C	=	C	eksosiklik                             5
    Tambahan	konyugasi	ikatan	rangkap                   30
    Tambahan	homodiena	C=C-C=C                          60
    Tambahan	(-R)/sisa	cincin
    •	        Posisi	α                                  10
    •	        Posisi β                                  12
    •	     Posisi	gamma	atau	lebih	tinggi               18
    Gugus	polar-OH
    •	        Posisi	α                                  35
    •	        Posisi	β                                  30
    •	        Posisi	δ                                  50


Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                             1
Gugus	–OAc	(asetat),	α,	β,	δ	                                                          6
Gugus	Cl	
•	     Posisi	α                                                                      15
•	     Posisi	β                                                                      12
Gugus	Br	
•	     Posisi	α                                                                      25
•	     Posisi	β                                                                      30
Gugus-NR2                                                                            39

Contoh:	Hitunglah	harga	λmaks	untuk	kromofor	enon	berikut.


      1.	 									           	           2		        																				3.																																										




      4.																																5.													

Jawaban:
	    1.	 Angka	dasar	enon	bukan	siklis	                                                      :		 215	nm
	    					1	substitusi	α-R	                                                                  :					 10	nm
	    					1	substitusi	β-R	                                                                  :					 12	nm	
	    					λmaks		perhitungan	                                                                :			 237 nm
	    					λmaks		pengukuran	                                                                 :			 232 nm
	    2.		Angka	dasar	enon	siklis	-6	                                                         :		 215	nm
                                                                                             : 215 nm
	    					2	substitusi	α-R	(	2	x	10)	                                                        :					 20	nm
	         1 C = C eksosiklis
     					1	C	=	C	eksosiklis	                                                                :
                                                                                             :								5	nm	
	    					λmaks		perhitungan	                                                                :			 244 nm
	    					λmaks		pengukuran	                                                                 :			 245 nm
	    3.		Angka	dasar	enon	siklis	-5	                                                         :		 202	nm
	    					1	substitusi	α-R	                                                                  :					 10	nm
	    					1	substitusi	β-OH	                                                                 :					 35	nm	
	    					λmaks		perhitungan	                                                                :			 249 nm
	    					λmaks		pengukuran	                                                                 :			 247 nm


                                  SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
         4.		Angka	dasar	enon	siklis-6	                         :			 215	nm
	        					1	substitusi	β-R	                                 :					 12	nm
	        					1	substitusi	ω-R	                                 :					 18	nm	
	              2
         						 	tambahan	C	=	C	konyugasi	(2	x	30)	             :	 30	nm
	              T
         						 ambahan	homodiena	                              :						39	nm
	              1
         						 	ikatan	C	=	C	eksosiklis	                       :								5	nm
	        					λmaks		perhitungan	                               :		 349 nm
	              λ
         						 maks		pengukuran	(230, 278 dan 348 nm)
         5.		Angka	dasar	enon	bukan	siklis	                     :		 215	nm
	              1	substitusi	α-R	
         					1 substitusi                                      :					 10	nm
	        					1	substitusi	β-R	                                 :					 12	nm	
															1	substitusi	β-OH	                               :					 30	nm
	        					λmaks		perhitungan	                               :			 267 nm
	              λ
         						 maks		pengukuran	(tidak ada data)	

      Berdasarkan	data	perhitungan	di	atas	baik	untuk	diena	maupun	
enon	 maka	 perbedaan	 besarnya	 λmaks	 perhitungan	 dan	 eksperimen	
adalah	kurang	lebih	2	nm,	sehingga	waktu	melakukan	pengukurannya	
sebaiknya	dihitung	terlebih	dahulu	agar	dapat	memperkirakan	interval	
harga	λmaks.
       Berdasarkan	data	empiris	yang	dilakukan	oleh	Woodward-Fie-
ser,	 maka	 beberapa	 kesimpulan	 dalam	 bentuk	 istilah	 dikemukakan	
seperti	berikut.
1.    Auksokrom:	Gugus	jenuh	yang	bila	terikat	pada	kromofor	akan	
      mengubah	panjang	gelombang	serapan	maksimum	(λmaks).	Gu-
      gus	 jenuh	 tersebut	 antara	 lain	 (-R),	 -OH,	 -X(halogen)	 dan	 lain-
      lain.
      •	 Batokromik: 	Pergeseran	ke	arah	panjang	gelombang	yang	
            lebih	panjang	(pergeseran	merah	=	red	shift).
      •	 Hipsokromik: Pergeseran	ke	arah	panjang	gelombang	yang	
            lebih	pendek	(pergeseran	biru	=	blue	shift).
2.	   Efek	konsentasi	terhadap	Absorbansi	pada	λmaks	


Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                                
      •	   Hiperkromik:		Kenaikan	intesitas	absorbansi	pada	λmaks		aki-
           bat	pemekatan.
      •	   Hipokromik:	 Penurunan	 intensitas	 absorbansi	 pada	 λmaks	 	
           akibat	pengenceran.
     Secara grafis keempat fenomena tersebut di atas digambarkan
pada	Gambar	2.6	berikut	ini.




     Gambar 2.6 Pengaruh konsentrasi dan tambahan gugus pada
                            kromofor

2.3.3 Pengaruh Pelarut Terhadap λmaks
      Seperti	dijelaskan	di	atas	pada	perbedaan	λmaks	antara	perhitung-
an	dan	hasil	pengamatan	sekitar	2	nm.		Kemungkinan	hal	itu	juga	bisa	
disebabkan	oleh	perbedaan	(koreksi)	pelarut.		Pengaruh	berbagai	jenis	
pelarut		dapat	dilihat	seperti	tabel	2.	10.

           Tabel 2.10 Koreksi	berbagai	pelarut	terhadap	λmaks
                  Pelarut                 Koreksi terhadap λmaks (nm)
              Metanol,	etanol                          0
                  Dioksan                             +5
                 Kloroform                            +1
                   E	t	e	r                            +7
                   A		i		r                            -8
            Heksana,	sikloheksana                    +11


                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
2.4 Peralatan Spekroskopi UV-Tampak.
       Peralatan	 spektrofotometer	 UV-Vis	 sangat	 beragam	 dari	 yang	
manual	seperti	spektronik	20	sampai	yang	telah	digital	atau	dihubung-
kan	dengan	peralatan	komputer	(komputerisasi)	dari	berbagai	merek	
sesuai	dengan	Negara	produsennya.	Biasanya	peralatan	spektofotome-
ter	UV	disatukan	dengan	Tampak	(Vis),	sehingga	pemakaiannya	sesuai	
peruntukannya.	 Secara	 umum	 komponen-komponen	 Spektrofotome-
ter	baik	yang	sinar	tunggal	(single beam)	maupun	sinar	ganda	(double
beam)		adalah	sebagai	berikut.
       1.	 Sumber	radiasi	(sinar).
       2.	 Monokromator.
       3.	 Sel	(tempat)	sampel.
       4.	 Detektor	yang	dihubungkan	dengan	printer	(komputerisasi)
      Secara	skematis	peralatan	spektrofotometer	adalah	seperti	Gam-
bar	2.7	berikut	ini.




        Gambar 2.7 Skema peralatan Spektrofotometer UV-Vis


Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                           
      Komponen-komponen	 peralatan	 spektroskopi	 tersebut	 dijelas-
kan	secara	garis	besar	sebagai	berikut.
1. Sumber Cahaya
       Secara	umum	radiasi	yang	dihasilkan	oleh	material	berupa	sum-
ber	listrik	bertegangan	tinggi		atau	pemanasan	listrik.	Tegangan	listrik	
akan	menyebabkan	eksitasi	elektron	pada	benda	dan	waktu	elektron	
kembali	 ke	 tingkat	 energi	 yang	 lebih	 rendah	 (dasar)	 akan	 membe-
baskan	radiasi	berupa	emisi	sejumlah	energi	tertentu	(∆E)	tergantung	
tingkat	eksitasinya	dan	energi	radiasi	emisi	inilah		yang	digunakan	se-
bagai	sumber	radiasi.	Sebagai	sumber	radiasi	UV	digunakan	lampu	Hi-
drogen	(H)	atau	lampu	Deutirium	(D).	Gas	Hidrogen	atau	Deutirium	
diisi	ke	dalam	bola	lampu	yang	dilengkapi	dengan	elektroda		dan	bila	
diberi	 tegangan	 listrik	 akan	 mengeksitasi	 elektron,	 selanjutnya	 akan	
menghasilkan	 radiasi	 emisi	 cahaya	 sebagai	 suber	 tenaga	 radiasi.	 Se-
dangkan	 sumber	 radiasi	 tampak	 yang	 juga	 menghasilkan	 sinar	 Infra	
Merah (IR) dekat menggunakan lampu filamen tungsten yang dapat
menghasilkan	tenaga	radiasi	350-3500	nm.
2. Monokromator
      Radiasi	yang	diperoleh	dari	berbagai	sumber	radiasi	(1)		adalah	
sinar	polikromatis	(banyak	panjang	gelombang).	Monokromator	ber-
fungsi	 untuk	 mengurai	 sinar	 tersebut	 menjadi	 monokromatis	 sesuai	
yang	 diinginkan.	 Monokromator	 terbuat	 dari	 bahan	 optik	 yang	 ber-
bentuk	prisma.
3. Tempat Sampel
       Dalam	bahasa	sehari-hari	tempat	sampel	(sel	penyerap)	dikenal	
dengan	istilah	kuvet.	Kuvet	ada	yang	berbentuk	tabung	(silinder)	tapi	
ada	 juga	 yang	 berbentuk	 kotak.	 Syarat	 bahan	 yang	 dapat	 dijadikan	
kuvet	 adalah	 tidak	 menyerap	 sinar	 yang	 dilewatkan	 sebagai	 sumber	
radiasi	dan	tidak	bereaksi	dengan	sapel	dan	pelarut.	Untuk	sinar	UV	
digunakan	Quarts,	sedangkan	untuk	sinar	tampak	dapat	digunakan	ge-
las	biasa	namun	Quarts	lebih	baik.		

6                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
4. D e t e k t o r
        Detektor	berfungsi	untuk	mengubah	tenaga	radiasi	menjadi	arus	
listrik	 atau	 peubah	 panas	 lainnya	 dan	 biasanya	 terintegrasi	 dengan	
pencatat	(printer).	Tenaga	cahaya	yang	diubah	menjadi	tenaga	listrik	
akan	mencatat	secara	kuantaitatif	tenaga	cahaya	tersebut	.	Persyaratan	
detektor	yang	baik	adalah:	(a).	Sensitivitas		tinggi	(b).	Respon	pendek	
(c)	Stabilitas	lama	dan	(d).	Sinyal	elektronik	mudah	diperjelas.

2.5 Soal-Soal Latihan
1.	   Jelaskan	dengan	contoh		tentang	transisi	elektronik	dari	HOMO	
      ke	LUMO.
2.	   Gambarkan	secara	umum	bentuk	orbital	molekul	(OM)	σ,	n,	π,	
      σ*	dan	π*	dan gambarkan secara grafis transisi elektoniknya.
3.	   Suatu	larutan	berwarna	dengan	konsentasi	5	x	10-3	Mol/L	dalam	
      sel	setebal	1,5	cm	dianalisis	dengan	spektroskopi	UV-Vis	pada	λ	
      tertentu	menyebabkan	penurunan	intensitas	caya	sebesar	35	%.	
      Tentukanlah harga koefisien ekstingsi (∑)	larutan	tersebut.	
4.	   Apa	yang	anda	lakukan	bila	pada	pengukuran	suatu	sampel	di-
      peroleh	harga		A	>	1,	dan	bagaimana	cara	menentukan	konsen-
      trasi	realnya.
5.	   Diketahui	 data	 ∑	 dari	 2	 komponen	 larutan	 berwarna	 pada	 sel	
      sepanjang	1	cm	sebagai	berikut.
             Larutan                     Nilai ∑ (L/mol. Cm)
                                 Pada 440 nm             Pada 545 nm
             Cr2O7=                  369                      11
             MnO4-                    95                     2350
      Sebanyak	 1	 g	 campuran	 2	 komponen	 tersebut	 diproses	 dalam	
suasana	 asam	 	 (H+)	 untuk	 mengoksidasi	 Mn	 menjadi	 MnO4-	 dan	 Cr	  	
menjadi	Cr2O7=	kemudian	diencerkan	hingga	100	ml.	Pengukuran	ab-
sorbansi	 dilakukan	 dengan	 kondisi	 yang	 sama	 dan	 diperoleh	 A440	 nm	
=	0,108	dan	A545	nm	=	0,296.	Tentukan	masing-masing	%	Mn	dan	Cr	
pada	campuran	tersebut.


Bab 2 Spektroskopi Ultra Violet dan Tampak                             7
6.	   Jelaskan	mengapa	suatu	senyawa	dapat	mempunyai	2	atau	lebih	
      harga	λmaks	melalui	pengukuran	dan	jelaskanlah	hal	itu	dengan	
      contoh	berdasarkan	aturan	Woodward-Fieser.
7.	   Tentukan		λmaks		senyawa-senyawa	berikut	ini	berdasarkan	aturan	
      Woodward-Fieser.



	     a.																	b.																									 					c.




	     d.	          	          	          	          e.																											




8.	   Jelaskan	 mengapa	 sel	 penyerap	 (kuvet)	 tidak	 boleh	 menyerap	
      radiasi	yang	digunakan	dan	tidak	boleh	bereaksi	dengan	sampel	
      dan	pelarut.




                                         -ooOoo-




                                 SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
                Spektroskopi
Bab 3
                Infra Merah (IR)




      Sinar	infra	merah	(infra	red	=	IR)	mempunyai	panjang	gelombang	
yang	lebih	panjang	dibandingkan	dengan	UV-Vis,	sehingga	energinya	
lebih	rendah	dengan	bilangan	gelombang	antara	600-4000	cm-1	atau	
sekitar	(1,7	x	10-3		cm	sampai	dengan		2,5	x	10-4	cm).		Sinar	infra	merah	
hanya	dapat	menyebabkan	vibrasi	(getaran)	pada	ikatan		baik	berupa	
rentangan	(streaching	=	str)	maupun	berupa	bengkokan	(bending	=	
bend). Energi vibrasi untuk molekul adalah spesifik yang berarti bilang-
an gelombangnyapun spesifik. Namun pada praktenya spektroskopi IR
lebih	diperuntukkan	untuk	menentukan	adanya	gugus-gugus	fungsio-
nal	utama	dalam	suatu	sampel	yang	diperoleh	berdasarkan	bilangan	
gelombang	yang	dibutuhkan	untuk	vibrasi	tersebut.

3.1 Perhitungan Frekuensi Vibrasi
      Perhitungan	 frekuensi	 vibrasi	 (bilangan)	 gelombang	 dapat	 di-
lakukan	dengan	analogi	Hukum	Hooke	terhadap	suatu	ikatan	dalam	
molekul.	Dua	atom	yang	berikatan	dianalogikan	sebagai	bola	dan	ikat-
annya	 dianalogikan	 sebagai	 pegas	 (per)	 yang	 menghubungkan	 dua	
bola	tersebut.	Bila	massa	dari	kedua	atom	tersebut	adalah	m1	dan	m2	
dan	tetapan	ikatannya	adalah	k	(dyne/cm)	maka	akan	diperoleh	persa-
maan	dengan	analogi	hukum	Hooke	seperti	berikut.
                                                                   .........................	2.	1




      dengan:	v	              :	frekuensi	(bilangan	gelombang)	dalam	cm-1
      	  	    C	              :	kecepatan	cahaya	(3	x	1010	cm/detik)
      	  	    π	              :	konstanta	3,14
      	  	    k		             :	kekuatan	ikatan	(dyne/cm)
      	  	    m1,m2	          :	massa	atom	1	dan	2	(g)


      Karena	m1	dan	m2	sangat	kecil		bila	dinyatakan	dalam	gram	(g),	
maka	dikonversikan	ke		satuan	massa	atom	(sma	=	amu)	dalam	satuan	
g/mol	yang	dinotasikan	sebagai	massa	tereduksi	(μ)	sebagai	berikut.
      	  	       		M1	x		M2
      μ	=	_____________________________________			........................................		2.	2
      	  		6,02	x	1023	(M1	+	M2)

      Substitusi	 persamaan	 2.2	 ke	 persamaan	 2.1	 dan	 memasukkan	
harga-harga	π	=	3,14	dan	c	=	3	x	1010	cm/detik	maka	diperoleh	per-
samaan	untuk	menghitung	bilangan	gelombang	sebagai	berikut.


                                       		....................................................	2.	3



      Maka	 dengan	 menggunakan	 persamaan	 2.3	 bilangan	 gelom-
bang	dari	suatu	ikatan	yang	pada	hakekatnya	adalah	gugus	fungsional	
dapat	dihitung.
Contoh:	
1.	 Bilangan	gelombang	untuk	ikatan	C	=	C	dengan	k	=	106	dyne/
     cm.


0                                 SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      	      	      						
      	            10
             						106
v	=	4,12						   ___________________________
                                             =	1682	cm-1;	percobaan	=	1650 cm-1
      													12	x	12/12	+	12
      	
2.	  Bilangan	gelombang	untuk	ikatan	C-H	dengan	k	=	5	x	105	dyne/cm

	        	 	       105
v	=	4,12						___________________________=	3032	cm-1;	percobaan	=	3000 cm-1
																   12	x	1	/12	+	1
          	
3.	      Bilangan	gelombang	untuk	ikatan	C-D	dengan	k	=	5	x	105	dyne/cm

	        	 	      105
v	=	4,12						___________________________=	2228	cm-1;	percobaan	=	2206 cm-1
																	 12	x	2/12	+	2


      Disamping	karena	perbedaan	kekuatan	ikatan	(k)	dan	berat	atom	
(M1	dan	M2)	perbedaan	bilangan	gelombang	juga	disebabkan	oleh	hal-
hal	sebagai	berikut.
1.	      Perbedaan	jenis	vibrasi:
	        Bilangan	gelombang	(v)	dari	rentangan	(str)	lebih	besar	dari	ben-
         ding,	untuk	ikatan	yang	sama.
	        Contoh:	 v	(C-H)	str					 v	(C-H)bend		
																		 3000												 1340	cm-1									
2.	     Perbedaan	ikatan	yang	disebabkan	oleh	perbedaan	k.
	       Contoh:
	       	 	     C=	C												C	=	C										C-C
                C= C             C=C            C-C
	       	 	     2500													1650										1200		cm-1
																																															 Kenaikan	harga	(k)


Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                         1
3.	            Perbedaan	massa	atom	yang	terikat	(efek	massa	primer).
	              	 	     C-H					 C-C					 C-O					 C-Cl					C-Br							C-I
	              	 	     3000	 1200				1100	 8000						550				500		cm-1
																																							 	      								
                                                          Kenaikan	harga	massa	tereduksi	(μ)
4.	            Perbedaan	hibridisasi.
				           	 	     ≡	C-H	 	            =	C	-	H	              -	C	-	H	
				           	 	     (sp-s)													 (sp2-s)														 (sp3-s)
					          	 	     3300																3100	 	               2900	cm-1
		             	 	                      Kenaikan	krakter	s	akan	menaikkan	(k)	ikatan		
5.	            Resonansi.
	              Bilangan	gelombang	karbonil	(C=O)	normal	adalah	1715	cm1,	
               sedangkan	 bila	 terkonyugasi	 dengan	 alkena	 sebagai	 ketena	
               (enon)	maka	bilangan	gelombang	turun	menjadi	sekitar	(1675-
               1680)	cm-1	yang	dijelaskan	dengan	resonansi	berikut.
	              	 										




	              Dengan	 adanya	 resonansi	 maka	 elektron	 pada	 ikatan	 π	 akan	
               tersebar	(terdelokalisasi)	sekitar	ikatan,	sehingga	kekuatan	ikat-
               an	dibawah	ikatan	rangkap,	namun	di	atas	ikatan	tunggal	atau	
               seolah-olah	ikatan	satu	setengah.	Hal	inilah	yang	menyebabkan	
               bilangan	 gelombang	 keton	 normal	 lebih	 besar	 dibandingkan	
               dengan	keton	terkonyugasi.
6.	            Ikatan	Hidrogen.
	              Gugus-gugus	 seperti	 –OH,	 N-H,	 akan	 dapat	 membentuk	 ika-
               tan	 hidrogen,	 maka	 bilangan	 gelombangnya	 akan	 lebih	 tinggi	
               dibandingkan	 dengan	 yang	 tidak	 membentuk	 ikatan	 hidrogen	
               (bebas).	 Hal	 ini	 lebih	 terlihat	 pada	 OH	 yang	 ditandai	 dengan	
               melebarnya	bilangan	gelombang	(serapan).

                                                        SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
3.2 Ragam Vibrasi
        Tidak	 semua	 molekul	 memberikan	 serapan	 pada	 interval	 IR.	
Molekul	yang	memberikan	serapan	adalah		molekul	yang	tidak	sime-
tris.	 Sebagai	 contoh	 molekul	 CO2	 dengan	 struktur	 (O=C=O)	 yang	
simetris	tidak	akan	memberikan	serapan	pada	sinar	IR.		Ragam	vibrasi	
tergantung	jumlah	atom	yang	menyusun	molekul	tersebut.	Secara	teo-
ritis	bila	suatu	molekul	terdiri	dari	n	atom,	maka	jumlah	ragam	vibrasi	
adalah	(3n	-6).	Misalkan		untuk	metana	(CH4)	terdapat	(3	x	5-6)	=	9	
ragam	vibrasi	dan	untuk	etana	(C2H6)	terdapat	(3	x	8-6)	=	18	ragam	vi-
brasi.	Namun	tidak	semua	ragam	vibrasi	tersebut	harus	ditelaah	pada	
spektra	IR.
      Untuk	suatu	molekul	triatom	(AX2)	misalkan	(–CH2	 -)	maka	ter-
dapat	(3	x	3	-6)	=	3	ragam	vibrasi	seperti	gambar	3.1.	




          Gambar 3.1 Ragam vibrasi molekul triatomik (AX2)

Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                  
      Seluruhnya	 ada	 tiga	 ragam	 vibrasi	 	 dengan	 masing-masing	 ge-
rakan	simetri	dan	asimetri	maka	total	gerakan	menjadi	6.	Gerakan	da-
lam	bidang	adalah:	(1).	rentangan	(streaching	simetri	dan	asimetri)	dan	
(2).	Gunting	(scissoring)	yang	simetri	dan	goyang	(rocking)	yang	tidak	
simetri.	Sedangkan	gerakan	yang	ke	luar	bidang	adalah	Wagging	(si-
metri)	dan	Twisting	(asimetri).
        Spektra	 infra	 merah	 (IR)	 adalah	 gambar	 antara	 persen	 transmi-
tansi	 (%	 T)	 lawan	 bilangan	 gelombang	 .	 Pada	 prakteknya	 spektra	 IR	
menyertakan	panjang	gelombang	dalam	cm	di	absis	sebelah	atas	se-
perti	contoh	spektra	IR	1-	propanol	pada		Gambar	2.3.




                Gambar 3.2 Spektra IR dari 1- propanol
       Untuk	molekul	triatomik	maka	pada	spektra	IR	terdapat	dua	se-
rapan	 yang	 selalu	 berdampingan	 yaitu	 untuk	 v	 simetri	 dan	 asimetri	
atau	 juga	 dikenal	 sebagai	 anti-simetri.	 Besarnya	 v	 anti-simetri	 selalu	
lebih	 besar	 dibandingkan	 dengan	 simetri	 seperti	 serapan	 beberapa	
molekul	triatomik		pada	tabel	3.1.


                           SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
 Tabel 3.1 Beberapa	serapan	simetri	dan	anti-simetri	untuk	triatomik
        Jenis triato-             Bilangan gelombang spektra IR (cm-1)
         mik                       simetri               Anti - simetri
            (AX2)
           -	CH2-                     2900                    3000
            -NH2                      3300                    3400
            -NO2                      1400                    1550
             -SO2                     1150                    1350
            -CO2                      1400                    1600

3.3 Identifikasi Gugus Fungsional Dengan Spektra IR
      Setiap ikatan mempunyai bilangan gelombang (v) yang spesifik
sehingga	spektra	IR	dapat	digunakan	untuk	melacak	gugus	funsional	
suatu	molekul.	Dengan	demikian	setiap	molelekul	mempunyai	spek-
tra IR yang spesifik atau sidik jari (fingerprint) tertentu.	 Namun	 de-
mikian	spektra	IR	lebih	banyak	digunakan	untuk	melacak	gugus	fungsi	
yang spesifik seperti alkena (C = C), alkuna (C ≡ C),	karbonil	(C	=O),	
hidroksi	(-OH),	nitril	(C	≡ N),	amina	dan	amida	(N	–H)	dan	lain-lain	
yang	berada	pada	sekitar	4000-1500	cm-1.	Tidak	perlu	terlalu	menda-
lam	menelaah	(tidak	perlu	risau	dengan)	terhadap	serapan	C-C	tunggal	
dan	 C-H	 (Sp3-s)	 karena	 hampir	 semua	 senyawa	 organik	 mempunyai	
serapan	pada	daerah	tersebut.		
       Serapan	pada	sekitar	1200-500	cm-1	adalah	merupakan	sidik	jari	
dari	 molekul	 dan	 serapannya	 sangat	 kompleks	 biasanya	 digunakan	
untuk	mengkonformasi	apakah	gugus	fungsi	utamanya	ada.	Misalkan	
bila	molekul	mempunyai	gugus	fungsional	hidroksi	(-OH)	pada	sekitar	
3400	an	cm-1	biasanya	intentensitasnya	kuat	dengan	puncak	melebar,	
akan	diperkuat	serapat	C-O	tunggal	pada	sekitar	1200	cm-1	yang	tajam	
dan	intensitasnya	kuat.	
      Menganalisis	spektra	IR	dimulai	dari	kiri	ke	kanan	atau	dari	bi-
langan	gelombang	yang	besar	ke	kecil.	Serapan	suatu	gugus	fungsional	
biasanya	disajikan	tidaklah	eksak	(tunggal),	tapi	dapat	berupa	interval	
bilangan	gelombang	misalkan	untuk	–OH	sekitar	3300-3500	cm-1	atau	

Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                       
sekitar	3400	an	cm-1. Berikut adalah beberapa serapan yang spesifik
pada	spektra	IR	berdasarkan	gugus	fungsional.
1.	 Aromatik.
	     Untuk	aromatik	akan	muncul	serapan	(v)	dari	ikatan	rangkap	
      	 	 =C	 pada	 sekitar	 1600	 cm-1	 dan	 	 dari	 =C-H	 (Sp2-s)	 pada	
      C
      sekitar	3000	cm-1.
2.	 Alkena	dan	alkuka.
	     Alkena	 pada	 umumnya	 mirip	 dengan	 aromatik	 yaitu	 munculnya	
      serapan	C	=	C	pada	sekitar	1600	cm-1	dan	serapan	=C-H	(Sp2-s)	
      pada	sekitar	3000	cm-1.	Sedangkan	serapan	alkuna	C	=	C	mun-
      cul	pada	sekitar	2200	cm-1	dan	serapan	=C-H	(sp	–s)	pada	seki-
      tar	3300	cm-1.	
3.	 Karbonil.
	     Ada	beberapa	senyawa	karbonil	(C	=O)	yang	akan	memunculkan	
      serapan	pada	interval	v	antara	1820-1600	cm-1	sebagai	berikut.
       •	 Asam	karboksilat	akan	memunculkan	serapan	OH	pada	bi-
           langan	gelombang	3500-3300	cm-1.
       •	 Amida	akan	muncul	serapan	N-H	yang	medium	dan	tajam	
           pada	sekitar	3500	cm-1.	
       •	 Ester	 akan	 memunculkan	 sepan	 C-O	 tajam	 dan	 kuat	 pada	
           1300-1000	cm-1.
       •	 Anhidrida	akan	memunculkan	serapan	C=O	kembar	1810	
           cm-1	 dan	 1760	 cm-1 dan akan lebih spesifik bila menggu-
           nakan	FTIR.
       •	 Aldehida	akan	memunculkan	C-H	aldehida	intensitas	lemah	
           tapi	tajam	pada	2850-2750	cm-1	baik	yang	simetri	maupun	
           anti-simetri.
       •	 Keton	bila	semua	yang	di	atas	tidak	muncul.
4.	 Alkohol	dan	Fenol.
	     Kedua	 golongan	 senyawa	 ini	 akan	 memunculkan	 serapan	 (O-H)	
      pada	sekitar	3500-3300	cm-1	dengan	intensitas	kuat	dan	melebar.
5.	 Amina	
	     Akan	muncul	serapan	N-H	pada	sekitar	3500	cm-1	dan	biasanya	
      dikonformasi	dengan	amida.


6                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
       Kelima	golongan	senyawa	di	atas	merupakan	gugus	fungsional	
utama dan spesifik. Banyak gugus fungsi lain tapi kurang spesifik se-
perti	eter	C-O	yang	juga	terdapat	pada	alkohol	dan	ester,	alkana	yaitu	
C-C	 tunggal	 dan	 –C-H	 (sp3-s)	 yang	 hampir	 dimiliki	 semua	 senyawa	
organik	sehingga	tidak	akan	memberikan	informasi	yang	bermanfaat	
bila	dianalisis	dengan	spektroskopi	IR.
      Penggunaan	 istilah	 melebar	 dan	 tajam	 adalah	 mengacu	 pada	
penampilan fisik dari serapan, sedangkan istilah kuat, medium dan le-
mah	adalah	berhubungan	dengan	tingginya	intensitas	(%T)	yang	dije-
laskan	dengan	gambar	3.3.




        Gambar 3.3 Penampilan fisik dan intensitas serapan IR
       Serapan I mempunyai penampilan fisik yang melebar dan in-
tensitas	kuat	(lebar	dan	kuat),	serapan	II	berpenampilan	tajam	dengan	
intensitas	lemah	(tajam	dan	lemah),	serapan	III	tajam	dan	kuat	sedang-
kan	serapan	IV	tajam	dan	medium.

3.4 Interpretasi Spektra IR.
      Seperti di jelaskan di atas Spektra IR adalah gambar (grafik)
dari	(%T)	lawan	bilangan	gelombang	(cm-1).	Dalam	menginterpretasi	
(menganalisis)	suatu	spektra	IR	suatu	senyawa	maka	perhatian	difokus-


Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                   7
kan	 pada	 gugus	 fungsional	 utama:	 karbonil	 (C=O),	 hidroksil	 (O-O),	
(N-H),	alkena	(C	=C),	alkuna	(C	=C),	nitril	(C	=N),	NO2	dan	lain-lain.	
Serapan	C-C	tunggal	dan-C-H	(sp3-s)	tidak	perlu	ditelaah	secara	men-
dalam	 karena	 hampir	 semua	 senyawa	 organik	 mempunyai	 serapan	
pada	daerah	tersebut.
     Berikut	 ini	 adalah	 langkah-langkah	 yang	 merupakan	 pedoman	
dalam	menganalisis	spektra	IR	suatu	senyawa	organik.
1.	 Apakah	 ada	 gugus	 karbonil?.	 Gugus	 C=O	 terdapat	 pada	 dae-
     rah	 1820-1600	 cm-1	 dan	 puncak	 ini	 biasanya	 terkuat	 dengan	
     penampilan	lebar	tajam	dan	sangat	karakteristik.
2.	 Bila	 gugus	 C=O	 ada	 maka	 diuji	 langkah-langkah	 berikut.	 Na-
     mun	bila	tidak	ada	dilanjutkan	pada	langkah	3.
     a. Asam karboksilat	akan	memunculkan	serapan	OH	pada	bi-
          langan	gelombang	3500-3300	cm-1.
     b. Amida	akan	muncul	serapan	N-H	yang	medium	dan	tajam	
          pada	sekitar	3500	cm-1.	
     c. Ester	akan	memunculkan	sepan	C-O	tajam	dan	kuat	pada	
          1300-1000	cm-1.
     d. Anhidrida	akan	memunculkan	serapan	C=O	kembar	1810	
          cm-1	 dan	 1760	 cm-1 dan akan lebih spesifik bila menggu-
          nakan	FTIR.
     e. Aldehida	akan	memunculkan	C-H	aldehida	intensitas	lemah	
          tapi	tajam	pada	2850-2750	cm-1	baik	yang	simetri	maupun	
          anti-simetri.
     f. Keton	bila	semua	yang	di	atas	tidak	muncul.
3.	 Bila	serapan	karbonil	tidak	ada	maka.
     a.	 Ujilah	alkohol	(-OH).
     	    Serapan	melebar	pada	sekitar	3500-3300	cm-1	(dikonforma-
          si	dengan	asam	karboksilat)	dan	diperkuat	dengan	serapan	
          C-O	pada	sekitar	1300-1000	cm-1.
     b.	 Ujilah	amina	(N	–H).
     	    Serapan	medium	pada	sekitar	3500	cm-1	(dikonformasi	de-
          ngan	amida).

                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      c.	 Ujilah	eter	(C-O).
      	    Ujilah	serapan	pada	sekitar	1300-1000	cm-1	(dikonformasi	
           dengan	alkohol	dan	ester).
4.	   Ikatan	C	=	C	alkena	dan	aromatis.
	     Untuk	alkena	serapan	pada	1650	cm-1,	sedangkan	untuk	aromatis	
      sekitar	1650-1450	cm-1	(lebih	lemah	karena	adanya	delokalisasi	
      elektron),	atau	yang	dikenal	dengan	resonansi.	Serapan	(C-H)alifatik	
      (sp2-s)	 alkena	 akan	 muncul	 di	 bawah	 3000	 cm-1,	 sedangkan	
      (C-H)vinilik (sp2-s)	benzena	akan	muncul	di	atas	3000	cm-1.
5.	   Ikatan	C	=	C	alkuna	dan	C	=	N	nitril.
	     Gugus	C	=	N	akan	muncul	pada	sekitar	2250	cm-1	medium	dan	
      tajam,	sedangkan	serapan	C	=	C	lemah	tapi	tajam	akan	muncul	
      pada	sekitar	2150	cm-1.	Untuk	alkuna	juga	diuji	C-Hasetinilik (sp-s)	
      atau	terminal	pada	sekitar	3300	cm-1.	
6.	   Gugus	nitro	NO2.	
	     Serapan	kuat	pada	sekitar	1600-1500	cm-1	dari	(N=O)anti-sim.		dan	
      juga	pada	1390-1300	cm-1	cm-1	untuk	(N=O)simetri.
7.	   Hidrokarbon	jenuh.
	     Hidrokarbon	jenuh	baik	alkana	maupun	sikloalkana	sebenarnya	
      tidak mempunyai gugus fungsional yang spesifik. Namun bila
      informasi	1	sampai	6	tidak	ada	maka	patut	diduga	bahwa	spek-
      tra	IR	tersebut	adalah	hidrokarbon	jenuh.
       Interpretasi	terhadap	spektra	IR	biasanya	disajikan	dalam	bentuk	
narasi	dan	analisis	yang	dimulai	dari	kiri	ke	kanan.	Analisis	difokus-
kan pada gugus-gugus fungsi utama. Daerah sidik jari (finger print)
yaitu	daerah	dibawah	1000	cm-1	digunakan	sebagai	konformasi	gugus-
g
	 ugus	fungsi	utama	(1000-4000	cm-1).	Sekali	lagi	serapan	yang	kurang	
spesifik seperti C-C tunggal dan C-H (sp-3-s)	 juga	 digunakan	 sebagai	
pelengkap	karena	hampir	semua	senyawa	organik	mempunyai	serap-
an	 tersebut.	 Serapan	 dapat	 disajikan	 dalam	 bentuk	 interval	 bilangan	
gelombang	atau	kira-kira	(sekitar)	ataupun	harga	tunggal,	misalkan	se-
perti	contoh	pada	gambar	3.4.



Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                     
        Gambar 3.4 Perkiraan serapan (bilangan gelombang)
       Serapan	pada	daerah	di	atas	dapat	disajikan	dengan	sekitar	
(a	sampai	c)	cm -1	atau	sekitar	b	an	cm-1	atau	b	cm -1.	Penyajian	ana-
lisa	yang	lebih	sederhana	dapat	disajikan	dalam	bentuk	tabel	bilangan	
gelombang	dan	gugus	fungional	atau	ikatan.	Berikut	ini	adalah	bebe-
rapa	contoh	spektra	IR	untuk	dipelajari.

Pelajaran	1:	Spektra	IR	dari	1-butanol




Interpretasi:
      Pita	lebar	dan	kuat	pada	sekitar	3500-3200	cm-1	adalah	rentang-
an–OH	 yang	 diperkuat	 oleh	 rentangan	 C-O	 pada	 sekitar	 1050	 cm1.	
Serapan	 pada	 sekitar	 3000-2700	 	 cm-1	 adalah	 rentangan	 C-H	 (sp-3-s)	
dari	metil	dan	metilen	(CH2).	

0                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
Pelajaran	2:	Spektra	IR	dipropilamina									




Interpretasi:
      Serapan	 lemah	 pada	 sekitar	 3300	 cm-1	 adalah	 rentangan	 N-H	
yang	telah	di	spike	(ditambah	senyawa	standar	eksternal	untuk	mem-
perbesar	serapan).	Serapan	pada	sekitar	3000-2700	cm-1	adalah	ren-
tangan	 C-H	(sp-3-s)	dari	metil	dan	metilen	(CH2).	Sedangkan	serapan	
kuat	pada	sekitar	1450	cm-1	kemungkinan	adalah	rentangan	dari	C-N.

Pelajaran	3:	Spektra	IR		2-heptanon




Interpretasi:
      Serapan	 kuat	 dan	 tajam	 pada	 1718	 adalah	 rentangan	 karbonil	
(C	=O).	Serapan	sekitar	3000-2700	cm-1	adalah	rentangan	C-H	(sp-3-s)	


Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                   1
dari	metil	dan	metilen	(CH2).	Tidak	ada	yang	informasi	lain	yang	spe-
sifik dalam spektra ini.

Pelajaran	4:	Spektra	IR	butanal




Interpretasi:
      Serapan	kuat	dan	tajam	pada	1720	adalah	rentangan	karbonil	
(C	 =O)	 yang	 diperkuat	 serapan	 pada	 kembar	 pada	 2822	 cm-1	 dari	
C-H	 aldehid	 anti-semetri	 dan	 2720	 cm-1	 dari	 C-H	 aldehid	 simetri.	
Serapan	pada	sekitar	3000-2900	cm-1	adalah	rentangan	C-H	(sp-3-s)	
dari	metil	dan	metilen	(CH2).

Pelajaran	5:	Spetra	IR	asam	heksanoat




                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
Interpretasi:
      Serapan	 kuat	 dan	 lebar	 pada	 sekitar	 3300-2800	 cm-1	 adalah	
rentangan	O-H	yang	berimpit	dengan	serapan	(C-H)str		jenuh.	Puncak	
yang	melebar	adalah	disebabkan	adanya	ikatan	hidrogen	pada	asam	
(bandingkan	dengan	serapan	OH	pada	spektra	1-butanol	yang	ikatan	
hidrogennya	 lebih	 lemah).	 Serapan	 pada	 1711	 cm-1	 adalah	 serapan	
(C=O)str.

Pelajaran	6:	Spektra	IR	butilnitril




Interpretasi:
       Serapan	tajam	dan	kuat	pada	2249	cm-1	adalah	rentangan	nitril	
(C=N).	Serapan	pada	sekitar	3000-2700	adalah	rentangan	C-H	(sp-3-s)	
dari	 metil	 dan	 metilen	 (CH2). Tidak ada informasi lain yang spesifik
dalam	spektra	ini.
       Spektra	 IR	 tidak	 dapat	 digunakan	 untuk	 menentukan	 struktur	
senyawa	organik	walapun	rumus	molekulnya	diketahui.	Untuk	senya-
wa	 murni	 struktur	 dapat	 ditentukan	 berdasarkan	 spektra	 IR	 dengan	
membandingkan	dengan	spektra	IR	standar	(otentik).	Spektra	IR	dapat	
digunakan	untuk	memperkirakan	gugus	fungsi	(skrining)	dari	suatu	ha-
sil	analisis	baik	metabolit	primer	terutama	metabolit	sekunder.	Dalam	


Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                   
menganalisis	spektra	IR	untuk	lebih	memastikan	gugus	fungsinya	maka	
dirujuk	pada	data	korelasi	yang	disajikan	dalam	berbagai	bentuk	se-
perti	Gambar	3.5.
Model	1:




Model	2:




Model	3:




  Gambar 3.4 Berbagai bentuk bilangan gelombang untuk korelasi

                       SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
3.5 Instrumen Spektroskopi IR
      Saat	ini	ada	dua	macam	yaitu	spektroskopi	IR		dan	FTIR	(Furier	
Transformation	Infra	Red).		FTIR	lebih	sensitif	dan	akurat	misalkan	da-
pat	 membedakan	 bentuk	 cis	 dan	 trans,	 ikatan	 rangkap	 terkonyugasi	
dan	terisolasi	dan	lain-lain	yang	dalam	spektrofotometer	IR	tidak	dapat	
dibedakan.	Pada	Gambar	3.5	dikemukakan	skema	peralatan	spektro-
fotometer	IR	dan	FTIR.
A.	Spektrofotometer	IR




B.	Spekroskopi	FTIR




            Gambar 3.5 Gambar Spektroskopi IR dan FTIR

Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                   
       Secara	 umum	 baik	 spektroskopi	 IR	 mapun	 FTIR	 mempunyai	
komponen-komponen	sebagai	berikut.
1.	 Sumber	cahaya	IR
						 Sumber	cahaya	yang	umum	digunakan	adalah	batang	yang	di-
       panaskan	Oleh	listrik	berupa.					
       • Nerst Glower merupakan campuran logam: Zr, Y, Er dan
           lain-lain
       • Globar merupakan silikon karbida
       • Berbagai bahan keramik
2.	 Monokromator
	      Betuk	prisma	seperti	pada	spektroskopi	UV-Vis	dan	grating	yang	
       tebuat	 dari	 NaCl	 murni	 yang	 transparan.	 Karena	 NaCl	 bersifat	
       higroskopis	maka	untuk	lebih	memudahkan	perawatan	diguna-
       kan	halida	logam	lainnya	seperti	CsI	atau	campuran	antara	ThBr	
       dan	ThI.
3.	 Detektor.
       Kebanyakan menggunakan Thermofil yaitu dua kawat logam
       yang	dihubungkan	antara	kepala	dan	ekor	yang	menyebabkan	
       arus	listrik		yang	sebanding	dengan	radiasi	yang	mengenai	the-
       mofil. Derektor dihubungkan ke recorder yang terintegrasi de-
       ngan	printer.

3.6 Penanganan Sapel
     Penaganan	cuplikan	tergantung	dari	wujud	cuplikan	itu	sendiri	
apakah	 cair,	 gas	 dan	 padatan.	 Bentuk	 gas	 dan	 padatan	 mempunyai	
penaganan	tersendiri.
a.	  Sapel	gas.
	    Sampel	gas	mempunyai	sel	khusus	untuk	gas	seperti	ampul.	Sel	
     yang	 telah	 berisi	 gas	 dimasukkan	 lansung	 ke	 sumber	 IR.	 Per-
     syaratan	wadah	adalah	tidak	menyerap	sinar	pada	panjang	ge-
     lombang	IR.
b.	 Sampel	cairan.
	    Cairan	mempunyai	sel	khusus	berupa	pelat	NaCl	sehingga	sam-

6                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      pel	 tidak	 boleh	 mengandung	 air.	 Cairan	 diteteskan	 pada	 pelat	
      berupa film tipis. Untuk larutan berair dapat dugunakan pelat
      CsI	atau	CaF2.	Bila	perlu	menggunakan	pelarut	maka	pelarutnya	
      adalah	yang	tidak	mengandung	gugus	fungsional	utama	seperti	
      toluena,	heksana	kloroform	dan	lain-lain.
c.	   Sampel	padatan.
	     Ada	tiga	cara	untuk	menangani	sampel	padatan	seperti	berikut.
      • Pelet KBr.
      	     Menumbuk	cuplikan	(0,1-2,0)%	dengan	KBr	kemudian	di-
            tekan	 dengan	 tekanan	 tinggi	 dalam	 cetakan	 hingga	 mem-
            bentuk	peler	KBr	yang	transparan.
      • Mull atau pasta.
      	     Mencampur	 cuplikan	 dengan	 minyak	 pasta	 kemudian	 di-
            lapiskan	pada	dua	keping	NaCl.
      • Lapisan Tipis.
      	     Padatan	dilarutkan	dalam	pelarut	yang	volatil	(mudah	me-
            nguap),	kemudian	diteteskan	pada	pelat	NaCl.	Bila	pelarut	
            sudah	 menguap	 maka	 akan	 diperoleh	 lapisan	 tipis	 pada	
            pelat.
       Perlu	ditekankan	lagi	bahwa	spektroskopi	IR	tidak	dapat	digu-
nakan	untuk	elusidasi	struktur,	kecuali	senyawanya	murni	dan	diban-
dingkan	dengan	spektra	IR	standar	(otentik).	Spektra	IR	biasanya	digu-
nakan	untuk	analisis	gugus	fungsional	utama	suatu	senyawa	organik.	
Oleh	karena	itu	spektra	IR	dapat	juga	digunakan	untuk	merunut	apakah	
suatu	reaksi	berlangsung	karena	reaksi	senyawa	organik	adalah	trans-
formasi	 gugus	 fungsional.	 Juga	 umum	 digunakan	 untuk	 mengetahui	
(skrining)	gugus	fungsional	senyawa	hasil	ekstrak	bahan	alam.

3.7 Soal-Soal Latihan
1.	                                                                 	
      Hitunglah	konstanta	ikatan	(k)	untuk	ikatan	(C-O)	=	1275	cm-1,	
      ikatan	(C	=	N)	=	1680	cm-1		dan	ikatan	(C-F)	=	1300	cm-1.



Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)                                    7
2.	      Jelaskan	 bagaimana	 membedakan	 pasangan	 senyawa	 berikut	
         dengan	spektra	IR.



	        a.					        	dan													b.
																																																																																																			

	        c.	CH3-	C	=N	dan	HC	=	C-NH2		d.	
3.       Dengan spektra IR maka suatu reaksi esterifikasi Fisher dapat
         dirunut.	Jelaskan	hal	tersebut.
4.	      Jelaskan	 bahwa	 reaksi	 isopropanol	 dapat	 juga	 dirunut	 dengan	
         menggunakan	spektroskopi	IR.
5.	      Spektroskopi	IR	dapat	juga	digunakan	untuk	analisa	kuantitatif	   	
         dengan	persamaan	Lambert-Beer	.	Jelaskan	hal	tersebut.
6.	      Berikan	interpretasi	terhadap	spektra	berikut.
         A.	Spektra	IR	1-heksena.




                                      SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
       B.	Spektra	1	–oktuna	dan	4	-	oktuna




                                  -ooOoo-




Bab 3 Spektroskopi Infra Merah (IR)          
                 Spektroskopi
Bab 4
                 Resonansi Magnet Inti




      	 Spektroskopi	 UV-Vis	 adalah	 untuk	 analisis	 gugus	 kromofor	
diena	 dan	 ketena	 (enon)	 terkonyugasi.	 Analisis	 kualitatif	 didasarkan	
pengukuran	λmaks	 ,	sedangkan	analisa	kuantitatif	dengan	mengunakan	
persamaan	Lambert-Beer.	Spektroskopi	IR	adalah	untuk	menganalisis	
gugus	fungsional	utama	suatu	molekul	organik.	Untuk	melengkapi	ba-
gian	lain	dari	suatu	molekul	organik	yang	tidak	diketahui	(unknown),	
maka	digunakan	spektroskopi		Resonansi	Magnet	Inti	(RMI)	atau	Nu-
clear	Magnetik	Resonance	(NMR).	

4.1 Kedudukan Spin Inti
      Banyak	inti	atom		yang	berkelakuan	sebagai	magnet	bila	berpu-
tar	khususnya	 atom	yang	mempunyai	massa	dan	nomor	atom	ganjil	
seperti:	1H1,	1H2,	6C13,	7N14,	8O17	dan	9F19.	Secara	umum	maka	momen	
magnet	inti	digambarkan	sperti	Gambar	4.1.
                  Gambar 4.1 Momen magnet inti
      Panah	 melengkung	 adalah	 menunjukkan	 arah	putaran	 inti,	 se-
dangkan	panah	ke	arah	atas	menunjukkan	vektor	magnet	inti.	Karena	
senyawa	organik	semuanya	mengandung	Karbon	dan	Hidrogen,	maka	
spektroskopi	yang	ada	adalah	spektroskopi	H1	(Proton)-NMR	dan	C13	
(Karbon)-NMR.

4.1.1 Momen Magnet Inti
       Bila	medan	magnet	digunakan	untuk	mempengaruhi	inti	atom	
maka	 kedudukan	 akan	 menjadi	 berbeda	 karena	 inti	 adalah	 partikel	
yang	bermuatan	positif	sehingga	setiap	inti	yang	berputar	akan	meng-
hasilkan	 medan	 magnet.	 Inti	 mempunyai	 momen	 magnet	 (μ)	 yang	
dihasilkan	oleh	spinnya.	Untuk	hidrogen	mempunyai	dua	spin	yaitu	
searah	 jarum	 jam	 (+1/2)	 dan	 berlawanan	 dengan	 arah	 jarum	 jam	
(-1/2).,	dengan	masing-masing	momen	magnet	yang	keadaannya	di-
gambarkan	pada	gambar	4.2.




              Gambar 4.2 Kedudukan dua spin proton

                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
       Notasi	 Bo	 adalah	 medan	 magnet	 yang	 diberikan	 pada	 putaran	
spin	 proton.	 Kedudukan	 spin	 (+1/2)	 mempunyai	 tenaga	 yang	 lebih	
rendah	karena	searah	dengan	magnet	(Bo)	yang	diberikan.	Sedangkan	
spin	 (-1/2)	 mempunyai	 tenaga	 yang	 lebih	 tinggi	 karena	 berlawanan	
dengan	 Bo.	 Keadaan	 ini	 diilustrasikan	 seperti	 kutub	 magnet	 berikut	
ini.




Gambar 4.3 Kedudukan spin yang searah dan berlawanan dengan Bo.
      Pemberian	pengaruh	medan	magnet	(Bo)	yang	kuat	akan	menye-
babkan	spin	pecah	menjadi	dua	(split)	dengan	tenaga	yang	sama	antara	
keduanya	dibandingkan	dengan	spin	tanpa	pengaruh	medan	magnet	
seperti	gambar	4.	4.




      Gambar 4.4 Kedudukan spin proton dengan dan tanpa Bo
        Penyerapan	gelombang	radio	pada	fenomena	Resonansi	Magnet	
Inti	 (RMI)	 atau	 	 NMR	 Nuclear	 Magnetic	 Resonance,	 terjadi	 bila	 inti	
menyearah	terhadap	medan	magnet	yang	digunakan	untuk	merubah	


Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                                 
arah	 atau	 orientasi	 spin	 dari	 +1/2	 menjadi	 	 -1/2	 yang	 digambarkan	
sebagai	berikut.




 Gambar 4.5 Penyerapan gelombang NMR merobah orientasi spin
      Penyerapan	tenaga	(hv)	adalah	merupakan	proses	”quantized”	
dimana	tenaga	yang	diserap	harus	sama	dengan	tenaga	antara	dua	le-
vel	energi	yang	telibat	yang	dirumuskan	sebagai	berikut.
      	    Ediserap	=	hv	=	E-1/2-E+1/2		...........................................	4.	1
       Perbedaan tenaga tersebut didefinisikan sebagai (∆E)	yang	meru-
pakan	fungsi	Bo	atau	f(Bo).	Besarnya		(∆E)	tergantung	pada	inti	yang	ter-
libat,	karena	setiap	inti	mempunyai	perbedaan	massa	dan	muatan	yang	
didefinisikan sebagai giro magnet (ξ)	maka	persamaan	4.1	menjadi.
      	    (∆E)	=	f	(ξ	Bo)	=hv......................................................	4.	2
      Karena	 momentum	 angular	 inti	 adalah	 	 ”quantized”	 sebesar	
(h/2π),	maka	persamaan	4.2	menjadi.	
      	    (∆E)	=	ξ	(h/2π)	Bo	=	hv................................................4.	3
      Sehingga	frekuensi	gelombang	radio	yang	diserap		adalah
      	    V	=	(ξ/2π)	Bo	...............................................................4.	4
      Berdasarkan	persamaan	4.	4	maka	frekuensi		(v)	tergantung	dari	
besarnya	Bo	karena	(ξ/2π)	adalah	suatu	konstanta	seperti	terlihat	pada	
tabel	4.1	berikut	ini.




                               SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
       Tabel 4.1 Hubungan	kekuatan	medan	dengan	frekuensi
       Kekuatan medan (Bo) Gauss               Frekuensi (v) MHz
              10.	000	(H1)                            42,6
              14.	100	(H1)                            60,0
              23.	500	(H1)                           100,0
              51.	480	(H1)                           220,0
              10.	000	(H2)                            6,5
             10.	000	(C13)                            10,7
              10.	000	(F19)                           40,0
             10.	000	(Cl35)                           4,2
       Meskipun	 banyak	 inti	 yang	 dapat	 mengalami	 RMI	 (NMR),	 na-
mun	 untuk	 kimiawan	 organik	 hanya	 tertarik	 pada	 spektroskopi	 H1	
NMR	dan	C13	NMR.	Spektroskopi	C13	 	NMR	digunakan	pada	analisis	
tertentu	 yang	 biasanya	 tidak	 dapat	 dilakukan	 dengan	 H1	 NMR	 khu-
susnya	 untuk	 molekul	 yang	 strukturnya	 kompleks	 seperti	 metabolit	
sekunder	dan	selanjutnya	hanya	dibahas	spektroskopi	H1-NMR.

4.1.2 Mekanisme Serapan Resonansi.
      Untuk	lebih	memahami	transisi	perubahan	orientasi	(spin)		+1/2	
menjadi	-1/2	maka		diilustrasikan	dengan	analogi	permainan	gasingan	
seperti	gambar	4.6.




   Gambar 4.6 Analogi gasingan dengan perubahan orientasi spin


Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                             
        Pada		gambar	A	adalah	gasingan	dalam	pengaruh	medan	gravita-
si	bumi,	sedangkan	gambar	B	adalah	menggambarkan	presisi	dari	inti	
yang	berputar	disebabkan	pengaruh	medan	magnet	yang	digunakan.	         	
Medan	 magner	 (Bo)	 yang	 digunakan	 dianalogikan	 sebagai	 gaya	 gra-
vitasi	 bumi	 dimana	 lambat	 laun	 gasingan	 bergoyang	 ”Wobble”	 atau	
presisi	dan	selanjutnya	spin	akan	berubah	arah.	Bila	Bo	makin	presi-
si	(Bo)	makin	besar,	maka	perubahan	orientasi	spin	makin	cepat	atau	
disebut	frekwensi	angular	(ω)	makin	besar.	Dari	tabel	4.1	contohnya	   	
bila	digunakan	Bo	sebesar	14.	100	Gauss	maka	frekuensi	(v)	adalah	60	
MHz.	 Proses	 penyerapan	 energi	 gelombang	 radio	 dalam	 perubahan	
spin	digambarkan	pada	gambar	4.7.




          Gambar 4.7 Proses RMI yang terjadi pada v = ω

4.2 Spektroskopi H1-NMR
        Spektroskopi	H1-NMR	paling	banyak	digunakan	oleh	kimiawan	
organik.	 Spektroskopi	 ini	 didasarkan	 pada	 kenyataan	 bahwa	 setiap	
kelompok	 proton	 (H)	 dalam	 molekul	 organik	 akan	 beresonansi	 pada	
frekwensi	yang	tidak	identik	atau	beresonansi	pada	frekwensi	yang	spe-
sifik. Hal ini disebabkan kelompok proton suatu molekul organik dikeli-
lingi	elektron	yang	berbeda	(lingkungan	elektroniknya	berbeda).	Makin	
besar	kerapatan	elektron	yang	mengelilingi	inti	maka	makin	besar	pula	

6                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
medan	 magnet	 yang	 digunakan.	 Kerena	 setiap	 atom	 H	 (proton)	 suatu	
molekul	organik	mempunyai	lingkungan	elektronik	(kimia)	yang	berbe-
da	maka	akan	menyebabkan	frekwensi	resonansi	yang	berbeda.	
        Perbedaan	frekwensi	tersebut	pada	kenyataannya	sangatlah	ke-
cil.	 Sebagai	 contoh	 antara	 proton	 (H)	 dari	 klorometan	 (CH2Cl2)	 dan	
fluorometan (CH2F2)	 hanya	 berbeda	 sebesar	 72	 Hz,	 bila	 digunakan	
medan	 magnet	 (Bo)	 sebesar	 14.	 100	 Gauss.	 Untuk	 merobah	 orien-
tasi	 spin	 dibutuhkan	 frekwensi	 sebesar	 60	 MHz	 dengan	 demikian	
frekwensi	sebesar	72	Hz	tidaklah	mencukupi.	Untuk	mengatasi	keada-
an	tersebut	maka	dilakukan	suatu	usaha	yaitu	dengan	menggunakan	
senyawa	 standar	 yang	 frekwensinya	 ditambah	 dalam	 senyawa	 yang	
akan	diukur,	sehingga	frekwensi	yang	diukur	adalah	harga	relatif	ter-
hadap	standar.	Senyawa	standar	yang	umum	digunakan	adalah	Tetra-
metilsilana	 (TMS)	 atau	 disebut	 juga	 tetrametilsilikon	 dengan	 struktur	
Si(CH3)4.	Senyawa	ini	digunakan	sebagai	standar	kerena	proton	metil	
jauh	lebih	terlindungi	(lingkungan	makin	elektro	positif)	dibandingkan	
proton	senyawa	organik	lainnya.	Bila	suatu	senyawa	diukur	frekwen-
si	protonnya	maka	artinya	adalah	seberapa	jauh	(Hz)	proton	tersebut	
digeser	dari	TMS.
       Bilangan	pergeseran	(Hz)	dari	TMS	untuk	suatu	proton	tergan-
tung	pada	medan	magnet	(Bo)	yang	digunakan.		Resonansi	proton	de-
ngan	 Bo	 sebesar	 14.100	 Gauss	 adalah	 sebesar	 60	 MHz,	 sedangkan	
bila	 digunakan	 Bo	 sebesar	 23.500	 Gauss	 adalah	 sebesar	 100	 MHz.	
Perbandingan	frekuensi	resonansi	adalah	sama	dengan	perbandingan	
Bo	seperti	berikut	ini.
      (100	MHz)/(60	MHz)	=	(23.	500	Gauss)/(14.	100	Gauss)	=	5/3
       Berdasarkan	data	di	atas	artinya	adalah	pada	100	MHz	(23.	500	
Gauss)	pergeseran	dari	TMS	adalah	5/3	kali	lebih	besar	dibandingkan	
jika	 proton	 tersebut	 jika	 diukur	 pada	 60	 MHz	 (14.	 100	 Gauss).	 Hal	
ini	akan	menimbulkan	kerancuan	karena	bila	spektroskopi	yang	digu-
nakan	berbeda		maka	akan	diperoleh	hasil	yang	berbeda	untuk	proton	
(H)	yang	sama.

Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                                 7
       Untuk	mengatasi	kerancuan	ini	digunakan	parameter	baru	yang	
tidak	 tergantung	 dengan	 Bo.	 Dalam	 hal	 ini	 digunakan	 suatu	 bilang-
an	 yang	 diperoleh	 dari	 perbandingan	 harga	 pergeseran	 Hz	 dengan	
frekuensi	(MHz)	untuk	suatu	proton	dari	spekroskopi	tersebut.	Harga	
perbandingan	 ini	 desebut	 sebagai	 pergeseran	 kimia	 (chemical	 shift)	
yang	 dinotasikan	 sebagai	 (δ)	 yang	 diperoleh	 dari	 perbandingan	 be-
rikut.
      δ	=	(pergeseran	dalam	Hz)/(pergeseran	dalam	MHz)
       Pergeseran	kimia	(δ)	adalah	menyatakan	seberapa	jauh	(satuan	
ppm=	part	per	million)	proton	tersebut	digeser	dari	proton	TMS	(δ	=	
0	 ppm),	 terhadap	 frekwensi	 spektrometer	 yang	 digunakan.	 Harga	 δ	
tidak	 tergantung	 pada	 besarnya	 B0	 yang	 digunakan.	 Sebagai	 contoh	
pada	 60	 MHz	 pergeseran	 proton	 metil	 bromida	 (CH3Br)	 adalah	 162	
Hz	dari	TMS	,	sedangkan	pada	100	MHz	adalah	sebesar	270	Hz	dima-
na	keduanya	mempunyai	δ	yang	sama	yaitu	2,70	ppm	yang	dihitung	
dengan	persamaan	berikut.
      δ	=	(162	MHz)/(60	MHz)	=	(270	Hz)/(100	Hz)	=	2,7	ppm
       Pada	skala	δ maka untuk TMS didefinisikan sebagai (0,0 ppm)
dengan	skala	(0-10)	ppm.	Beberapa	spektroskopi	menggunakan	skala	
Ł (tou) yang besarnya adalah (10-δ)	ppm.	Pada	spektroskopi	H1-NMR	,	
maka	skala	δ dan Ł dicatat dari kiri ke kanan dan tercatat pada kertas
spektrum	seperti	berikut.




         Gambar 4.8 Skala δ dan Ł pada spektroskopi NMR




                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
4.2.1 Keekivalenan Proton
       Setiap	 proton	 atau	 kelompok	 proton	 pada	 molekul	 organik	
mempunyai lingkungan kimia yang spesifik sehigga harga δ	juga	akan	
spesifik. Kelompok proton adalah sejumlah proton yang mempunyai
lingkungan	kimia	yang	sama	(ekivalen)	dan	kelompok	tersebut	mem-
punyai	harga	δ	yang	sama.	Bila	lingkungan	kimianya	makin	elektro-
positif	 artinya	 makin	 terlindungi	 (shielding)	 maka	 harga	 δ	 akan	 me-
nuju	TMS,	sedangkan	bila	lingkungannya	makin	elektronegatif		artinya	
makin	 tidak	 terlindungi	 (deshielding)	 maka	 harga	 δ	 makin	 jauh	 dari	
TMS.	Dengan	demikian	bisa	saja	terjadi	perbedaan	harga	δ	untuk	ke-
lompok	 (tipe)	 proton	 yang	 sama	 bila	 lingkungan	 kimianya	 berbeda,	
seperti	harga	δ	untuk	proton	CH3-	pada	tabel	4.2.	

               Tabel 4.2 Harga	δ	beberapa	proton	CH3-X	
     Molekul CH3-X         Elektronegativitas –X    Harga δ proton CH3
                              (Skala Pauling)             (ppm)
         CH3-	F                     4,0                    4,26
        CH3-OH                      3,5                    3,40
         CH3-Cl                     3,1                    3,05
        CH3-Br                      2,8                    2,68
         CH3-I                      2,5                    2,16
         CH3-H                      2,1                    0,23
         CH3-Si                     1,8                    0,00
      	 Selajutnya	berdasarkan	kesepakatan	maka	harga	δ	tipe	(jenis)	    	
proton	yang	lebih	dekat	ke	TMS	diberi	notasi	a,	b,	c	dan	seterusnya.	
Kenaikan	elektronegativitas	lingkungan	kimia	suatu	tipe	proton	den-
gan	 demikian	 juga	 dipengaruhi	 jumlah	 atom	 yang	 elektronegatif	 di	
sekitar	proton	tersebut	serta	jaraknya	dari	proton	tersebut	seperti	tabel	
4.	3	berikut	ini.




Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                                 
     Tabel 4.2 Pengaruh	jumlah	substituen	dan	jarak	terhadap	δ
    Tipe proton          Harga δ (ppm)              Jenis pengaruh
       CH-Cl3                7,27                      3	atom	Cl
       CH2	-Cl2              5,30                      2	atom	Cl
      CH3	-	Cl               3,05                      1	atom	Cl
      CH3	-	Br               3,30              Terikat	lansung	pada	Br
   CH3-CH2	-	Br              1,69                Jarak	1	atom	dari	Br
  CH3-	CH2-	CH2-Br           1,25                Jarak	2	atom	dari	Br
      Proton	yang	ekivalen	(tipe	atau	jenis	sama)	adalah	yang	mem-
punyai	kerapatan	elektron	yang	identik,	hingga	kita	dapat	menentukan	
jumlah	jenis	atau	tipe	proton	dan	mempekirakan	secara	kualitatif	urut-
an	harga	δ	seperti	kesepakatan	di	atas.
Contoh:	
	    	 1.			    	       	        2.		
	    	




      3.                         4.




       Walapun	secara	teoritis	cincin	benzena	pada	fenol	terdiri	dari	
tiga	tipe	proton	namun	pada	prakteknya	pada	spektra	H1-NMR	hanya	
muncul	 satu	 tipe	 proton	 dengan	 δ	 sekitar	 7	 ppm	 dan	 berlaku	 untuk	
semua	derivat		dari	benzena	(merupakan	ciri	khas	cincin	benzena).

4.2.2 Pemecahan Spin Proton
       Spektra	H1-NMR	adalah	merupakan	gambar	antara	puncak	(peak)	
dari	tiap	tipe	proton	dengan	besarnya	δ	ppm	dari	proton	tersebut.	Pun-
cak	 yang	 ideal	 adalah	 berupa	 garis	 namun	 pada	 prakteknya	 puncak	

60                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
adalah	dalam	bentuk	Gauss	atau	segitiga.	Jumlah	puncak	yang	muncul	
adalah	 sesuai	 dengan	 tipe	 proton	 pada	 molekul	 tersebut.	 Penampil-
an fisik dari tipe proton yang muncul adalah berupa pemecahan spin
dengan	pola	(n	+	1)	dengan	n	adalah	jumlah	H	pada	C	yang	bertetang-
ga	langsung	pada	proton	tersebut.




      Proton	(a)	dengan	jumlah	6	mempunyai	satu	H	tetangga	maka	
akan	pecah	(split)	menjadi	(1	+	1)	=	2	(duplet).	Proton	(b)	mempunyai	
8	tetangga	maka	akan	pecah	menjadi	(8	+	1)	=	9	(multiplet	,	biasanya	
>5).	Proton	(c)	mempunyai		satu	H	tetangga	maka	akan	pecah	menja-
di	(1	+	1)	=	2	(duplet).	Sedangkan	proton	d	tidak	mempunyai	tetang-
ga,	sehingga	tidak	akan	mengalami	split	(singlet).	Tetapan	pemecahan	
(coupling) didefinisikan sebagai J, yang merupakan besarnya daya pi-
sah	puncak	Resolusi	.	Bila	J	makin	besar	maka	daya	pisah	makin	besar	
yang	sebanding	dengan	kekuatan	medan	(B0)	yang	digunakan.




             Gambar 4.9 Tetapan pemecahan (cupling) -J

Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                              61
      Ketinggian	 (intensitas)	 puncak	 tergantung	 pada	 jumlah	 proton	
dan	pemecahannnya.	Ketinggian	puncak	adalah	mengikuti	pola	segi-
tiga	Pascal	dan	besarnya	puncak	adalah	proporsional	dengan	jumlah	
proton.	Pola	pemecahan	segitiga	Pascal	adalah	seperti	tabel	4.4.

          Tabel 4.4 Pola	ketigian	pemecahan	segitiga	Pascal
      Pemecahan (split)                       Pola ketinggian
          Singlet                                       1
          Duplet                                      1			1
          Triplet                                   1			2			1
          Quartet                                		1			3			3			1
          Quintet                               1			4			6			4			1
          Sextet                            1			5			10			10			5			1
          Heptet                         1			6			15			20			15			6			1
      Bila	pola	pemecahan	sama,	maka	yang	jumlah	protonnya	lebih	
banyak	 akan	 lebih	 tinggi.	 Misalkan	 singlet	 	 dengan	 1	 dan	 3	 proton	
maka	puncak	dengan	3	proton	akan	lebih	tinggi	(gemuk)	dan	seterus-
nya	sepeti	contoh	spektra	H1-NMR	etanol	berikut	ini.




                 Gambar 4.10 Spektra H1-NMR etanol



6                           SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
        Proton	a	mempunyai	tetangga	2	maka	maka	akan	split	menjadi	
triplet	dengan	δ	=	1,50	ppm	,	proton	b	tidak	punya	tetangga	maka	tidak	
split	(singlet)	dengan	δ	=	2,60	ppm,	sedangkan	proton	c	mempunyai	
3	tetangga	maka	split	menjadi	quartet	dengan	δ	=	3,75	ppm.	Proton	
c	lingkungannya	lebih	elektronegatif	dibanding	proton	b	(alkohol),	ka-
rena	proton	c	dikelilingi	dua	gugus	yang	lingkungannya	elektronegatif	
yaitu	–OH	dan	CH3	sehingga	lebih	deshielding.	
       Untuk	puncak	yang	ideal	maka	jumlah	ketinggian	puncak	ada-
lah	merupakan	perbandingan	empiris	dari	setiap	tipe	proton	tersebut.	
Sedangkan	 bila	 puncak	 yang	 diperoleh	 adalah	 Gauss	 maka	 perban-
dingan	empiris	dari	tipe	protonnya	adalah	jumlah	luasan	puncak	yang	
dihitung	 sebagai	 luasan	 segitiga.	 Untuk	 mendapatkan	 perbandingan	
jumlah	 proton	 yang	 sebenarnya	 maka	 perbandingan	 empiris	 diban-
dingkan	dengan	rumus	molekulnya	(RM).	Peralatan	spektroskopi	H1-	
NMR	biasanya	sudah	komputerisasi	maka	perhitungan	sudah	bersifat	
integrasi	otomatis	dan	perbandingan	empirisnya	tercatat	secara	otoma-
tis	seperti	sepektra	dietil	eter	berikut	ini.




               Gambar 4.11 Spektra H1-NMR dietil eter


Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                            6
      Proton	a	yang	berjumlah	6	mempunyai	2	tetangga	maka	akan	
pecah	 menjadi	 triplet,	 sedangkan	 proton	 b	 yang	 berjumlah	 4	 mem-
punyai	 3	 tetangga	 maka	 akan	 pecah	 menjadi	 quartet.	 Perbandingan	
empiris	proton	a:	b	adalah	3:2		dan	jumlah	proton	pada	RM	adalah	
10	maka		proton	a	=	(3/5)	x	10	=	6,	sedangkan	proton	b	=	(2/5)	x	10	
=	4.	
       Pada	interpretasi	spektra	H1-	NMR	,	maka	untuk	memperkirakan	
harga	δ	dapat	dirujuk	pada	data	korelasi	pada	lampiran	1.	Untuk	sam-
pel	 yang	 menggunakan	 pelarut	 maka	 digunakan	 pelarut	 yang	 tidak	
mempunyai	proton	agar	tidak	mengganggu	interpretasi	terhadap	pro-
ton.	Pelarut	yang	umum	digunakan	adalah	D2O,	CDCl3,		CD3	-	CD3	
CD3-O-	CD3,	CD3-SO-	CD3	dan	lain-lain	sesuai	kepolaran	zat	yang	di-
larutkan.	Bila	terpaksa	menggunakan	pelarut	yang	mempunyai	proton,	
maka	harus	tahu	secara	pasti	kedudukan	δ	dari	pelarut	dan	tidak	ada	
yang	berimpit	dengan	δ	proton	dari	molekul	yang	dianalisis.	
                                                                   	
     Berdasarkan		penjelasan	di	atas	maka	perlu	dipahami	4		langkah	
dalam	menginterpretasi	suatu	spektra	H -	NMR	sebagai	berikut.
                                      1


      1. Mengidentifikasi jumlah sinyal:	 Menjelaskan	 ada	 berapa	
         macam	tipe	proton	yang	terdapat	dalam	suatu	molekul.
      2. Kedudukan sinyal:	 Menjelaskan	 kepada	 kita	 tentang	 ling-
         kungan	elektronik	setiap	tipe	proton	atau	secara	kuantitaif	
         mengetahui	harga	pergeseran	kimia	(δ	ppm).
      3. Intensitas sinyal:	Merupakan	perbandingan	empiris	dari	se-
         tiap	tipe	proton.
      4. Pemecahan spin (splitting):	Menjelaskan	suatu	tipe	proton	
         pecah	menjadi	(n	+	1),	dengan	ketinggian	tiap	pemecahan	
         sesuai	dengan	pola	segitiga	Pascal.	Luasan	puncak	adalah	
         proporsional	dengan	dengan	jumlah	proton	(langkah	3).

4.3 Instrumen Spektroskopi H1-NMR
    Secara	skematis	peralatan	spektroskopi	H1-NMR	adalah	seperti	
gambar	4.12.

6                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
         Gambar 4.12 Skema peralatan spektroskopi H1-NMR
      Tabung	 kaca	 berbentuk	 silindris	 berisi	 sampel	 yang	 dilarutkan	
dalam	pelarut	tanpa	proton	ditambah		TMS	sebagai	standar	internal.	
Tabung	sampel	ditempatkan	di	antara	dua	kutub	magnet		kemudian	
diputar	 agar	 semua	 bagian	 sampel	 dipengaruhi	 oleh	 medan	 magnet	
(homogen).	Pada	celah	magnet	terdapat	kumparan	dengan	generator	
frekuensi	(RF),	60	MHz	dengan	Bo	=	14.	100	Gauss	atau	alat	terbaru	
100	MHz	dengan	Bo	=	51.	480	Gauss.	Kumparan	ini	akan	memberikan	
tenaga	 elektromagnetik	 yang	 digunakan	 untuk	 mengubah	 orientasi	
spin.	Bila	sampel	menyerap	radiasi		maka	putaran	akan	menghasilkan	
sinyal	frekuensi	radio	pada	bidang	kumparan	detektor	dan	akan	mem-
berikan	respon		dan	mencatatnya	sebagai	sinyal	resonansi	magnet	inti	
(RMI	=	NMR)	berupa	puncak.	Paduan	spektra	IR	dan	H1-	NMR		sudah	
cukup	 memuaskan	 untuk	 menentukan	 struktur	 suatu	 senyawa	 yang	
rumus	molekulnya	(RM)	diketahui.

4.4 Soal-Soal Latihan
1.	   Tentukan	struktur	senyawa	organik	dengan	data	spektra	H1-NMR	
      sebagai	berikut.


Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                               6
      •   C10H14	 dengan: proton	 (a):	 singlet,	 9H	 dan	 δ	 =	 1,30	 ppm	
          dan	proton	(b):	singlet	,	5H	dan	δ	=	7,28	ppm.
      • C10H14	dengan:	proton	(a):	duplet,	6H	dan	δ	=	0,88	ppm;	
          proton	(b):	multiplet,	1H	dan	δ	=	1,86	ppm;	proton	(c):	du-
          plet,	2H,	δ	=	2,45	ppm	dan	proton	(d):	singlet,	5H	dan	δ	=	
          7,12	ppm.
2.	   Tentukan	jumlah	tipe	proton	,	pemecahan	(splitting),	urutan	har-
      ga	δ	dan	gambar	spektra	H1-NMR	secara	kualitatif.



      a.		 	    	       	       	        b.	



      c.	 	     	       	       	        d.




      e.	



3.	   Tentukan	 struktur	 senyawa	 RM	 =	 C4H10O	 dengan	 spektra	 H1-
      NMR		di	bawah	ini.	




66                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
4.	   Tentukan	struktur	senyawa	RM	=	C3H6O		dengan	spektra	IR	dan	
      H1-NMR	berikut	ini.




                                  -ooOoo-




Bab 4 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti                       67
Bab 5             Spektroskopi Massa




         Spektroskopi UV –Vis untuk kimiawan organik digunakan un-
       	 Spektroskopi	UV	–Vis	untuk	kimiawan	organik	digunakan	un-
tuk	 analisis	 kualitatif	 (λmaks)	 dan	 analisis	 kuantitatif	 berdasarkan	 per-
samaan	(Hukum)	Lambert	Beer.	Spektroskopi	IR	untuk	analisis	gugus	
fungsional	 utama	 dan	 spektroskopi	 H1-NMR	 untuk	 menentukan	 be-
rapa	tipe	(jenis)	proton	dan	berapa	perbadingan		jumlah	proton	terse-
but.	Gabungan	spektroskopi	IR	dan	H1-NMR	sudah	cukup	memuaskan	
untuk	melacak	(elusidasi)	struktur	senyawa	organik.	
      Spektroskopi	massa	(SM)	atau	mass	spectroscopy	(MS)	akan	me-
lengkapi	 pelacakan	 struktur	 untuk	 suatu	 molekul	 yang	 belum	 dike-
tahui	BMnya.	Spektroskopi	massa	akan	memberikan	informasi	harga	
BM	(g/mol)	dan	bagaimana	pola	pemecahan	(fragmentasi)	dari	suatu	
molekul	organik.	Rekonstruksi	terhadap	fragmen	dan	dipadu	dengan	
interpretasi	 data	 spektra	 IR	 dan	 H1-	 NMR	 akan	 dapat	 mengelusidasi	
struktur	molekul	organik	anknown.

5.1 Dasar-Dasar Spektroskopi Massa
      Dalam	 spektroskopi	 massa,	 maka	 molekul	 organik	 ditembaki	
dengan	 berkas	 elektron.	 Molekul	 akan	 melepaskan	 sebuah	 elektron	
dan	 membentuk	 ion	 positif	 radikal	 yang	 disebut	 sebagai	 ion	 induk	
atau	 ion	 molekuler	 dengan	 notasi	 (M.+). Selanjutnya	 ion	 molekuler	
akan	pecah	menjadi	ion-ion	anak	yang	lebih	kecil	dan	seterusnya.	Pe-
nulisan	 ion	 anak	 yang	 umum	 adalah	 menggunakan	 huruf	 kecil	 (m)	
untuk		membedakannya	dengan		ion	molekuler.	Secara	umum	persa-
maannya	ditulis	seperti		berikut
      	   M: + e M.+ m1+ + m2. atau m1+ + m2		............	5.	1
       Ada	 dua	 kemungkinan	 jenis	 pemecahan	 ion	 molekuler	 yaitu	
menjadi	ion	positif	dan	suatu	radikal	atau	ion	positif	dengan	suatu	mo-
lekul	 netral.	 Selanjutnya	 ion-ion	 anak	 dapat	 mengalami	 pemecahan	
lagi	menjadi	fragmen	yang	lebih	kecil.	Walapun	secara	teoritis	suatu	
molekul	organik	dapat	pecah	hingga	menjadi	fragmen	yang	paling	ke-
cil	(atom)	namun	pada	prakteknya	hal	itu	tidak	pernah	terjadi	dan	de-
ngan	spektroskopi	 massa	hanya	 diinterpretasi	 fragmen-fragmen	yang	
umum	terjadi	pada	suatu	molekul	organik	yang	mempunyai	pola	yang	
spesifik sesuai dengan gugus fungsionalnya. Elektron ditembakkan
pada	alat	spektroskopi	massa	dengan	skema	seperti	gambar	5.1.	




     Gambar 5.1 Proses penembakan molekul dengan elektron


70                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      Dalam	spektroskopi	massa	yang	terdeteksi	adalah	fragmen	yang	
bermuatan	pisitif	(kation).	Spesi	ion	positif	dipisahkan	oleh	pembelo-
kan	dalam	medan	magnet	yang	dapat	berubah	sesuai	dengan	massa	
dan	muatannya	yang	selanjutnya	menimbulkan	arus	ion	pada	kolek-
tor	yang	sebanding	dengan	dengan	limpahan	relatif	(LR)	atau	relative	
abundance	 (RA)	 lawan	 perbandingan	 massa/muatan	 (m/e	 atau	 m/z)	
seperti	sepektra	MS	n-heksana	berikut	ini.




                   Gambar 5.2 Spektra MS n-heksana
        Ion	limpahan	yang	paling	tinggi			disebut	puncak	dasar	(based	
peak)	 yang	 dalam	 hal	 ini	 m/e	 =	 57	 	 diberi	 angka	 100.	 	 Setiap	 mo-
lekul mempunyai puncak dasar yang spesifik yang merupakan frag-
men	 yang	 paling	 stabil	 untuk	 molekul	 tersebut.	 Intensitas	 (limpahan	
relatif)	 fragmen	 yang	 lain	 relatif	 terhadap	 puncak	 dasar	 yang	 berarti	
stabilitasnya	juga	adalah	relatif.		Untuk	alkana	baik	yang	normal	(tidak	
becabang) maupun yang bercabang maka puncak spesifik yang timbul
adalah	dari	m/e	alkil	(CnH2n+1).	Maka	puncak	alkana	yang	paling	seder-
hana	adalah	dari	metil	dengan		m/e	=	15.	Dengan	demikian		ciri	khas	
dari	spektra	MS	alkana	adalah	memunculkan	puncak-puncak	m/e	15,	
29,	43,	57	dan	seterusnya	yaitu	merupakan	puncak	dari	CH3+,	CH3+,		
C2H5+,	C3H7+	,	C4H9+	dan	seterusnya.	Pola	(model)	pemecahan	dari	n-	
heksana	adalah	seperti	berikut	ini.

Bab 5 Spektroskopi Massa                                                   71
        Gambar 5.3 Pola pemecahan spektra MS n- heksana.
       Bila	 molekul	 organik	 ditembaki	 dengan	 berkas	 elektron	 maka	
elektron	 yang	 terlepas	 dari	 molekul	 tersebut	 adalah	 elektron	 yang	
energinya	paling	tinggi	(yang	paing	tidak	stabil)	pada	molekul	terse-
but.	 Stabilitas	 elektron	 tergantung	 kekuatan	 ikatan	 dimana	 En	 >	 Eπ	
>	Eσ.	Dengan	demikian	urutan	elektron	yang	dilepaskan	juga	adalah	
seperti	urutan	ini.	Berikut	ini	adalah	beberapa	contoh	ion	molekular	
senyawa	organik	setelah	ditembaki	berkas	elektron.




       Untuk	 benzena	 maka	 semua	 ikatan	 rangkap	 (π)	 mempunyai	
kemungkinan	yang	sama	untuk	melepaskan	elektron.	Untuk	molekul	
yang	mempunyai	baik	elektron	n	maupun	elektron	π,	maka	kemung-
kinan	ion	molekulernya	berasal	dari	salah	satunya	karena	energi	yang	
tidak	 terlalu	 jauh	 berbeda.	 Notasi	 penulisan	 ion	 molekuler	 dapat	
menggunakan	(.+)	atau	].+ (kususnya	untuk	ikatan	tunggal)	dan	untuk	
selanjutnya	ion	molekular	hanya	ditulis	sebagai	M.


7                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
5.2 Proses fragmentasi
       Dalam	mempelajari	spektroskopi	massa	(MS)	atau	pola	fragmen-
tasinya maka perlu deketahui beberapa istilah atau definisi yang akan
membantu	 kita	 dalam	 menginterpretasi	 data	 spektra	 MS	 sebagai	 be-
rikut.

1. Daya pisah
      Dalam	spektroskopi	massa	ada	komponen	analiser	yang	berfung-
si	 memisahkan	 ion	 molekuler	 (M)	 dengan	 (M	 +	 ∆M)	 yang	 disebut	
daya pisah (resolusi = R). Daya pisah atau resolusi (R) didefinisikan
sebagai	berikut.
      R	=	M/	∆M	.......................................................................	5.	2
        Besarnya	 ∆M	 adalah	 perbedaan	 (jarak)	 antara	 dua	 puncak	 ion	
yang	dipisahkan.	Daya	pisah	adalah	merupakan	daya	sensivisitas	dari	
alat	spektroskopi	massa	dalam	memisahkan	puncak-puncak	ion	posi-
tif.	Alat	yang	baik	adalah	bila	daya	pisahnya	(R)	=	10.	000-15.	000.

2. Limpahan isotop
      Beberapa	atom	dalam	senyawa	organik	mempunyai	isotop	yang	
radio	aktif	seperti	1H2,	1H3,	6C13,	8O18	dan	juga	atom	halogen	seperti	Cl	
dan	Br.	Dengan	demikian	pada	spektra	MS	akan	memunculkan	pun-
cak	M	+	1	dan			M	+	2	yang	limpahan	relatifnya	terhadap	M	dihitung	
dengan	persamaan	berikut.
      M + 1/M = (1,1 xjumlah C) + (0,37 x jumlah N) dan
      M + 2/M = [(1,1 x jumlah C)2/200]/(0,2 x jumlah O) …….	5.	2
Contoh:	anilin	dan	asetofenon.
1.		 Anilin		(C6H7N)																b.	Asetofenon	(C8H8O)




      																																			

Bab 5 Spektroskopi Massa                                                                 7
Anilin	    :		M	+	1/M	=	(1,1	x	6)	+	(0,37	x	1)	=	7,0	(7%)
	     	       M	+	2/M	=	(1,1	x	6)
           	 M + 2/M = (1,1 x 6)2/200	+	0	=	0,21	(0,21	%)	
Asetofenon	:		M	+	1/M	=	(1,1	x	8)	+	0	=	8,8	(8,8%)
	     	    	 M	+	2/M	=	(1,1	x	8)2/200	+	(0,2	x	1)	=	0.58	(0,58	%).
      Untuk	anilin	maka	ketingian	puncak	(M	+	1)	adalah	7%	diban-
ding	M	dan	ketinggian	puncak	(M	+	2)	adalah	0,21	%	dibanding	M	.	
Sedangkan	untuk	asetofenon		maka	ketinggian	puncak	(M	+	1)	adalah	
8,8%	dibanding	M	dan	ketinggian	puncak	(M	+	2)	adalah	0,58	%	di-
banding	M.	Ketinggian	relatif	ini		sebanding	dengan	kelimpahannya	di	
      Misalkan	Cl
alam.	Misalkan Cl35:	Cl37	=	3:	1	dan	Br79:	Br81	=	1:	1,	sehingga	hal	ini	
merupakan	ciri	khas	dari	spektra	MS	organoklor	dan	organobrom.

3. Ion metastabil
       Dalam	 spektra	 massa	 kadang	 ditemukan	 puncak-puncak	 pe-
cahan	 seperti:	 m/e	 =	 60,2	 ;	 43,4	 dan	 lain-lain.	 Hal	 ini	 disebabkan	
bila	 suatu	 fragmen	 yang	 lebih	 besar	 pecah	 menjadi	 ion	 yang	 lebih	
kecil	beberapa	molekul	tidak	pecah	secara	sempurna.	Harga	(m/e)	dari	
ion	metastabil	dilambangkan	sebagai	(m*)	yang	dihitung	dengan	per-
samaan.
      m* = (m2)2/m1....................................................................	5.	3
       Dengan	m1	adalah	ion	induk	terhadap	m2	dimana	harga	ini	ber-
kisar	antara	0,1-0,4.	Sebagai	contoh	spektra	toluena	terdapat	puncak	
yang	kuat	pada	m/e	=	91	dan	m/e	=	65	bersama-sama	dengan	puncak	
metastabil	dengan	m/e	=	46,4.		Harga	ini	berasal	dari		m*	=	652/91	
=	46,4	yang	berarti	puncak	m/e	=	91	akan	pecah	menjadi	m/e	=	65	
dengan	melepaskan	fragmen	lain	dengan	harga	m/e	=	26.

4. Jumlah ketidakjenuhan
      Ketidakjenuhan didefinisikan sebagai perbedaan jumlah Hidro-
gen	 (H)	 dibagi	 dua	 dari	 suatu	 molekul	 dibandingkan	 dengan	 alkana	
normalnya.	Sebagai	contoh	benzena	dengan	rumus	molekul	(RM)	=	
C6H6	dengan	alkana	normalnya	adalah	C6H14,	maka	jumlah	ketidakje-

7                               SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
nuhan	(JKJ)	=	14-6/3	=	4.		Dengan	demikian	maka	ikatan	rangkap	C	
=	C,	C	=	O	dan	C	=	N	adalah	satu	ketidakjenuhan,	ikatan	trippel	C	
=	C	dan	 C	=	N	adalah	 dua	ketidakjenuhan	 dan	cincin	adalah	 satu	
ketidakjenuhan.	Dengan	demikian	benzena	mempunyai	4	ketidakje-
nuhan	 adalah	 3	 ikatan	 rangkap	 ditambah	 satu	 cincin.	 	 Jumlah	 keti-
dakjenuhan	suatu	molekul	organik	dapat	dihitung	dengan	persamaan	
berikut.
JKJ = Karbon + 1-(Hidrogen/2) + (Halogen/2) + Nitrogen/2......5.	4
      Besarnya	 JKJ	 ini	 akan	 membantu	 kita	 dalam	 elusidasi	 struktur	
dengan	spektroskopi	karena	kita	dapan	memperkirakan	kemungkinan	
strukturnya	seperti	untuk	molekul	C7H7NO.
      	    JKJ	=	7	+	1-(7/2)	+	0	+	(1/2)	=	5
     Maka	struktur	yang	paling	mungkin	patut	diduga	adalah	cincin	
benzena	 (4	 ketidakjenuhan)	 +	 karbonil	 (C=O)	 satu	 ketidakjenuhan	
sebagai	berikut.




      Kemungkinan	kombinasi	lain	juga	bisa	terjadi	,	sehingga	kesim-
pulan	 strukturnya	 akan	 diperoleh	 dengan	 memadukannnya	 dengan	
spektra	IR	dan	H1-NMR.

5. Hukum Nitrogen
       Menyatakan	 bahwa	 suatu	 molekul	 yang	 BMnya	 genap	 maka	
molekul	tersebut	tidak	mengandung	Nitrogen	atau	bila	mengandung	
Nitrogen	maka	junlah	N	adalah	genap.	Sedangkan	bila	BMnya	adalah	
ganjil	maka	molekul	tersebut		mengandung	Nitrogen		ganjil.

6. Aturan elektron genap
     Fragmen	dengan	elektron	genap	tidak	akan	pecah	menjadi	frag-
men	yang	ganjil-ganjil	(ion	radikal-radikal)	tetapi	lebih	cenderung	pe-


Bab 5 Spektroskopi Massa                                               7
cah	menjadi	fragmen	genap-genap	(ion-molekul	netral).
      M         m1.+ + m2. lebih	cenderung M             m1+ + m2
       Keenam istilah atau definisi di atas akan sangat membantu kita
dalam	 mengelusidasi	 struktur	 berdasarkan	 interpretasi	 spektra	 MS.	
K
	 esimpulan	 akhir	 tentu	 saja	 harus	 dikonformasikan	 pada	 hasil	 ana-
lisis	spektra	IR	dan	H1-NMR.	Spektra	MS	tidak	dapat	secara	langsung	
digunakan	untuk	elusidasi	struktur	kecuali	bila	dibandingkan	dengan	
spektra	MS	standar	(otentik).

5.3 Proses Fragmentasi
       Spektra	 massa	 (MS)	 akan	 melengkapi	 spektra	 IR	 dan	 H1-NMR	
d
	 alam	pelacakan	atau	elusidasi	suatu	struktur	molekul	organik.	Rekons-
truksi	dan	perdaduan	antara	data	gugus	fungsional	utama	(spektra	IR),	
tipe/jenis	dan	jumlah	tiap	jenis	proton	(spektra	H1-	NMR)	dan	BM	dan	
pola	fragmentasi	(spektra	MS)	akan	dapat	menentukan	struktur	suatu	
molekul	organik	anknown	(tidak	diketahui).	Penggambaran	(penulis-
an)	proses	fragmentasi	ada	beberapa	versi	sebagai	berikut.
     Misalkan	suatu	ion	molekuler	atau	ion	pecahan	lain	melepaskan	
fragmen	radikal	metil	(.CH3),	maka	akan	dihasilkan	suatu	fragmen	yang	
m/enya	lebih	kecil	dari	ion	induk	yang	digambarkan	sebagai	berikut.	
      M													(M-15)/(M	-	.CH3)			+			.CH3
     Maka	dalam	penulisan	khususnya	untuk	ion	yang	melepaskan	
molekul	netral	lazim	ditemukan	fragmen:
     M-18	untuk	M-H2O
     M-28	untuk	M-CO
     M-44	untuk	M-CO2
     M-34	untuk	M-H2S	dan	lain-lain.
      Bila	 dalam	 suatu	 molekul	 terdapat	 secara	 bersama-sama	 elek-
tron	n	dan	elektron	π	yang	mempunyai	energi	hampir	sama,	maka	ion	
(m/e)	molekuler	kemungkinan	adalah	kombinasi	dari	ion	positif	dari	
setiap	elektron	tersebut	seperti	contoh	berikut	ini.

76                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      	    	    	          Kemungkinan		Ion	molekulernya	




       Proses	fragmentasi	dapat	terjadi	baik	secara	heterolitik	(	 	)	ya-
itu	 perpindahan	 dua	 elektron	 maupun	 homolitik	 (	 	 )	 perpindahan	
satu	elektron	seperti	contoh	berikut	ini.
      Homolitik:						




      Dalam	memperkirakan	pola	proses	fragmentasi		maka	perlu	di-
perhatikan	beberapa	hal	seperti	berikut	ini.
1. Pemutusan elektron (ρ) jenuh
      Untuk	hidrokarbon	jenuh	alkana	dan	siklo	alkana,	maka	ion	me-
lekuler	 terbentuk	 dengan	 melepaskan	 elektron	 ρ	 yang	 paling	 lemah	
yaitu	ρ	(C-C)	yang	percabangannya	lebih	banyak	dibanding	ikatan	ρ	
(C-H).		Untuk	mengeluarkan	atau	memutuskan	ikatan	ρ	maka	diper-
lukan	elektron	dengan	energi	yang	tinggi.	
Contoh:	R2-CH-CH2-R’		+		e																			R2 HC.+ +			R’H2C.

2. Pemutusan elektron ρ dekat gugus fungsional.
      Pemutusan	ikatan	ρ	adalah	lazim	karena	karena	ikatan	berdekat-
an	 dengan	 heteroatom	 yang	 elektronegatif	 sehingga	 ikatannya	 akan	
menjadi	polar.

Bab 5 Spektroskopi Massa                                              77
Contoh:		R	-	CH2	–	O:	+	e																				R	-	H2C+	+	.OH				
                    H

3. Eliminasi dengan pemutusan elektron ρ rangkap
      Pemutusan	 ikatan	 ρ	 rangkap	 dapat	 terjadi	 dengan	 melepaskan	
fragmen	 molekul	 netral	 seperti	 CO,	 H2O,	 	 C2H4	 (alkena	 )	 dan	 C2H2	
(alkuna).	Eliminasi	alkena	dikenal	sebagai	kebalikan	reaksi	Diels-Alder	
(Retro	Diels-Alder	=	RDA)	menghasilkan	kembali	alkenanya.
      1.	Mekenisme elektron tunggal




      2.	Mekanisme elektron genap




4. Mc. Laffety rearregement
        Proses	”Mc.	Laffety	rearregement”	atau	penyusunan	kembali	ter-
jadi	pada	senyawa	karbonil	seperti	aldehid,	keton,	ester,	asam	karbok-
silat,	amida	dan	anhidrida	yang	mempunyai	hidrogen	gamma.	




      Sejumlah	 aturan	 (Hukum)	 umum	 untuk	 meramalkan	 puncak-
puncak	utama	dalam	spektrum	yang	didasarkan	pada	konsep-konsep	
kimia organik fisik dapat dituliskan sebagai berikut.

7                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
1.	   Ketinggian	relatif	dari	ion	molekuler	adalah	terbesar	untuk	rantai	
      lurus	dan	menurun	sesuai	dengan	derajat	kenaikan	cabang.
2.	   Ketinggian	 relatif	 dari	 ion	 molekuler	 biasanya	 turun	 dengan	
      kenaikan	 berat	 molekul	 dalam	 serangkaian	 homolog,	 kecuali	
      	 ster-ester	lemak.
      e
3.	   Pemecahan	(cleveage)	lebih	cenderung	pada	percabangan	atom	
      karbon	 yang	 paling	 tinggi.	 Hal	 ini	 adalah	 kerena	 stabilitas	 ion	
      karbonium:	tersier	>	.	>	sekunder	>	primer.
4.	   Ikatan	 rangkap,	 struktur	 siklis	 terutama	 cicin	 aromatis	 dan	 he-
      teroaromatis	 akan	 menstabilkan	 ion	 molekuler,	 sehingga	 akan	
      menaikkan	 keboleh	 jadiannya	 (probabilitas	 lebih	 tinggi)	 untuk	
      muncul.
5.	   Ikatan	rangkap	lebih	cenderung	mengalami	pemutusan	pada	po-
      sisi	alilik	karena	stabilitas	resonansi.



6.	   Cincin	 jenuh	 lebih	 cenderung	 putus	 pada	 posisi	 α	 dari	 ion	
      molekuler	dan	muatan	positif	akan	lebih	stabil	pada	cincin	(Hu-
      kum	3).																	




7.	   Senyawa		aromatik	yang	tersubstitusi	alkil	sama	seperti	Hukum	
      6,	 juga	 cenderung	 mengalami	 pemutusan	 pada	 posisi	 α	 dari	
      cincin	 benzena	 memberikan	 ion	 bezil	 yang	 distabilkan	 oleh	
      resonansi	dan	selanjutnya	membentuk	ion	tropolium	(ion	cincin	
      anggota	7).	




Bab 5 Spektroskopi Massa                                                   7
	8.	   Pemutusan	 ikatan	 (C-C)	 dekat	 hetero	 atom	 	 cederung	 mening-
       galkan	 muatan	 pada	 fragmen	 yang	 mengandung	 hetero	 atom	
       khususnya	pada	elektron	(n)	yang	distabilkan	oleh	resonansi.




9.	    Pemecahan	 juga	 sering	 melepaskan	 fragmen	 berupa	 molekul	
       netral (eliminasi) seperti: CO, olefin (alkena), air, amonia, H2S,	
                                                  Sebagai contoh adalah
       merkaptan	 (R-SH),	 ketena	 dan	 alkohol.	 Sebagai	 contoh	 adalah	
                                                          Lafferty)	seperti	
       Mc.	Lafferty	rearegement	(penataan	ulang	Mc.	Lafferty) seperti
       pada	senyawa	karbonil	yang	mempunyai	Hidrogen	gamma	dan	
       pemecahan	dengan	pola	Retro	Diel	Alder	(RDA)	yang	mengha-
       silkan fragmen molekul netral berupa alkena (olefin).

5.4 Proses Fragmentasi Dikaitkan dengan Gugus
    Fungsional
      Senyawa organik diklasifikasikan (digolongkan) berdasarkan gu-
gus	fungsional	.	Setiap	gugus	fungsional	mempunyai	pola	pemecahan	
spektra MS yang spesifik secara umum. Berikut dikemukakan tentang
pola	pemecahan	berdasarkan	gugus	fungsional.

1.	 A	l	k	a	n	a
       Pada	alkana	baik	yang	normal	(rantai	lurus)	maupun	yang	ber-
cabang mempunyai pola pemecahan yang spesifik dengan munculnya
harga	(m/e)	alkil	CnH2n	+	1.	Dengan	demikian	ciri	khas	dari	alkana	akan	
memunculkan	puncak-puncak	alkil	dengan	m/e	=	15,	29,	43,	57	dan	
seterusnya.	 Pemecahan	 akan	 cenderung	 pada	 percabangan	 	 dimana	
kecenderungan	 ini	 ditunjukkan	 kemunculannya	 sebagai	 puncak	 da-
                                                                       	
sar.	 Kecendrungan	 ini	 disebabkan	 karena	 stabilitas	 ion	 karbonium	
mempunyai	urutan:	tersier		>	sekunder	>primer	(Hukum	3).		Sebagai	
contoh	adalah		spektra	MS	2-metil	pentana	berikut.


0                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
               Gambar 5.4 Spektra MS 2-metil heptana
     Puncak	dasar	adalah	m/e	=	43	yaitu	dengan	melepaskan	frag-
men	yang	sama	yaitu	M-43	dengan	mekanisme	sebagai	berikut.




2.	 Alkena
      Ion	 molekuler	 alkena	 akan	 muncul	 dengan	 melepaskan	 satu	
elektron	π.	Pemecahan	akan	cenderung	terjadi	pada	posisi	alilik	dari	
ion	 molekuler	 yang	 distabilkan	 oleh	 resonansi	 (Hukum	 5).	 Sebagai	
contoh	adalah	spektra	MS	dari	trans	2-heksena.	Puncak	dasar	adalah	
m/e	(m/z)	=	55	dengan	mekanisme	pemecahannya	seperti	pada	Gam-
bar	5.5	yang	distabilkan	oleh	resonansi.




             Gambar 5.5 Spektra MS dari trans-2 heksena

Bab 5 Spektroskopi Massa                                             1
3.	 A	l	k	u	n	a
      Sama	seperti	alkena	maka	ion	molekuler	dari	alkuna	adalah	de-
ngan	melepaskan	elektron	π.	Fragmentasi	yang	umum	adalah	dengan	
melepaskan	fragmen	alkil	CnH2n	+	1,	sehingga	akan	memuncukan	pun-
cak-puncak	(M-15,	M	-	29,	M	-	43	dan	seterusnya).	Pemecahan	lain	
yang	umum	terjadi	pada	alkuna	adalah	dengan	cara	eliminasi	alkena	
yang	akan	memunculkan	puncak-puncak	(M-28/etena),	(M-42/prope-
na)	dan	seterusnya.	Untuk	1-butuna	dan	2-butuna	maka	ion	molekuler	
(M)	adalah	merupakan	puncak	dasar,	sedangkan	ion	molekuler	alkuna	
yang	lebih	tingga	lebih	lemah.

4.	 Seyawa	Aromatik
       Senyawa	 aromatik	 khususnya	 benzena	 tersubstitusi	 alkil	 akan	
cenderung	mengalami	pemutusan	pada	(C-C)α	membentuk	ion	benzil	
yang	selanjutnya	akan	memunculkan	puncak	dasar	m/e	=	91	dari	ion	
tripolium	(Hukum	7).	Selanjutnya	ion	tripolium	akan	pecah	dan	meng-
eliminasi	etuna	membentuk	ion	karbonium	cincin	anggota	5	dengan	
m/e	65	dan	kedua	puncak	ini	adalah	merupakan	ciri	khas	dari	benze-
na	tersubstitusi	alkil.




     Untuk	 substituen	 alkil	 yang	 mempunyai	 Hgamma,	 maka	 analog	
dengan	senyawa-senyawa	karbonil	senyawa	berzena	tersubstitusi	alkil	
                     Lafferty	rearregement	dimana	gugus	karbonil	C	
akan	mengalami	Mc.	Lafferty rearregement dimana gugus karbonil C
=	O	analog	dengan	C	=	C	dan	akan	memunculkan	puncak	m/e	=	92	
dengan	mekanisme	sebagai	berikut.




      Ion	karbonium	bezenil	(muatan	positif	pada	benzena)	berbagai	
derivat	 berzena	 seperti	 klorobenzena,	 fenol,	 nitrobenzena	 dan	 lain-

                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
lain,	akan	terbentuk	dengan	melepas	radikal	subtituen	dengan	meka-
nisme	umum	sebagai	berikut.




       Ciri	khas	dari	pemecahan	ini	adalah	munculnya	ion	meta	satabil	
(m*)		dengan		m/e	=	33,	8		(512/77).	

5.	 Organo	Halogen
       Untuk	 organo	 halogen	 (halida)	 khususnya	 Cl	 akan	 memun-
culkan	puncak			M:	(M	=	2)	=	3:	1,	sedangkan	untuk	Br	=	1:	1.	Hal	
ini	disebabkan	kelimpahan	isotop	Cl35:	Cl37	dan	Br79:	Br81	adalah	seper-
ti	perbandingan	di	atas.	Pola	pemecahan	dari	organo	halogen	adalah	
dengan	 melepaskan	 fragmen	 radikal	 halida	 dan	 radikal	 alkil	 dengan	
mekanisme	umum	sebagai	berikut.
      Untuk	 gugus	 samping	 R	 yang	 bercabang	 maka	 kecendrungan	




pemutusan	adalah	pada	percabangan	yang	paling	banyak	(Hukum	3).	
Berikut	 ini	 adalah	 contoh	 spektra	 n-propilbromida	 dan	2-	kloro	pro-
pana	atau	isopropil	klorida.
      A. Spektra MS n-propilbromida




Bab 5 Spektroskopi Massa                                              
       B. Spektra MS 2-kloropropan




     Gambar 5.6 Spektra MS n-propil Bromida dan 2-kloropropana
       Perhatikan	bahwa	ciri	khas	dari	dua	spektra	organo	bromida	dan	
organo	klorida	adalah	pada	puncak	(M:	M	+	2)	seperti	perbandingan	
di	atas.

6.	 Alkohol
      Ion	molekuler	dari	alkohol	1o	dan	2o	mempunyai	intensitas	yang	
rendah	sedangkan	untuk	alkohol	3o	tidak	terdeteksi.	Pola	pemecahan	
yang	umum	adalah		pemutusan	ikatan	(C-C)	dekat	dengan	heteroatom	
(Hukum	8).




     Untuk	alkohol	2o	dan	3o,	maka	akan	diperoleh	puncak-puncak	
dengan	m/e	sebagai	berikut.
       Alkohol	1o			R-CH	=	O+-H		(m/e	=	45,	59,	73	dan	seterusnya.
       Alkohol	20					(R)2-C	=	O+-H		(m/e	=	59,	73,	87	dan	seterusnya.
     Untuk	alkohol	1o	dan	2o,	maka	pemutusan	akan	cenderung	ter-
hadap	R	yang	paling	besar.	Berikut	ini	adalah	contoh	spektra	3-metil	
dua	butanol.



                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
              Gambar 5.7 Spektra MS 3-metil -1- butanol
       Ion	molekuler	(M)	dengan	m/e	=	88	tidak	muncul	dalam	spektra	
ini.	Puncak	m/e	=	78	muncul	dengan	melepaskan	air	dari	ion	moleku-
ler	(	M-18).	Selanjutnya	puncak	m/e	=	70,	pecah	dengan	melepaskan	
radikal	metil	akan	memunculkan	puncak	m/e	=	55	sebagai	pucak	da-
sar	(based	peak).	Untuk	alkohol	aromatik	(bukan	fenol),	maka	ikatan	
(C-C)	posisi	benzilik	akan	cenderung	putus	dengan	muatan	pada	aril	
seperti	contoh	berikut	ini.




7.	 Senyawa	Eter
     Pola	pemecahan	eter	adalah	pada	ikatan	C-C	dekat	atom	Oksi-
gen	dan	menghasilkan	ion	oksosonium.




Bab 5 Spektroskopi Massa                                         
     Bila	pada	posisi	β	terdapat	atom	Hidrogen	maka	akan	dapat	pe-
cah	dengan	eliminasi	alkena	dengan	mekanisme	sebagai	berikut.




     Pemecahan	dengan	pemutusan	alkil	juga	dapat	terjadi	dengan	
dua	kemungkinan	fragmen	bermuatan	positif	sebagai	berikut.
      R+ +			R’O.            R-O+	-	R’												RO+ 		+			R.
      Pemutusan	 dengan	 R	 yang	 bermuatan	 positif	 lebih	 cende-
rung	 dan	 kecendrungan	 sebanding	 dengan	 derajat	 kenaikan	 cabang	
(Hukum	 3).	 Muatan	 positif	 pada	 atom	 yang	 elektronegatif	 seperti	 O	
adalah	tidak	stabil.

8.	 Senyawa	karbonil
      Senyawa	 karbonil	 yaitu	 mengandung	 gugus	 karbonil	 (C	 =	 O)	
adalah	 aldehid,	 keton,	 asam	 karboksilat,	 amida,	 anhidrida	 dan	 ester	
bila	mempunyai	hidrogen	gamma	akan	mengalami	Mc.	Lafferty	rea-
regement	(lihat	proses	fragmentasi	4).	Senyawa	karbonil	yang	umum	
mengalami	hal	ini	adalah	aldehid,	keton	dan	ester.	Secara	umum	pola	
fragmentasi	dari	senyawa	karbonil	adalah	sebagai	berikut.




6                          SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      Untuk	golongan	ester	pemutusan	a	dan	b	memunculkan	kemung-
kinan	empat	puncak	dengan	mekanisme	sebagai	berikut.




      Fragmen	(3)	lebih	cenderung	terbentuk	karena	stabilisasi	reso-
nansi	dengan	harga	m/e	=	43,	57,	71	dan	seterusnya.

9.	 Amina	dan	Amida
      Harga	 m/e	 dari	 ion	 molekuler	 dapat	 dirujuk	 pada	 Hukum Ni-
trogen	apakah	ganjil	atau	genap.	Pola	pemecahan	amina	adalah	pe-
mutusan	ikatan	(C-C)	dekat	heteroatom	(N)	dan	biasanya	merupakan	
puncak	 dasar	karena	 stabilisasi	 resonansi	dengan	mekanisme	umum	
sebagai	berikut.




     Maka	untuk	amina			akan	memunculkan	pucak-puncak	dengan	
m/e	=	44,	58,	72	dst		(untuk	2o)	;	m/e	=	58,	72,	86	dst	(untuk		3o)	.	
Sedangkan	untuk	amina	primer	memunculkan	ciri	khas	m/e	=	30	dari	
fragmen	(CH2=N+	-H2).
      Untuk	amina	maka	kecenderungannya	akan	melepaskan	rantai	
samping	alkil	dari	(C-C)	posisi	α	dari	karbonil	dengan	mekanisme	se-
bagai	berikut.




Bab 5 Spektroskopi Massa                                            7
      Untuk	 amida	 maka	 puncak	 di	 atas	 adalah	 merupakan	 puncak	
dasar	karena	stabilisasi	resonansi.	Untuk	amida	monosubstituen	akan	
muncul	puncak-puncak	dengan	m/e	=	58,	72,	86	dan	seterusnya,	se-
dangkan	 untuk	 amida	 disubstitusi	 maka	 akan	 muncul	 pucak-puncak	
dengan	m/e	=	72,	86,	100	dan	seterusnya.
      Pola	pemecahan	di	atas	adalah	yang	ideal	yang	pada	prakteknya	
dalam	kita	menganalisis	suatu	spektra	MS	dapat	terjadi	penyimpangan	   	
dari	aturan	yang	telah	dikemukakan	di	atas.	Dalam	kita	menganalisis	
suatu spektra MS maka beberapa definisi, aturan (hukum) dan pola
pemecahan	 berdasarkan	 gugus	 fungsi	 biasanya	 secara	 simultan	 kita	
gunakan	sebagai	pedoman	(Guideline).	Untuk	elusidasi	struktur	senya-
wa	organik	unknown,	maka	berbagai	kombinasi	spektroskopi	UV-Vi,	
IR,	H1-NMR	dapat	kita	gunakan	tergantung	kebutuhannya.	Memban-
dingkan	dengan	spektra	standar	(otektik)	yang	ada	di	bank	spektra	ada-
lah	sesuatu	yang	umum	dilakukan	oleh	kimiawan	organik.

5.5 Peralatan Spektroskopi MS
      Skema	bagian	alatnya	yaitu	tempat	proses	penembakan	elektron	
terhadap	sampel	secara	skematis	dapat	dilihat	pada	Gambar	5.1.	Ske-
ma	lengkap	peralatan	spektoskopi	MS	adalah	seperti	Gambar	5.8.




       Gambar 5.8 Skema peralatan Spektroskopi Massa (MS)


                         SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
        Peralatan	 terdiri	 dari	 sebuah	 ruangan	 pemboman	 yang	 diisi	
cuplikan	 (sampel)	 dalam	 bentuk	 uap	 (skema	 Gambar	 5.1).	 Ruangan	
dihampakan	(vacum)	agar	tekanan	uapnya	rendah	sehingga	sapel	pa-
dat	dan	cairan	mudah	menguap.	Selanjutnya	ion	molekuler	(M)	dan	
ion-ion	 anak	 (pecahan)	 yang	 bermuatan	 positif	 yang	 terbentuk	 akan	
dipercepat		oleh	akselerator	(accelerator	plate)	oleh	suatu	muatan	ne-
gatif	yang	terdapat	diujung	lainnya.	Selanjutnya	ion	yang	melalui	ce-
lah	 (slits)	 dilewatkan	 melalui	 medan	 magnet	 dan	 dibelokkan	 sesuai	
dengan	 kecepatan	 yang	 tergantung	 pada	 perbandingan	 massa	 dan	
muatan	menuju	detektor.		Selanjutnya	recorder	mencatat	hasil	berupa	
gambar		antara	limpahan	relatif	(LR)	/relative	abundance	(RA)	lawan	
m/e	yang	dikenal	sebagai	spektra	MS.
       Pada	 saat	 ini	 peralatan	 MS	 pada	 umumnya	 sudah	 dipadukan	
dengan alat Kromatografi Gas (interface), sehingga setiap puncak yang
terdapat	pada	kromatogram	dapat	dibuat	data	spektra	Msnya.	Peralat-
an	 tersebut	 dikenal	 sebagai	 Gas	 Chromatography-Mass	 Spektrocopy	
(GS	-	MS)	yang	skema	peralatannya	seperti	berikut	ini.	




               Gambar 5.9 Skema spektroskopi GC-MS

5.6 Soal-Soal Latihan
1.	   Hitunglah	 ketidakjenuhan	dan	perkirakan	struktur	yang	mung-
      kin	dari	senyawa-senyawa	dengan	rumus	molekul	sebagai	beri-
      kut.


Bab 5 Spektroskopi Massa                                              
      a.	C3H4				b.	C8H8O				c.	C6H12				d.	H2CO			e.	C2H4O2			
      f.	C7H6O		g.	C3H5N
2.	   Perkirakan	pola	pemecahan	berdasarkan	gugus	fungsional	,	dan	
      perkirakan	 fragmen	 yang	 menjadi	 puncak	 dasar	 (based	 peak)	
      dari	senyawa	dengan	struktur	sebagai	berikut.
      a.	CH2	=	CH	-	CH2-	CH3		          b.	CH3-	CH	-	CH	-	CH3	
      	   	    	      	     	                       	      CH3		OH	
      c.	CH3-	CH2-O-	CH-	CH3	                       d.		CH3-	CH2-	CH2-	C	=	O
      																									CH3																																																	H

      e.			 	      	          	          		         f.																						



3.	   Usulkan	mekanisme	Mc.	Lafferty	untuk	senyawa	karbonil	beri-
      kut	ini.
      a.	CH3-CH2-CH2-C=O						     b.	CH3-CH-(CH2)2-C=O		
      																										H																							 CH3										OCH3
4.	   Perkirakan	mekanisme	terbentuknya	puncak-puncak	dengan	(m/
      e)	pada	spektra	massa	berikut	ini.
      a.	Metil,	etil	tioeter.




0                                 SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik
      b.	2,4	-	dimetilpentana




5.	   Tentukan	struktur	suatu	senyawa	organik	RM	=	C2H3O2Cl	de-
      ngan	data	spektroskopi	sebagai	berikut.
      • Spektra IR: serapan spesifik kuat dan melebar pada sekitar
          3500	 cm-1	 dan	 serapan	 kuat	 dan	 tajam	 pada	 sekitar	 1700	
          cm-1.	
      •	 Spektra	H1-NMR:	Terdapat	dua	puncak	yaitu	singlet δ	=	4,2	
          ppm	(integrasi	2H)	dan	singlet	δ	=	12	ppm	(integrasi	1H).
      •	 Spektra	MS:	m/e	=	97	(M),	96,	95,	dan	94.




                                -ooOoo-




Bab 5 Spektroskopi Massa                                              1
                Daftar Pustaka




Donal	 L	 Pavia,	 G.	 M.	 Lampman,	 G.	 R.	 Kriz;	 1992,	 Introduction to
     Spectroscopy, A Guide for Student of Organic Chemistry,	
     Sauders	College,	Philadelphia.
DR.	 Djaswair	 Darwis,	 2007,	 Elusidasi Struktur Senyawa-Senyawa
     Hasil Alam, 	 ppt	 Bahan	 Perkuliahan	 S3-	 Kimia	 PPs	 UNAND	
     Padang.
Dudley	H.	W	and	Ian	Fleming;	1998;	Spectroscopic in Organic Chem-
     istry,	Mc.	Graw-Hill	Coy,	New	York.
Mc.	Lafferty	;	1995;		Spektroskopi Massa	(Alih	Bahasa:	DR.	Hardjono Sas-
                                                           Hardjono	Sas-
      trohamidjojo)	Gadjah	Mada	University	(UGM)	Press	Yogyakarta.
Sastrohamidjojo.	H;	1991;	Spektroskopi;	Penerbit	Liberty	Yogyakarta.
Sastrohamidjojo.	 H	 ;	 1992;	 Spektroskopi Infra Merah (IR);	 Penerbit	
      Liberty	Yogyakarta.
Sastrohamidjojo.	H	;	1995;	Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (H1-
      NMR);	Penerbit		Liberty	Yogyakarta.
Silverstein R. M et al.	;	2002;	Spectrometric Identification of Organic
      Compaund,	Jhon	Wiley	&	Sons,	New	York.
William	Kemp;	1992;	Organic Chemistry,	Mac.	Millans,	London.
                Tentang Penulis




                                      Drs. Marham Sitorus, M. Si	lahir	di	
                                Tapanuli	Utara	1	Januari	1963.	Pendidikan	
                                SD,	SMP	dan	SMA-IPA	diselesaikannya	di	
                                Tapanuli	Utara.	Pada	tahun	1982	masuk	
                                Jurusan	Kimia	Universitas	Gadjah	Mada	
                                (UGM)	Yogyakarta		dan	lulus	Drs	tahun	
                                1987.	Pada	tahun	1992	masuk	Program	
Pasca	 Sarjana	 (PPs)	 Universitas	 Gadjah	 Mada	 (UGM)	 Yogjakarta	
Program	Ilmu	Kimia	Organik	dan	lulus	M.	Si	dengan	Cumlaude	pada	
tahun1995.	Saat	ini	sebagai	kandidat	Doktor		di	bidang	Kimia	Organik	
Sintesis	 Program	 Pasca	 Sarjana	 (PPs)	 Universitas	 Andalas	 (UNAND)	
Padang.		Pada	tahun	1989	sampai	2000	staf	dosen	di	jurusan	Kimia	
Fakultas	MIPA	Universitas	Pattimura	(UNPATTI)	Ambon.	Tahun	2000	
sampai	 saat	 ini	 adalah	 staf	 dosen	 di	 jurusan	 Kimia	 Fakultas	 MIPA	
Universitas	Negeri	Medan	(UNIMED).	Bidang	penelitian	yang	ditekuni	
adalah	transformasi	(semisintetik)	dari	komponen	bahan	alam	menjadi	
senyawa	lain	yang	lebih	bermanfaat.	Saat	ini	intens	meneliti	beberapa	
transformasi	 risinoleat	 sebagai	 komponen	 utama	 minyak	 jarak	 	 atau	
Castor	 oil	 	 (Ricinus comunis Linn).	 Proyek-proyek	 Penelitian	 Yang	
pernah	dimenangkan	Penulis	adalah	SPP/DPP,	HEDS	Proyeks,	PDM	
dan	 Hibah	 Fundamental.	 Menikah	 dengan	 Sisilia	 Siagian	 Pegawai	
Departemen	 Kesehatan	 pada	 tahun	 1996	 dan	 dikaruniai	 tiga	 orang	
anak	satu	putra	dan	dua	putri.




                              -ooOoo-




6                        SPEKTROSKOPI Elusidasi Struktur Molekul Organik

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:1328
posted:8/10/2012
language:Malay
pages:106