Maul Acara V Anstru [PDF]

Citation preview

ACARA V ANALISIS KUALITATIF SENYAWA FASE PADAT DAN CAIR DENGAN MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER INFRA MERAH



A. PELAKSANAAN PRAKTIKUM 1. Tujuan Praktikum a. Untuk mengetahui teknik pengukuran IR dalam menganalisis sampel padat dan cair. b. Untuk menganalisis secara kualitatif senyawa dengan fase padat dan fase cair menggunakan spektrofotometer infra merah. 2. Waktu Praktikum Selasa, 5 November 2019 3. Tempat Praktikum Lantai III, Laboratorium Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Mataram.



B. LANDASAN TEORI Pada dasarnya Spektrofotometer FTIR (Fourier Trasform Infra Red) adalah sama dengan Spektrofotometer IR dispersi, yang membedakannya adalah pengembangan pada sistim optiknya sebelum berkas sinar infra merah melewati contoh. Dasar pemikiran dari Spektrofotometer FTIR adalah dari persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) seorang ahli matematika dari Perancis. FTIR dikembangkan dalam rangka untuk mengatasi keterbatasan yang dihadapi dengan instrumen dispersif . Kesulitan utama adalah proses scanning lambat. Sebuah metode untuk mengukur semua frekuensi infra merah secara bersamaan, bukan secara individual. Sebuah solusi dikembangkan dengan menggunakan perangkat optik yang sangat sederhana disebut interferometer. Interferometer menghasilkan jenis yang unik dari sinyal yang memiliki semua frekuensi infra merah " dikodekan " ke dalamnya (Sembiring, dkk, 2019: 74-75). Instrumen FTIR digunakan untuk mengetahui jenis gugus fungsi dalam material yang didasarkan pada perubahan momen dipolnya. Setiap ikatan molekul mempunyai gerak vibrasi yang berbeda. Oleh karena itu, karakterisasi menggunakan FTIR dapat mengidentifikasi gugus fungsi senyawa dengan membandingkan antara spektrum material hasil sintesis dengan spektrum material standar. Spektrum FTIR suatu material



ditampilkan dalam bentuk kurva dengan sumbu x adalah bilangan gelombang (cm-1 ) dan sumbu y adalah transmitan (%) (Kurniawati dan Ediati, 2016). Spektra infra merah menunjukkan serapan yang dihubungkan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi di dalam molekul. Sistem vibrasi setiap molekul mempunyai karakteristik yang unik sehingga pada spektrum juga memberikan pita-pita serapan yang karakteristik. Letak pita dalam spektrum infra merah disajikan sebagai bilangan gelombang dengan satuan cm-1. Hal ini dikarenakan bilangan gelombang secara langsung berbanding lurus dengan energi vibrasi. Daerah infra merah terletak antara spektrum elektromagnetik cahaya visible dan spektrum radio, yakni antara 4000-400 cm-1 (Sastrohamidjojo, 2007: 73). Prinsip kerja spektrofotometer infra merah adalah fotometri. Sinar darisumber sinar inframerah merupakan kombinasi dari panjang gelombang yang berbeda-beda. Sinar yang melalui interferometer akan difokuskan pada tempatsampel. Sinar yang ditransmisikan oleh sampel difokuskan ke



detektor. Perubahanintensitas



sinar



menghasilkan suatu gelombang interferens. Gelombang ini diubahmenjadi sinyal oleh detektor, diperkuat oleh penguat, lalu diubah menjadi sinyaldigital. Pada sistem optik FTIR, radiasi laser diinterferensikan dengan radiasi inframerah agar sinyal radiasi inframerah diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik (Khopkar, 2008 : 111). Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) merupakan karakterisasi yang memberikan informasi ikatan antara unsur dalam sampel berdasarkan daerah panjang gelombang inframerah. Wilayah panjang gelombang infra merah yang dihasilkan dari instrumen FTIR dapat mengidentifkasi senyawa urea dan hidroksiapatit. Interaksi antara urea dengan hidroksiapatit diperlihatkan pada hasil karakterisasi FTIR. Spektrum yang dihasilkan dari sampel hidoksiapatit tunggal tanpa urea memperlihatkan spektrum yang dihasilkan dari sampel Urea-hidoksiapatit pada berbedaan variasi Ca(OH)2. Spektrum FTIR yang mengidentifikasikan ikatan urea yaitu C=O, N-H dan C-N sedangkan ikatan hidroksiapatit yaitu OH- , CO3 2- dan PO4 3- . Setiap sampel memiliki ikatan yang cukup baik antara urea dan hidroksiapatit. Urea-hidroksiapatit variasi Ca(OH)2 8 gram dan ureahidroksiapatit variasi Ca(OH)2 12 gram memperlihatkan ikatan urea yang baik dengan adanya identifikasi C=O, N-H dan C-N. Kondisi sedikit berbeda terjadi pada ureahidroksiapatit variasi Ca(OH)2 10 gram yang identifikasi memiliki intensitas ikatan C-N rendah. Intensitas pada hasil karakterisasi FTIR memberikan informasi banyaknya unsur dengan ikatan yang sama. Semakin tajamnya spektrum intensitas FTIR memberikan



informasi semakin banyaknya unsur yang memiliki homogenitas ikatan tersebut (Hadi, dkk, 2019). Pengukuran FTIR dilakukan menggunakan spektrometer serapan FTIR (Model TENSOR27, Bruker, Jerman). Sampel (1 ± 0,005 mg) ditumbuk dengan KBr (500mg) selama 2 menit dan ditekan ke dalam pelet dalam cetakan yang dievakuasi di bawah tekanan 10 MPa selama 2 menit. Spektra FTIR direkam dengan 120 pindaian pada resolusi 4 cm − 1. Pelet dikeringkan di bawah vakum dengan P2O5 selama 48 jam untuk meminimalkan air dalam spectrum (Wang, dkk, 2018). Untuk pelet encer KBr, KBr dianggap transparan dengan sinar infra merah. Faktanya, KBr tidak sepenuhnya transparan terhadap sinar infra merah, terutama ketika terpapar di udara. Transparansi KBr akan berkurang setelah uap air teradsorpsi atau karbon dioksida. KBr tidak sepenuhnya transparan untuk radiasi inframerah-dekat dan inframerah-menengah dan akan dengan mudah menyerap uap air dan karbon dioksida dari atmosfer. Transparansi praktis dari KBr dapat diungkapkan dengan konduksi yang terpisah pada tes transmitansi FTIR (Zhang, dkk, 2018).



C. ALAT DAN BAHAN 1. Alat-alat Praktikum a. Cetakan pellet b. Instrumen FT-IR c. Mortar dari batuan onyx d. Penggerus dari batuan onyx e. Pompa press f. Sel sampel cair g. Sel sampel padat h. Sendok i. Syringe j. Stopwatch 2. Bahan-bahanPraktikum a. Sampel padat b. Serbuk kalium bromida (KBr)



D. SKEMA KERJA 1. Untuk Zat Padat/Pembuatan Pellet Padatan X     



Dimasukkan ke dalam mortar + KBr dengan perbandingan 1: 99 Digerus Dimasukkan ke dalam cetakan pellet Dikompres dengan pompa press sampai pellet terlihat transparan



 Pellet dianalisis dengan FTIR Hasil



2. Untuk Zat Cair Padatan Y  Diinjeksikan ke dalam sel  Dianalisis dengan FTIR Hasil



D. HASIL PENGAMATAN 1. Gambar Alat FTIR a.



Alat FTIR



b. Kompresor (Handpress)



` c. Sendok KBr



d. Sendok Sampel



e. Cetakan Pellet



f. Dudukan cetakan pellet



g. Mortar dan Penggerus dari Batuan Onyx



h. Serbuk KBr



i. Sampel



2. Untuk Zat Padat



F. ANALISIS DATA 1. Analisis Gugus Fungsi pada Sampel Padat



Keterangan : 



Panjang gelombang 3500-2500 cm-1menunjukan gugus O-H pada peak yang broad (melebar) sebagai monomer asam karboksilat.







Panjang gelombang 1600-1450cm-1menunjukan adanya ikatan C=C dengan absorpsi medium sampai kuat.







Panjang gelombang 1500 – 1000 menunjukan adanya ikatan C – H pada peak yang tajam.







Panjang gelombang 1600-1500 cm-1 menunjukan adanya ikatan C-C pada senyawa Aromatik dengan absorpsi medium.







Panjang gelombang di sebelah kiri 3000 cm-1 menunjukan adanya ikatan C-H pada alkena yang tumpang tindih dengan peak ikatan O-H.







Adanya spectrum pada panjang gelombang di bawah 1000 menunjukan adanya finger print yaitu C-H.



Berdasarkan keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa, senyawa yang terdapat dalam sampel yang digunakan adalah asam benzoat (C7H6O2) yang



merupakan



senyawa dengan gugus fungsi asam karboksilat. 2. Tabel Serapan Khas Beberapa Gugus Gugus C-H C-H C-H C-H C=C C≡C C-C C-H C-O C=O O-H O-H O-H N-H C-N C≡N -NO2



Jenis Senyawa Alkana Alkena Aromatik Alkuna Alkena Alkuna Aromatik (cincin) Alkana Alkohol, eter, asam karboksilat, ester Aldehida, keton, asam karboksilat, ester Alkohol, fenol (monomer) Alkohol, fenol (ikatan H) Asam karboksilat Amina Amina Nitril Nitro



Daerah serapan (cm-1) 2850-2960, 1350-1470 3020-3080, 675-1000 3000-3100, 675-870 3300 1640-1680 2100-2260 1500-1600 2850-2960, 1350-1470 1080-1300 1690-1760 3610-3640 200-3600 (lebar) 500-3000 (lebar) 3300-3500 1180-1360 2210-2260 1515-1560, 1345-1385



G. PEMBAHASAN Teknik spektroskopi merupakan metode sederhana dan cepat untuk mendapatkan data tentang struktur gugus fungsi suatu molekul. Spektrum IR akan menyumbangkan informasi yang sangat penting tentang berbagai gugus fungsi yang dimiliki oleh molekul. Sebagai contoh suatu senyawa yang tidak mempunyai gugus fungsi seperti alkana hanya menunjukkan C-H stretching dan C-H bending. Salah satu metode spektroskopi yang sangat populer digunakan adalah metode spektroskopi FTIR (Fourier Transform Infra Red), yaitu metode spektroskopi infra merah modern yang dilengkapi dengan teknik transformasi Fourier untuk deteksi dan analisis hasil spektrumnya. Dalam hal ini, metode spektroskopi yang digunakan adalah metode spektroskopi absorbsi, yaitu metode spektroskopi yang didasarkan atas perbedaan penyerapan radiasi infra merah oleh molekul suatu materi. Absorbsi infra merah oleh suatu materi dapat terjadi jika dipenuhi dua syarat, yaitu kesesuaian antara frekuensi radiasi infra merah dengan frekuensi vibrasional molekul sampel dan perubahan momen dipol selama bervibrasi. Spektroskopi infra merah digunakan secara luas untuk analisis secara kualitatif dan analisis secara kuantitatif. Penggunaan yang paling penting dari spektroskopi infra merah adalah untuk identifikasi senyawa organik karena spektrumnya sangat kompleks, yaitu terdiri dari banyak puncak-puncak serapan. Spektrum infra merah dari senyawa organik mempunyai sifat-sifat fisik yang karakteristik, artinya kemungkinan bahwa dua senyawa mempunyai spektrum yang sama adalah sangat kecil, kecuali senyawa isomer optik. Dalam praktikum ini digunakan alat spektrofotometer FTIR (Fourier Transformation Infra Red). FTIR lebih sensitif dan akurat, misalkan dapat membedakan bentuk cis dan trans, ikatan rangkap terkonjugasi dan terisolasi dan lain-lain yang dalam spektrofotometer IR tidak dapat dibedakan. FTIR juga dapat digunakan pada semua frekuensi dari sumber cahaya secara simultan sehingga analisis dapat dilakukan lebih cepat daripada menggunakan cara sekuensial atau pemindaian. Dasar spektroskopi IR dikemukakan oleh Hooke dan didasarkan atas senyawa yang terdiri atas dua atom atau diatom yang digambarkan dengan dua buah bola yang saling terikat oleh pegas. Jika pegas direntangkan atau ditekan pada jarak keseimbangan tersebut maka energi potensial dari sistim tersebut akan naik. Setiap senyawa pada keadaan tertentu telah mempunyai tiga macam gerak, yaitu : gerak translasi, yaitu perpindahan dari satu titik ke titik lain, gerak rotasi, yaitu berputar pada porosnya, dan gerak vibrasi, yaitu bergetar pada tempatnya. Spektra inframerah menunjukkan serapan yang dihubungkan dengan sistem vibrasi yang berinteraksi di dalam molekul. Sistem vibrasi setiap molekul mempunyai karakteristik



yang unik sehingga pada spektrum juga memberikan pita-pita serapan yang karakteristik. Letak pita dalam spektrum inframerah disajikan sebagai bilangan gelombang dengan satuan cm-1. Hal ini dikarenakan bilangan gelombang secara langsung berbanding lurus dengan energi vibrasi. Praktikum kali ini yaitu menganalisis sampel menggunakan Spektrofotometer Infra Red (IR). Adapun tujuan praktikum ini antara lain untuk mengetahui teknik pengukuran IR dalam menganalisis sampel padat dan cair dan untuk menganalisis secara kualitatif senyawa dengan fase padat dan fase cair menggunakan spektrofotometer infra merah. Pada praktikum ini dilakukan hanya satu percobaan yaitu analisis gugus fungsi pada sampel padat, sedangkan percobaan analisis gugus fungsi pada sampel cair tidak dilakukan. Pada analisis gugus fungsi pada sampel padat digunakan sampel dalam bentuk serbuk. Sampel padat ditambahkan dengan KBr dengan komposisi KBr lebih banyak yaitu sekitar 99:1 dengan sampel padat. KBr berfungsi untuk menghomogenkan sampel padatan dan dapat juga sebagai standar karena KBr merupakan senyawa garam yang tidak mengintervensi adsorbansi gelombang infra merah oleh senyawa yang diidentifikasi, sehingga walaupun menyatu dengan sampel KBr tidak akan terdeteksi dalam spektrum FTIR. Selain itu KBr digunakan dalam percobaan ini karena window (tempat meletakkan pellet) juga terbuat dari KBr sehingga antara window dan campuran sampel (KBr) itu macthed atau cocok. Campuran tersebut digerus dengan menggunakan penggerus/mortar. Mortar yang digunakan adalah mortar yang terbuat dari bahan khusus yaitu sangat halus dan wanti gores yang disebut mortar onyx. Digunakannya mortar onyx ini karena jika sampel digerus didalamnya, maka batu onyx tersebut tidak akan tergores atau ikut bereaksi dengan sampel. Tujuan digerusnya campuran tersebut adalah adalah supaya tercampur secara merata dan homogen. Campuran sampel dan KBr dimasukan dalam cetakan pellet yang dipress menggunakan kompresor (handpress) dengan tekanan ringan, sedang dan kuat. Di dalam campuran tersebut terdapat 2 jenis kristal, yaitu kristal sampel dan kristal KBr selama ± 30 detik, sehingga tiga jenis kekuatan tekanan tersebut dapat membuat kedua kristal menyatu secara merata. Diharapkan setelah dipress diperoleh pelet yang tipis dan transparan supaya sinar infra merah yang ditembakkan tidak terhambur dan optimal sehingga



puncak-puncak yang terbentuk pada spektra infra merah lebih akurat dan



menghasilkan peak yang bagus pada grafik analisis. Tekanan saat di press haruslah sesuai, tidak boleh terlalu rendah ataupun terlalu tinggi.



Jika tekanan terlalu rendah akan



diperoleh sampel yang kurang transparan, sedangkan jika terlalu tinggi dapat merusak tempat sampel (cetakan pellet) tersebut. Analisis dalam FTIR dilakukan dengan



memasukkan pelet ke dalam sel. Tahap yang dilakukan dalam penentuan gugus fungsi adalah dengan memperhatikan gugus fungsional utamanya, seperti gugus karbonil (C=O), hidroksi (O-H), nitril (C-N) dan lain-lain. Pada percobaan analisis sampel padat dengan FTIR, dihasilkan data berupa spektrum dengan beberapa peak pada wave number (jumlah gelombang) tertentu yang diwujudkan dengan satuan (cm-1) dan intensitas peak dalam (%). Spektrum inilah yang kemudian dianalisis berdasarkan kriteria atau ciri khas dari suatu gugus fungsi, dimana memiliki nilai wave number yang spesifik untuk gugus fungsi tertentu. Berdasarkan hasil pengamatan, diperoleh hasil spektrum infra merah pada sampel padat terdapat spectrum yang menunjukkan finger print yaitu C-H panjang gelombang di bawah 1000. Pada panjang gelombang 1600-1450cm-1 terdapat ikatan C=C dengan absorpsi medium sampai kuat. Pada panjang gelombang 1600-1500 cm-1 terdapat ikatan C-C pada senyawa aromatik dengan absorpsi medium. Pada panjang gelombang di sebelah kiri 3000 cm-1 menunjukan adanya ikatan C-H pada alkena yang tumpang tindih dengan peak ikatan O-H. Pada daerah panjang gelombang 3500-2500 cm-1 menunjukan gugus O-H pada peak yang broad (melebar) sebagai monomer asam karboksilat. Berdasarkan keterangan di atas, dapat disimpulkan bahwa, senyawa yang terdapat dalam sampel yang digunakan adalah asam benzoate (C7H6O2) yang merupakan senyawa dengan gugus fungsi asam karboksilat.



H. KESIMPULAN Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Dalam pengukuran dengan instrument FTIR, teknik yang digunakan untuk analisissampel tergantung pada bentuk sampel yang akan dianalisis. Jika sampel berupa padatan, proses pengukuran melibatkan penggunaan pelet dari campuran KBr dan sampel yang digerus dengan perbandingan 99:1. Kemudian campuran tersebut dicetak dengan cara dipress dengan kompresor, sehingga membentuk pelet yang tepat (tipis dan transparan sehingga sinar infra merah dapat dihamburkan secara optimal) yang selanjutnya dianalisis dengan FTIR. Untuk sampel cair digunakan metode yang lebih sederhana, yaitu dengan mengijeksikan sampel diantara dua plat KBr menggunakan syringe. 2. Analisis kualitatif adalah suatu proses identifikasi keberadaan suatu senyawa kimia dalam suatu sampel yang tidak diketahui. Berdasarkan hasil pengamatan, diperoleh hasil spektrum infra merah pada sampel padat terdapat spectrum yang menunjukkan



finger print yaitu C-H panjang gelombang di bawah 1000. Pada panjang gelombang 1600-1450cm-1 terdapat ikatan C=C dengan absorpsi medium sampai kuat. Pada panjang gelombang 1600-1500 cm-1 terdapat ikatan C-C pada senyawa aromatik dengan absorpsi medium. Pada panjang gelombang di sebelah kiri 3000 cm-1 menunjukan adanya ikatan C-H pada alkena yang tumpang tindih dengan peak ikatan O-H. Pada daerah panjang gelombang 3500-2500 cm-1 menunjukan gugus O-H pada peak yang broad (melebar) sebagai monomer asam karboksilat. Berdasarkan keterangan di atas, dapat disimpulkan bahwa, senyawa yang terdapat dalam sampel yang digunakan adalah asam benzoate (C7H6O2) yang merupakan senyawa dengan gugus fungsi asam karboksilat.



DAFTAR PUSTAKA Hadi, S., Suryajaya, Abdullah, Kissinger. 2019. Sintesis dan Karakterisasi UreaHidroksiapatit dengan Variasi Ca(OH)2 Sebagai Kandidat Pupuk Lepas Lambat. EnviroScienteae. 15 (1) : 112-120. Khopkar, S. M. 2008. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press. Kurniawati, F. W., dan R. Ediati. 2016. Penambahan Urea Pada Sintesis Zr-BDC (UiO-66) melalui Metode Solvothermal. Jurnal Sains dan Seni ITS. 5(1) : 2337-3520. Sastrohamidjojo, H. 2001. Spektroskopi Liberty. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta. Sembiring, T., I. Dayana, M. Rianna. 2019. Alat Penguji Materia. Jakarta: Guepedia. Wang, Q., J. Ye, H. Yang, Q. Liu. 2018. Chemical Composition and Structural Characteristics of Oil Shales and Their Kerogens Using Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy and Solid-State 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Energy and Fuels. 219(1) : 151-158. Zhang, H., X. Wang, Y. Li. 2018. Measuring Radiative Properties of Silica Aerogel Composite from FTIR Transmittance Test Using KBr as Diluents. Experimental Thermal and Fluid Science. 91(1) : 144-154.