1

ANALISIS GUGUS FUNGSI PADA BENSIN DENGAN

SPEKTROFOTOMETRI INFRA MERAH

OLEH :

Drs. I Wayan Suarsa, M.Si

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2016

2

Kata Pengantar

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan

anugerah-Nya Karya Tulis yang berjudul Analisis Gugus Fungsi pada Bensin dengan

Spektrometri Infra Merah ini dapat terselesaikan.

Karya Tulis ini merupakan pelaksanaan Tri Darma Perguruan Tinggi khususnya di

Universitas Udayana.

Penulis menyadari bahwa Karya Tulis ini masih banyak kekurangannya, maka saran

dan kritik membangun dari semua pihak sangat diharapkan.

Harapan penulis, semoga karya kecil ini dapat bermanfaat.

Denpasar, 22 Desmber 2016

Penulis

3

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …………………………………………………….. …….. i

KATA PENGANTAR …………………………………………………... ……. ii

DAFTAR ISI …………………………………………………………… ……. iii

BAB I PENDAHULUAN ……………………………………………………… ……..1

1.1 Latar Belakang …………………………………………………………… ……..1

1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………………………..2

1.3 Tujuan …………………………………………………………………………. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………………… 3

2.1 Teori Spektroskopi Infra Merah ………………………………………………. 3

2.1.1 Jenis Vibrasi …………………………………………………………………… 4

2.1.2 Spektra Vibrasi ………………………………………………………………… 5

2.1.3 Rumus Vibrasi …………………………………………………………………. 7

2.2 Instrumentasi Spektrofotometer IR dan Penanganan Cuplikan………………… 8

2.2.1 Sumber Radiasi ………………………………………………………………… 8

2.2.2 Wadah Sampel ………………………………………………………………… 8

2.2.3 Monokromator ………………………………………………………………… 9

2.2.4 Detektor ………………………………………………………………………… 9

2.2.5 Rekorder ………………………………………………………………………. 10

2.2.6 Penanganan Cuplikan …………………………………………………………. 10

2.2.7 Kalibrasi dan Standarisasi …………………………………………………….. 12

2.2.8 Interpretasi Spektrum Infra Merah ……………………………………………. 12

2.3 Gugus Fungsi ………………………………………………………………….. 19

2.3.1 Senyawa Karbonil ……………………………………………………………... 19

2.3.2 Senyawa Alkohol dan Eter …………………………………………………… 21

2.3.3 Senyawa Nitro ………………………………………………………………… 21

2.3.4 Senyawa Hidrokarbon ………………………………………………………… 21

2.4 Bensin………… ………………………………………………………………. 25

BAB III PEMBAHASAN ……………. …………………………………………….. 27

3.1 Spektrum Vibrasi Bensin …... ………………………………………………. 27

3.2 Spektrum Vibrasi Spiritus …………………………………………………….. 30

BAB IV PENUTUP…… ……………………………………………………………… 32

4.1 Kesimpulan ……………………………… …………………………………… 32

4.2 Saran ……………………. …………………………………………………… 32

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………… 33

4

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan

cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut.

Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya

dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang ilmu dimana

“cahaya tampak” digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa kualitatif dan

kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang seiring teknik-teknik baru

yang dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya tampak, tetapi juga bentuk lain

dari radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik seperti gelombang mikro, gelombang

radio, ating , fonon, gelombang suara, sinar x dan lain sebagainya.

Spektroskopi umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk

mengidentifikasi suatu substansi melalui ating yang dipancarkan atau yang diserap.

Alat untuk merekam ating disebut ating er. Spektroskopi juga digunakan

secara intensif dalam astronomi dan penginderaan jarak jauh. Kebanyakan teleskop-teleskop

besar mempunyai spektrograf yang digunakan untuk mengukur komposisi kimia dan atribut

fisik lainnya dari suatu objek astronomi atau untuk mengukur kecepatan objek astronomi

berdasarkan pergeseran Doppler garis-garis ating . Salah satu jenis spektroskopi adalah

spektroskopi infra merah (IR). Spektroskopi ini didasarkan pada vibrasi suatu molekul.

Spektroskopi inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul

dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – 1.000

µm atau pada bilangan gelombang 13.000 – 10 cm-1

.

Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih panjang

dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Namanya berarti

“bawah merah” (dari ating Latin infra, “bawah”), merah merupakan warna dari cahaya

tampak dengan gelombang terpanjang. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga “order”

dan memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Inframerah ditemukan secara

tidak sengaja oleh Sir William Herschell, astronom kerajaan Inggris ketika ia sedang

mengadakan penelitian mencari bahan penyaring optik yang akan digunakan untuk

5

mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop

Spektrofotometri Infra Red atau Infra Merah merupakan suatu metode yang

mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada pada daerah

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

.

Radiasi elektromagnetik dikemukakan pertama kali oleh James Clark Maxwell, yang

menyatakan bahwa cahaya secara fisis merupakan gelombang elektromagnetik, artinya

mempunyai ating listrik dan ating ating yang keduanya saling tegak lurus dengan

arah rambatan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa saja gugus fungsi yang ada pada bensin?

2. Bagaimana spektrum vibrasional dari bensin?

3. Bagaimana spektrum vibrasional dari spritus?

1.3 Tujuan

1.Untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada bensin.

2.Untuk mengetahui spektrum vibrasional dari bensin.

3.Untuk mengetahui spektrum vibrasional dari spritus.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Spektroskopi Infra Merah

Spektrum infra merah (IR) terletak pada daerah dengan bilangan gelombang 12800

sampai 10 cm-1

atau panjang gelombang 0,78 – 1000 m. Umumnya daerah infra merah

terbagi dalam infra merah dekat, infra merah tengah dan infra merah jauh. Daerah spektrum

infra merah dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel. 3.1. Daerah Spektrum Infra Merah

Daerah

Panjang

Gelombang

(m)

Bilangan

Gelombang

(cm-1

)

Frekuensi

(Hz)

Dekat 0,78 – 2,5 12800 – 4000 3,8x1014

– 1,2x1014

Tengah 2,5 – 50 4000 – 200 1,2x1014

– 6,0x1014

Jauh 50 – 1000 200 – 10 6,0x1014

– 3,0x1014

Aplikasi spektroskopi infra merah sangat luas baik untuk analisis kualitatif maupun

kuantitatif. Penggunaan yang paling banyak adalah pada daerah pertengahan dengan kisaran

bilangan gelombang 4000 sampai 670 cm-1 atau dengan panjang gelombang 2,5 sampai 15

m. Kegunaan yang paling penting adalah untuk identifikasi senyawa organik karena

spektrumnya yang sangat kompleks terdiri dari banyak puncak-puncak. Dan juga spektrum

infra merah dari senyawa organik mempunyai sifat fisik yang karakteristik artinya

kemungkinan dua senyawa mempunyai spektrum sama adalah kecil sekali.

Banyak senyawa organik menyerap radiasi pada daerah tampak dan ultra violet dari

spektrum elektromagnetik. Bila senyawa menyerap radiasi pada daerah tampak dan ultra

violet maka elektron akan tereksitasi dari keadaan dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Senyawa organik juga menyerap radiasi elektromagnetik pada daerah infra merah. Radiasi

infra merah tidak mempunyai energi yang cukup untuk mengeksitasi elektron tetapi dapat

menyebabkan senyawa organik mengalami rotasi dan vibrasi. Bila molekul mengabsorpsi

7

radiasi infra merah, energi yang diserap menyebabkan kenaikan dalam amplitudo getaran

atom-atom yang terikat itu. Jadi molekul ini berada dalam keadaan vibrasi tereksitasi.

Radiasi infra merah dengan frekuensi kurang dari 100 cm-1

atau dengan panjang

gelombang lebih dari 100 m diserap oleh molekul organik dan dikonversi ke dalam energi

rotasi molekul. Bila radiasi infra merah dengan frekuensi dalam kisaran 10000 sampai 100

cm-1

atau dengan panjang gelombang 1 sampai 100 m diserap oleh molekul organik dan

dikonversi ke dalam energi vibrasi molekul.

Keadaan vibrasi dari ikatan terjadi pada keadaan tetap, atau terkuantisasi, tingkat-

tingkat energi. Panjang gelombang eksak absorpsi oleh suatu tipe ikatan tertentu, bergantung

pada macam getaran dari ikatan tersebut. Oleh karena itu, tipe ikatan yang berlainan (C-H, C-

C, O-H, dan sebagainya) menyerap radiasi infra merah pada panjang gelombang karakteristik

yang berbeda. Namun hanya vibrasi yang menghasilkan perubahan momen dwikutub saja

yang teramati di dalam infra merah.

2.1.1 Jenis Vibrasi

Terdapat dua jenis vibrasi molekul yaitu vibrasi ulur (stretching) dan tekuk (bending).

Vibrasi ulur adalah pergerakan atom yang teratur sepanjang sumbu ikatan antara dua atom

sehingga jarak antara atom dapat bertambah atau berkurang. Contoh vibrasi ulur , yaitu

uluran simetri dan asimetri.

Vibrasi tekuk adalah pergerakan atom yang menyebabkan perubahan sudut ikatan

antara dua ikatan atau pergerakan dari sekelompok atom terhadap atom lainnya. Contoh dari

vibrasi tekuk adalah scissoring, wagging, twisting, dan rocking. Dari keempat vibrasi tekuk,

vibrasi scissoring dan rocking terletak pada satu bidang sedangkan vibrasi wagging dan

twisting terletak di luar bidang. Tanda + dan – pada vibrasi twisting menunjukkan arah tegak

lurus dengan bidang, + arahnya ke muka, dan – arahnya ke belakang.

Suatu ikatan dalam sebuah dapat menjalani pelbagai macam vibrasi. Oleh karena itu

suatu ikatan tertentu dapat menyerap energi pada lebih daripada satupanjang gelombang.

Misal, suatu ikatan O-H menyerap energi pada kira-kira 3330 cm-1

(vibrasi ulur). Selain itu

ikatan O-H juga menyerap pada kira-kira 1250 cm-1 (vibrasi tekuk).

Frekuensi vibrasi ulur dapat didekati atau dihitung dengan menggunakan rumus

Hooke. Dalam hal ini dua buah atom beserta ikatan kimia dianggap sebagai suatu isolator

harmonik sederhana yang terdiri dari dua massa yang dihubungkan dengan suatu per (spring).

8

Hukum Hooke menyatakan bahwa hubungan antar frekuensi isolasi, masa atom dan

konstanta gaya ikatan adalah sebagai

berikut:

di mana : = frekuensi vibrasi (cm-1

)

c = kecepatan radiasi (3x1014 cm//detik)

k = konstanta gaya ikatan

= m1m2/m1+m2 (m, massa atom)

Nilai k untuk ikatan tunggal kira-kira 5x105 dyne/cm dan bagi ikatan rangkap dua dan tiga

adalah berturut-turut 1x106 dyne/cm dan 15x10

5 dyne/cm. Sebagai contoh, berdasarkan

perhitungan ini, maka frekuensi vibrasi untuk ikatan C-H adalah 3040 cm-1

.

2.1.2 Spektra Vibrasi

Vibrasi molekul dapat terjadi dengan dua mekanisme yang berbeda:

– Kuanta radiasi inframerah secara langsung mengeksitasi atom: absorpsi radiasi

inframerah oleh atom menghasilkan spektrum inframerah.

– Kuanta radiasi tampak secara tidak langsung juga dapat menghasilkan vibrasi molekul,

disebut dengan efek Raman.

Untuk memahami konsep dasar tentang spectra vibrasi akan ditinjau ikatan kovalen

sederhana dari dua atom sebagai suatu pegas/per yang menghubungkan 2 atom dengan massa

m1 dan m2. Kekuatan tarik pegas dinyatakan sebagai konstanta gaya, k.

Gb. Penggambaran 2 atom yang ber-ikatan sebagai bola dan pegas yangbergetar searah

dengan ikatan/pegas

9

Jika system tersebut digetarkan (dengan ditarik searah ikatan kemudian dilepas),

maka frekuensi (n) vibrasi yang terjadi dapat diterangkan dengan Hukum Hooke tentang

getaran harmonic sederhana:

n = ½p (k/m)1/2

(1)

di mana m adalah massa tereduksi kedua atom yang didefinisikan dengan persamaan berikut:

1/m = 1/m1 + 1/m2 (2)

atau,

m = (m1m2)/(m1+m2) (3)

menurut teori kuantum vibrasi molekul tidak boleh terjadi dengan frekuensi yang

sembarang dan energinya harus tertentu sesuai dengan bilangan kuantumnya (Ev):

Ev = (v + ½) hn (4)

Di mana v = 0, 1, 2, 3, …, dst dan h adalah konstanta Planck.

Sebagai contoh jika suatu molekul mengalami transisi energi vibrasi dari level

terendah ground state (v = 0) ke transisi tingkat pertama (v = 1) dengan cara menyerap radiasi

IR, maka frekuensi radiasi untuk transisi tersebut menurut prinsip Bohr adalah

hn = E1 – Eo (5)

dari persamaan (4) diperoleh Eo = ½ hn dan E1 = 3/2 hn, dengan demikian,

(E1 – Eo)/h = n (6)

Beberapa hal penting (Prinsip dasar ):

– Spektrofotometri IR didasarkan pada interaksi antara vibrasi atom2 yang berikatan atau

gugus fungsi dalam molekul dengan mengadsorbsi radiasi gelombang elektromagnetik

IR

– Absorpsi terhadap radiasi inframerah dapat menyebabkan eksitasi energi vibrasi

molekul ke tingkat energi vibrasi yang lebih tinggi dan besarnya absorpsi adalah

terkuantitasi dan spesifik.

10

– Vibrasi yang normal mempunyai frekuensi sama dengan frekuensi radiasi

elektromagnetik yang diserap sehingga bersifat spesifik terhadap atom2 yang berikatan

atau gugus fungsi tertentu.

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

maupun arah dari momen dwikutub ikatan.

– Dengan cara yang sama transisi energi vibrasi juga dapat terjadi dari tingkat energi

terendah (v = 0) ke tingkat energi kedua (v = 2) dengan frekuensi sebesar 2n (lihat

persamaan IV.6). Sebagai perbandingan dalam bahasa musik dikenal istilah:

n = frekuensi vibrasi dasar, sedangkan

2n = frekuensi overtone

Syarat-syarat terjadinya serapan IR → Perubahan momen dipol

Molekul yang tidak menyerap IR: H-H, Cl-Cl

Faktor-faktor yang mempengaruhi ating getaran: kekuatan gaya ikatan (k) dan massa atom-

atom

– jenis ikatan

– polaritas ikatan

2.1.3 Rumus Vibrasi

Banyaknya derajat bebas dalam suatu molekul sama dengan jumlah derajat bebas dari

masing-masing atom. Setiap atom mempunyai tiga derajat bebas dari masing-masing atom.

Setiap atom mempunyai tiga derajat bebas menurut sumbu x, y dan z yang diperlukan untuk

menentukan posisi relatif terhadap atom lain dalam molekul. Dengan demikian sebuah

molekul dengan N atom akan mempunyai derajat bebas 3N.

Pada molekul nonlinier, tiga dari derajat bebas adalah untuk rotasi dan tiga lagi untuk

translasi, sisanya 3N-6 derajat bebas yang merupakan derajat bebas vibrasi. Derajat bebas

vibrasi ini menunjukkan banyaknya sinyal vibrasi yang mungkin terjadi. Jadi banyaknya

sinyal vibrasi untuk molekul nonlinier adalah 3N-6 dimana N= banyaknya atom dalam

molekul.

11

Symmetric Stretch Assymmetric

Stretch Symmetric Bend

Gambar 3.1. Macam Vibrasi Molekul Air

Molekul linier mempunyai 3N-5 derajat bebas vibrasi karena hanya dua derajat bebas

yang diperlukan untuk rotasi dan tiga derajat bebas untuk translasi. Jadi banyaknya sinyal

vibrasi untuk molekul linier adalah 3N-5.

Vibrasi tersebut diatas biasanya disebut vibrasi pokok. Vibrasi pokok tidak

melibatkan adanya perubahan dalam pusat gravitasi dari molekul. Sebagai contoh molekul air

(H2O) mempunyai tiga vibrasi pokok karena molekul H2O adalah nonlinier. Banyaknya

molekul dalam H2O adalah 3 sehingga banyaknya kemungkinan sinyal vibrasi menjadi 3N-

6=9-6=3. Ketiga vibrasi pokok dari molekul H2O terlihat seperti pada Gambar 4.

2.2 Instrumentasi Spektrofotometer IR dan Penanganan Cuplikan

Spektrofotometer infra merah terdiri atas lima bagian utama, yaitu sumber radiasi,

wadah sampel, monokromator, detektor dan rekorder. Terdapat dua macam spektrofotometer

infra merah, yaitu dengan berkas tunggal (single beam) dan berkas ganda (double beam).

2.2.1.Sumber radiasi

Radiasi infra merah dihasilkan dari pemanassan suatu sumber radiasi dengan listrik

sampai suhu antara 1500 -2000 K. Sumber radiasi yang biasa digunakan berupa Nernst

Glower, Globar dan kawat Nikhrom. Filamen Nernst dibuat dari campuran oksida zirkom

(Zr) dan Yitrium (Y), yaitu ZrO2 dan Y2O3, atau campuran oksida thorium (TH) dan serium

(Ce). Nernst Glower berupa silinder dengan diameter 1-2 mm dan panjang 20 mm. Pada

ujung silinder dilapisi platina untuk melewatkan arus listrik. Nernst Glower mempunyai

radiasi maksimun pad panjang gelombang 1,4 m atau bilangan gelombang 7100 cm-1

.

Globar merupakan sebatang silikon karbida(SiC) biasanya dengan diameter 5 mm dan

panjang 50 mm. Radiasi maksimum Globar pada panjang gelombang 1,8-20 m atau

bilangan gelombang 5500-5000 cm-1

.Kawat nikhrom merupakan campuran nikel (Ni) dan

khrom (Cr). Kawat nikhrom ini berbentuk spiral dan mempunyai intensitas radiasi lebih

rendah dari Nernst Glower dan Globar tetapi umurnya lebih panjang.

12

2.2.2 Wadah sampel

Wadah sampel sell tergantung dari jenis sampel. Untuk sampel berbentuk gas

digunakan sel gas dengan lebar sel atau panjang berkas radiasi 40 mm. Hal ini dimungkinkan

untuk menaikkan sensitivitas karena adanya cermin yang dapat memantulkan berkas radiasi

berulang kali melalui sampel.Wadah sampel untuk sampel berbentuk cairan umumnya

mempunyai berkas radiasi kurang dari 1 mm, biasanya dibuat dari lapisan tipis (film) diantara

dua keping senyawa yang tranparan terhadap radiasi infra merah. Senyawa yang biasa

digunakan adalah natrium klorida (NaCl), kalsium fluorida (CaF2), dan kalsium iodida (CaI2).

Wadah sampel untuk padatan mempunyai panjang berka radiasi kurang dari 1 mm. Sampel

berbentuk padatan ini dapat dibuat pelet, pasta atau lapis tipis.

2.2.3 Monokromator

Berkas radiasi dari sumber terbagi dua, sebagian melewati sampel dan sebagian lagi

melewati blangko (reference). Setelah dua berkas tersebut bergabung kembali kemudian

dilewatkan ke dalam monokromator. Pada pemilihan panjang gelombang infra merah dapat

digunakan filter, prisma atau grafting. Untuk tujuan analisis kuantitatif biasa digunakan filter

sebagai contoh filter dengan panjang gelombang 9,0 m untuk penentuan asetaldehida.

Prisma yang terbuat dari kuarsa digunakan untuk daerah infra merah dekat (0,8-3

m). Prisma yang paling umum digunakan adalah terbuat dari kristal natrium klorida dengan

daerah frekuensi 2000-670 cm-1

(5-15m). Contoh prisma lainnya kristal kalium bromida dan

cesium bromida. Sebagian kristal tersebut dapat menyerap air, sehingga kristal ini harus

benar-benar dijaga agar tidak kontak dengan air karena dapat meleleh atau menjadi

buram/keruh. Selain itu air adalah senyawa yang dapat mengabsorpsi infra merah dengan

kuat. Beberapa merek spektrofotometer infra merah menggunakan prisma atau lensa dari

kristal natrium klorida atau kalium bromida. Oleh karena itu monokromator harus dilindungi

dari kelembaban udara dan disekitanya harus selalu diberi bahan penyerap air misalnya silika

gel. Umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma. Biasanya grating

dibuat dari gelas atau plastik yang dilapisi dengan aluminium.

2.2.4 Detektor

Setelah radiasi infra merah melewati monokromator kemudian berkas radiasi ini

dipantulkan oleh cermin-cermin dan akhirnya ditangkap oleh detektor. Detektor pada

spektrofotometer infra merah merupakan alat yang bisa mengukur atau mendeteksi energi

13

radiasi akibat pengaruh panas. Berbeda dengan detektor lainnya (misal phototube)

pengukuran radiasi infra merah lebih sulit karena intensitas radiasi rendah dan energi foton

infra merah juga rendah. Akibatnya signal dari detektor infra merah kecil sehingga dalam

pengukurannya harus diperbesar.

Terdapat dua macam detektor yaitu thermocouple dan bolometer. Detektor yang

paling banyak digunakan adalah thermocouple. Thermocouple merupakanalat yang

mempunyai impedans rendah dan seringkali dihubungkan denga preamplifier dengan

impedans tinggi. Detektor thermocouple terdiri atas dua kawat halus terbuat dari logam

seperti platina (Pt) dan perak (Ag) atau antimon (Sb) dan bismuth (Bi). Energi radiasi infra

merah akan menyebabkan terjadinya pemanasan pada salah satu kawat dan panasnya ini

sebanding dengan perbedaan gaya gerak listrik (emf) yang dihasilkan dari kedua kawat.

Bolometer merupakan semacam termometer resistans terbuat dari kawat platina atau

nikel. Dalam hal ini akibat pemanasan akan terjadi perubahan tahanan pada bolometer

sehingga signal tidak seimbang. Signal yang tidak seimbang ini kemudian diperkuat sehingga

dapat dicatat atau direkam. Saat ini bolometer jarang digunakan dalam spektrofotometer infra

merah.

2.2.5 Rekorder

Signal yang dihasilkan dari detektor kemudian direkam sebagai spektrum infra merah

yang berbentuk puncak-puncak absorpsi. Spektrum infra merah ini menunjukkan hubungan

antara absorpsidan frekuensi atau bilangan gelombang atau panjang gelombang. Sebagai

absis adalah frekuensi (cm-1

) atau panjang gelombang (m) atau bilangan gelombang (cm-1

)

dan sebagai ordinat adalah transmittans (%) atau absorbans.

2.2.6 Penanganan Cuplikan

Untuk keperluan kualitatif atau penentuan struktur molekul maka sampel yang diukur

harus berupa senyawa yang murni. Sedangkan untuk keperluan kuantiatif, sampel boleh

berupa campuran asalkan daerah panjang gelombangyang menjadi pengamatan tidak terjadi

gangguan dari senyawa-senyawa lain yang terdapat dalam komponen campuran. Semua

bentuk sampel (padat, cair dan gas) dapat dilakukan pengukuran dengan spektrometer infra

merah, tetapi masing-masing perlu dilakukan penanganan khusus agar didapatkan spektrum

infra merah yang baik.

14

4. Sampel gas

Sampel berupa gas dapat dianalisis secara langsung, hanya perlu diperhatikan adanya

uap air dalam sampel tersebut. Adanya uap air dapat memberikan pita-pita serapan yang

tajam. Pengukuran sampel gas memerlukan tempat sampel khusus, biasanya berupa silinder

dari bahan silika. Silinder ini mempunyai dua buah lubang untuk tempat keluar masuknya

gas. Sebagai penutup lubang tersebut dapat digunakan lempengan kristal NaCl.

b. Sampel cair

Sampel cair dapat dianalisis dalam bentuk murninya atau dalam bentuk larutan.

Sampel cairan murni dianalisis secara langsung dengan cara membuat lapisan tipis yang

diletakkan diantara celah yang dibuat dari dua lempengan NaCl yang diletakkan berhimpitan.

Tebal lapisan tipis ini adalah 0,01 mm atau kurang. Sampel cairan murni yang terlalu tebal

menyerap sangat kuat, sehingga menghasilkan spektrum yang tidak memuaskan. Cairan yang

mudah menguap dianalisis dalam sel tertutup dengan lapisan tipis. Lempeng perak klorida

atau KRS-5 dapat digunakan untuk sampel yang melarutkan NaCl.

Larutan ditangani di dalam sel yang tebalnya 0,01-1 mm. Untuk sel yang tersedia,

diperlukan larutan 0,05-10% sebanyak 0,1-1 ml. Sebuah sel yang mengandung pelarut murni

diletakkan pada berkas acuan. Dengan begitu, spektrum yang diperoleh adalah milik zat

terlarut, kecuali pada daerah-daerah tempat pelarut menyerap dengan kuat.

Pelarut yang dipilih haruslah cukup bening di daerah yang diperlukan dan pula harus

kering. CCl4 merupakan pelarut yang paling baik sebab sedikit mengabsorpsi infra merah,

tetapi tidak semua zat dapat larut dalam CCl4. Beberapa jenis pelarut lainnya antara lain

kloroform dan sikloheksana. Pasangan zat terlarut dan pelarut yang bereaksi tidak dapat

digunakan. Contohnya, CS2 tidak dapat digunakan sebagai pelarut amina primer dan

sekunder.

c. Sampel padat

Sampel berbentuk padat dapat dianalisis dalam bentuk pelet, pasta atau lapisan tipis.

Bentuk pelet dibuat dengan menggerus campuran sampel dengan kristal KBr (0,1-2,0%

berdasarkan berat)) hingga halus dan homogen. Campuran ini kemudian ditekan dengan alat

pembuat pelet sampai tekanan 10-20 Mpa (Mega Pascal = ton/inc2) sehingga terbentu suatu

15

pelet. Pelet yang baik harus jernih/transparan dan tidak retak. Selain kristal KBr dapat juga

digunakan kristal KI, CsI atau CsBr.

Pasta (mull) dibuat dengan menggerus sampel dengan beberapa tetes mulling oil

sehingga terbentuk pasta. Pasta ini kemudian dioleskan di antara dua lempeng kristal NaCl

agar didapatkan lapisan yang tipis dan rata. Nujol (CH3(CH2)8CH3; parafin) suatu minyak

tanah yang bertitik didih tinggi lazim digunakan sebagai mulling agent. Yang perlu

diperhatikan adalah Nujol dapat mengabsorpsi infra merah sehingga spektrum yang tebentuk

berupa campuran antara sampel dan Nujol. Bila pita-pita hidrokarbon mengganggu spektrum,

maka Fluorolube (suatu polimer yang terhalogenasi seluruhnya oleh F dan Cl) atau

heksaklorobutadiena dapat digunakan. Baik penggunaan Nujol maupun Fluorolube

memungkinkan pembuatan spektrum yang bebas dari pita-pita yang menumpuk, di seluruh

daerah 4000-250 cm-1

. Untuk analisis kualitatif, teknik mull mudah dan cepat, tetapi untuk

analisis kuantitatif harus menggunakan internal standar. Sedangkan lapis tipis dibuat dengan

meneteskan larutan dengan pelarut yang mudah menguap pada permukaan kepingan NaCl

dan dibiarkan sampai menguap.

2.2.7 Kalibrasi dan Standarisasi

Kalibrasi spektrofotometer infra merah diperlukan untuk menyesuaikan antara skala

panjang gelombang dan tranmittans dengan komponen-komponen lain di dalam alat

spektrofotometer. Untuk mengkalibrasi skala panjang gelombang atau bilangan gelombang

dapat digunakan kisi defraksi, tetapi cara ini sulit dilakukan kecuali oleh teknisi yang telah

berpengalaman.

Cara lain untuk mengkalibrasi ialah dengan menggunakan standar sekunder yaitu film

polistirene. Spektrum dari polistirene digunakan sebagai pembanding terhadap spektrum

sampel yang diukur oleh alat yang sama. Jika ada pergeseran-pergeseran pita serapan dari

spektrum sampel maka dapat dilakukan koreksi. Pada spektrofotometer infra merah yang

single beam perlu diperiksa spektrum udara. Uap air dan CO2 di udara dapat memberikan

puncak-puncak serapan yang sangat tajam, sehingga dapat menimbulkan kesalahan

interpretasi spektrum.

2.2.8 Interpretasi Spektrum Infra Merah

Spektrum infra merah merupakan plot antara transmitans dengan frekuensi atau

bilangan gelombang. Spektrum ini juga menunjukkan banyaknya puncak absorpsi (pita) pada

16

frekuensi atau bilangan gelombang yang karakteristik. Daerah bilangan gelombang yang

sering digunakan pada spektrum infra merah berkisar antara 4000-670 cm-1

(2,5-15 m). Di

bawah ini spektrum infra merah 1-propanol (Gambar 3.2).

Gambar 3.2. Spektrum IR 1-propanol

Daerah antara 4000-1400 cm-1

(2,5-7,1m), bagian kiri spektrum infra merah,

merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus-gugus fungsional. Daerah

ini menunjukkan absorpsi yang disebabkan oleh vibrasi (regangan) uluran. Vibrasi uluran

(stretching) khas bagi gugus-gugus fungsi yang penting seperti OH, NH dan C=O terletak

pada daerah ini. Ketiadaan serapan pada daerah gugus-gugus tertentu, dapat diartikan bahwa

molekul atau senyawa itu tidak mempunyai gugus tersebut. Tidak adanya serapan pada

daerah 1850-1540 cm-1

menunjukkan tidak adanya struktur yang mengandung gugus

karbonil. Namun dalam menafsirkan seperti itu, haruslah dengan hati-hati, sebab suatu

struktur tertentu yang khas dapat menyebabkan sebuah pita menjadi terlalu lebar sehingga

tidak terartikan. Sebagai contoh adalah ikatan hidrogen antar molekul pada asetilaseton yang

dalam bentuk enolnya menghasilkan pita O-H yang yang lebar, sehingga sering terlewatkan

untuk diinterpretasikan.

Daerah di kanan 1400 cm-1

seringkali sangat rumit karena baik vibrasi (regangan)

uluran maupun tekuk mangakibatkan absorpsi di situ. Dalam daerah ini biasanya korelasi

antara suatu pita dan suatu gugus fungsional spesifik tak dapat ditarik dengan cermat; namun,

tiap senyawa organik mempunyai absorpsinya yang unik di sini. Oleh karena itu bagian

17

spektrum ini disebut daerah sidikjari (fingerprint region). Meskipun bagian kiri suatu

spektrum nampaknya sama untuk senyawa-senyawa yang mirip, daerah sidikjari haruslah

pula cocok antara dua spektra, agar dapat disimpulkan bahwa kedua senyawa itu sama. Di

bawah ini merupakan spektrum dari 2-propanol (Gambar 3.3). Bila dibandingkan dengan

spektrum 1-propanol di atas, kedua spektrum tersebut menunjukkan pita serapan yang mirip

pada daerah 4000-1400 cm-1

, namun berbeda pada daerah sidikjari.

Gambar 3.3. Spektrum IR 2-propanol

Untuk menginterpretasikan sebuah spektrum infra merah tidak terdapat aturan yang

pasti. Akan tetapi terdapat beberapa syarat yang harus dipenuhi sebelum melakukan

interpretasi sebuah spektrum, antara lain:

a. Spektrum haruslah cukup terpisah dan mempunyai kuat puncak yang cukup memadai

b. Spektrum merupakan hasil analisis senyawa murni.

c. Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga pita serapan akan teramati pada bilangan

gelombang yang seharusnya. Kalibrasi yang benar dapat dilakukan dengan standar yang

dapat dipercaya, misalnya polistirena.

d. Metode penanganan sampel harus ditentukan. Bila menggunakan pelarut, maka jenis dan

konsentrasi pelarut serta tebal sel harus disebutkan juga.

Untuk mempermudah melakukan interpretasi suatu spektrum infra merah, periksa

adanya puncak absorpsi (pita) dari gugus fungsional utama seperti C=O, O-H, N-H, C-O,

C=C, C=N, C=C dan NO2. Tahap-tahap berikut ini dapat dilakakun:

18

1. Apakah terdapat gugus karbonil ?

Gugus C=O terdapat pada daerah 1820-1600 cm-1

(5,6-6,1 ). Puncak ini biasanya yang

terkuat dengan lebar medium dalam spektrum. Serapan tersebut sangat karakteristik.

2. Bila gugus C=O ada, ujilah daftar berikut ini. Bila tidak ada langsung pada nomor 3.

a. Asam : apakah ada –OH ?

Serapan melebar di dekat 3400-2400 cm-1

(biasanya tumpang tindih

dengan C-H).

b. Amida : apakah ada N-H ?

Serapan medium di dekat 3500 cm-1

kadang-kadang memiliki puncak

rangkap.

c. Ester : apakah ada C-O ?

Serapan kuat di dekat 1300-1000 cm-1

.

d. Anhidrida : memiliki dua serapan C=O di dekat 1810 dan 1760 cm-1

e. Aldehida : apakah ada C-H aldehida ?

Dua serapan lemah di dekat 2850 dan 2750 cm-1

atau di sebelah

kanan serapan C-H.

f. Keton : bila kelima kemungkinan di atas tidak ada.

3. Bila gugus C=O tidak ada.

Alkohol : ujilah untuk O-H

- Serapan melebar di dekat 3600-300 cm-1

.

- Pembuktian selanjutnya yaitu adanya serapan C-O di

dekat 1300-1000 cm-1

.

Amida : ujilah untuk N-H

Serapan medium di dekat 3500 cm-1

Eter : ujilah serapan C-O (serapan O-H tidak ada) di dekat

1300-1000 cm-1

19

4. Ikatan rangkap dua dan/atau cincin aromatik.

- C=C memiliki serapan lemah di dekat 1650 cm-1

- Serapan medium dan kuat pada daerah 1650-1450 cm-1

. Sering

menunjukkan adanya cincin aromatik.

- Buktikan kemungkinan di atas dengan memperhatikan serapan di

daerah C-H. Aromatik dan vinil C-H terdapat di sebelah kiri 3000

cm-1

. Sedangkan serapan C-H alifatik muncul di sebelah kanan

daerah tersebut.

5. Ikatan rangkap tiga

- C=N memiliki serapan medium dan tajam di dekat 2250 cm-1

.

- C=C memiliki serapan lemah tapi tajam di dekat 2150 cm-1

. Ujilah

C-H asetilenik di dekat 3300 cm-1

.

6. Gugus nitro

- Dua serapan kuat pada 1600-1500 cm-1

dan 1390–

1300 cm-1

.

7. Hidrokarbon

- Keenam serapan di atas tidak ada.

- Serapan utama untuk C-H di dekat 3000 cm-1

.

- Spektrumnya sangat sederhana, hanya terdapat serapan lain-lain di

dekat 1450 cm-1

dan 1375 cm-1

.

Pada Gambar 3.4 dan Tabel 3.2 berikut ini tertera beberapa gugus fungsional beserta

puncak absorpsi karakteristiknya yang dapat membantu dalam mengidentifikasi suatu

senyawa. Gambar 3.4 Adsorbsi Infra Merah

20

Tabel 3.2. Puncak Absorpsi Infra Merah

Gugus Fungsional Frekuensi (cm-1

) Intensitas

Alkil

C-H (ulur)

Isopropil-CH(CH3)2

Tert-butil-C(CH3)3

-CH3 (tekuk)

-CH2 (tekuk)

2853-2962

1380-1385

1365-1370

1385-1395 dan

1365

1375-1450

1465

Sedang-tajam

Tajam

Tajam

Sedang

Tajam

Sedang

Sedang

Alkenil

C-H (ulur)

C=C (ulur)

R-CH=CH2

C-H (tekuk keluar bidang)

R2C=CH2

Cis-RCH=CHR

Trans-RCH-CHR

3010-3095

1600-1680

985-1000

905-920

880-900

675-730

960-975

Sedqng

Sedqng-lemah

Tajam

Tajam

Tajam

Tajam

Tajam

Alkunil

=C-H

C=C

3300

2100-2250

Tajam

Lemah-tajam

21

Aromatik

C=C

Ar-H (ulur)

Substitusi aromatik

(C-H tekuk keluar bidang)

Mono

Orto

Meta

Para

1475 dan 1600

3030

690-710

730-770

735-770

680-725

750-810 dan

790-8840

Sedang-lemah

Tajam

Sangat tajam

Sangat tajam

Tajam

Tajam

Sangat tajam

Sangat tajam

Alkohol, Fenol, Asam Karboksilat

O-H (alkohol, fenol)

O-H (alkohol, fenol, ikatan

hidrogen)

O-H (asam karboksilat, ikatan

hidrogen

3590-3650

3300-3600

2400-3400

Sedang

Sedang

Sedang

Aldehida, Keton, Ester, dan

Asam Karboksilat

C=O (ulur)

Aldehida

Ketonn

Ester

1600-1820

1690-1740

1650-1730

1735-1750

Tajam

Tajam

Tajam

Tajam

22

Asam karboksilat

Amida

Anhidrida

1735-1750

1710-1780

1760 dan 1810

Tajam

Tajam

Tajam

Amida

N-H

3100-3500

Sedang

Nitril

C=N

2240-2260

Sedang-tajam

Alkohol, Eter, Ester, Asam karboksilat

Anhidrida

C-0

Aldehida (C-H)

Nitro (N=O)

1000-1300

2700-2800 dan

2800-2900

1300-1390 dan

1500-1600

Tajam

Lemah

Lemah

Tajam

Tajam

Merkaptan

S-H

2550

Lemah

23

2.3 Gugus Fungsi

2.3.1 Senyawa karbonil

Salah satu puncak absopsi dalam ating infra merah yang paling terbedakan ialah

puncak yang disebabkan oleh vibrasi uluran karbonil. Puncak absorpsi ini merupakan puncak

yang kuat yang dijumpai dalam daerah 1640-1840 cm-1

.

Gugus karbonil merupakan bagiandari sejumlah gugus fungsional. Posisi eksak dari

absorpsi karbonil, posisi pita-pita absorpsi lain dalam ating infra merah, dan teknik

teknik ating lain (terutama NMR) mungkin diperlukan untuk mengidentifikasi gugus

fungsional itu. Posisi absorpsi C=O untuk aldehida, keton, asam karboksilat dan ester

dicantumkan dalam Tabel.

Asam karboksilat mempunyai gugus karboksil yang paling mudah dideteksi karena

adanya C=O uluran serta menunjukkan absorpsi lebar dari O-H uluran yang sangat

terbedakan (distinctive), yang mulai pada sekitar 3300 cm-1

dan miring ke dalam pita absorpsi

CH alifatik. Mengapa OH karboksil mempunyai ating melebar yang berbeda dari

ating OH ating ialah karena asam karboksilat membentuk dimer berdasarkan ikatan

ating . Selain itu ating asam karboksilat mempunyai dua pita absorpsi dari C-O

uluran dan O-H tekuk yang muncul berturut-turut dekat 1320-1210 cm-1

dan 1440-1395 cm-1

.

Salah satu karakteristik dari vibrasi O-H tekuk dalam asam karboksilat dengan struktur dimer

terjadi pada frekuensi dekat 920 cm-1

.

Ester mempunyai pita absorpsi kuat dar vibrasi C=O uluran dan C-O uluran. Pita

absorpsi C=O terjadi pada frekuensi dekat 1740 cm-1

, sedangkan pita absorpsi C-O dijumpai

dalam daerah sidikjari 1300-1110 cm-1

. Pita ini kadang-kadang sukar untuk ditandai. Namun

pita C-O ini kuat dan dalam beberapa hal, dapat digunakan untuk membedakan antara ester

dan keton.

Aldehida biasanya dapat dibedakan dari keton oleh pita absorpsi C-H uluran. Aldehida

menunjukkan dua pita uluran karakteristik untuk C-H aldehida (tepat di sebelah kanan pita

CH alifatik) pada 2900-2800 cm-1

serta 2800-2700 cm-1

. Kedua pita ini runcing, tetapi lemah,

dan pita pada 2900 cm-1

dapat tersembunyi oleh absorpsi yang ating -tindih dari ikatan CH

alifatik. Sedangkan vibrasi C=O uluran terjadi dekat 1740-1720 cm-1

.

Anhidrida asam karboksilat menunjukkan dua pita absorpsi yang berasal dari vibrasi

asimetrik dan simetri C=O uluran pada frekuensi 1810 dan 1760 cm-1

. Pemecahan pita terjadi

karena ikatan rangkap pada ikatan karbonil-oksigen mengalami resonansi. Dalam hal ini pita

frekuensi yang tinggi adalah C=O simetri.

24

Keton mempunyai ating senyawa karbonil yang tersederhana. Keton alifatk jenuh

mempunyai frekuensi pada 1715 cm-1

. Metil keton memberikan absorpsi karakteristik yang

sangat kuat pada frekuensi dekat 1400 cm-1

.

Amida menunjukkan pita absorpsi karbonil yang dikenal dengan pita amida I. Letak

frekuensi absorpsi dipengaruhi oleh keadaan senyawa berupa padat atau cair (ikatan

ating ). Amida primer mempunyai dua pita N-H uluran yang berasal dari simetri dan

asimetri N-H uluran. Amida sekunder hanya mempunyai satu pita N-H uluran.

2.3.2 Senyawa Alkohol dan Eter

Spektrum infra merah ating pada konsentrasi rendah menunjukkan sebuah pita

absorpsi tajam pada 3650 cm-1

disamping adanya pita tambahan yang lebar pada 3350 cm-1

.

Pita tajam ini merupakan absorpsi O-H uluran dari molekul ating bebas, sedangkan pita

lebar berasal dari O-H uluran pada molekul-molekul ating yang berikatan ating .

Alkohol dalam keadaan pekat mempunyai ikatan ating yang kuat biasanya dalam

bentuk dimer, trimer, dan tetramer yang semuanya memberikan pita absorpsi yang melebar.

Eter mempunyai satu pita karakteristik C-O uluran. Pita ini mudah diidentifikasi yaitu

pada frekuensi 1300-1000 cm-1

. Dalam hal ini bila gugus O-H tidak ada, sebab gugus O-H

juga akan memberikan pita absorpsi yang kuat pada daerah frekuensi tersebut.

2.3.3 Senyawa Nitro

Ikatan ating dalam amina mengakibatkan perubahan pita N-H uluran simetri dan

asimetri. Dalam larutan yang encer vibrasi N-H uluran terlihat pada frekuensi dekat 3500 cm-

1. Pada ating infra merah ating menunjukkan pita absorpsi karakteristik yaitu N-

H tekuk pada 1620 cm-1

dan C-N uluran pada 1280 cm-1

.

Nitril mempunyai pita absorpsi karakteristik yang kuat dari vibrasi C=N uluran pada

2250 cm-1

. Spektrum infra merah benzonitril menunjukkan C=N uluran yang jelas pada

frekuensi tersebut.

2.3.4 Senyawa hidrokarbon

Kebanyakan senyawa ating menunjukkan tiga dari empat kemungkinan pita

C=C uluran yaitu pada frekuensi 1450 cm-1

dan dua pita pada frekuensi dekat 1600 cm-1

.

Vibrasi C-H uluran ating dan alkena pada frekuensi di atas 3000 cm-1

sedangkan C-H

uluran ating pada frekuensi di bawah 3000 cm-1

.

25

Alkuna mudah dideteksi karena ada pita absorpsi C=C uluran yang lemah pada

frekuensi dekat 2200 cm-1

terdapat bersama C-H uluran yang kuat pada frekuensi dekat 3300

cm-1

. Alkana sederhana menunjukkan empat pita absorpsi C-H uluran yaitu asimetri CH3 dan

CH2 di mana masing-masing mempunyai sepasang pita pada frekuensi yang lebih rendah.

Trans alkena sering dapat dibedakan dari isomer cis. Trans alkena menunjukkan pita

absorpi pada frekuensi 970 cm-1

sedangkan isomer cis pada frekuensi sekitar 700 cm-1

.

Berikut ini akan diberikan contoh ating dari berbagai golongan senyawa ating

serta interpretasinya.

Spektrum infra merah golongan asam karboksilat

Asam etanoat

Asam etanoat mempunyai struktur sebagai berikut:

Dari struktur di atas dapat diketahui bahwa senyawa tersebut terdiri dari ikatan-ikatan

sebagai berikut:

a. Ikatan rangkap karbon-oksigen, C=O

b. Ikatan tunggal karbon-oksigen, C-O

c. Ikatan oksigen-hidrogen, O-H

d. Ikatan karbon-hidrogen, C-H

e. Ikatan tunggal karbon-karbon, C-C

Ikatan karbon-karbon mempunyai pita absorpsi yang terjadi pada frekuensi dalam

jangkauan yang luas didalam „Area sidik jari‟ sehingga sangat sulit untuk membedakan

ating infra-merahnya. Ikatan tunggal karbon-oksigen juga mempunyai pita absorpsi

dalam „Area sidik jari‟, yang berkisar antara 1000 – 1300cm-1

, tergantung pada molekul yang

mempunyai ikatan tersebut. Interpretasi ini harus sangat hati-hati dalam membedakan mana

yang merupakan ating ikatan C-O.

Ikatan-ikatan lainnya dalam asam etanoat ini dapat diketahui secara mudah dengan

memperhatikan pita absorpsi di luar area sidik jari. Ikatan C-H (dimana ating tersebut

menempel pada karbon yang mempunyai ikatan tunggal dengan unsur-unsur lainnya)

memiliki pita absorpsi pada daerah sekitar 2853-2962 cm-1

. Karena ikatan ini terdapat pada

sebagian besar senyawa ornganik, maka ini sangatlah tidak ati diandalkan.

26

Ikatan rangkap antara karbon-oksigen, C=O, adalah salah satu pita absorpsi yang sangat

berguna, yang ati ditemukan pada daerah sekitar 1680-1750 cm-1

. Posisinya sedikit

terpengaruh oleh jenis senyawa yang mempunyai ikatan tersebut.

Ikatan lainnya yang sangat berguna adalah ikatan O-H. Pita absorpsi ini muncul pada

frekuensi yang berbeda-beda, tergantung pada kondisi lingkungannya. Ikatan ini akan sangat

mudah dikenali dalam sebuah asam karena akan menghasilkan pita absorpsi yang sangat luas

pada daerah sekitar 2500-3300 cm-1

. Spektrum infra-merah untuk asam etanoat dapat diilihat

pada Gambar 3.5 di bawah.

Gambar 3.5. Spektrum IR Asam etanoat

Spektrum infra-merah golongan ating

Etanol

Pita absorpsi untuk ikatan O-H yang terdapat pada ating berada pada bilangan

gelombang (frekuensi) yang lebih besar daripada pita absorpsi untuk ikatan O-H yang

terdapat dalam asam, yaitu sekitar 3230-3550 cm-1

. Puncak serapan ini akan terjadi pada

bilangan gelombang yang lebih besar lagi jika ating ini tidak terikat dengan ikatan

ating , seperti ating dalam bentuk gas.

Perhatikan bahwa penyerapan karena ikatan C-H hanya sedikit dibawah 3000cm-1

, dan juga

pada puncak-puncak serapan sekitar 1000-1100cm-1

, dimana salah satunya disebabkan oleh

ikatan C-O. Spektrum etanol tampak pada Gambar 3.6.

27

Gambar 3.6. Spektrum IR Etanol

Spektrum infra-merah golongan ester

Etil etanoat

Gambar 3.7. Spektrum IR Etiletanoat

Gambar 3.7 menunjukkan ating IR etiletanoat. Pada ating ini puncak

serapan oleh O-H hilang sama sekali. Puncak serapan pada frekuensi 1740 cm-1

menunjukkan

keberadaan ikatan rangkap C=O. Puncak serapan pada daerah 1000-1300cm-1

menunjukkan

adanya ikatan tunggal C-O. Beberapa atin data ada yang memutuskan bahwa penyerapan

dari 1230-1250 adalah karena ikatan C-O pada sebuah etanoat

28

Spektrum infra merah golongan keton

Propanon

Gambar 3.8. Spektrum IR Propanon

Spektrum ini sangat mirip dengan spektrum infra-merah etiletanoat atau ester. Karena tidak

ada puncak serapan yang disebabkan oleh ikatan O-H, dan karena adanya puncak serapan

kuat yang disebabkan oleh ikatan C=O pada daerah sekitar 1700cm-1

.

2.4 Bensin

Bensin mengandung energi kimia. Energi ini diubah menjadi energi panas melalui

proses pembakaran (oksidasi) dengan udara didalam mesin atau motor bakar. Energi panas

ini meningkatkan temperatur dan tekanan gas pada ruang bakar. Gas bertekanan tinggi

tersebut berekspansi melawan mekanisme-mekanisme mesin. Ekspansi itu diubah oleh

mekanisme link menjadi putaran carnkshaft sebagai output dari mesin tersebut. Selanjutnya

carnkshaft dihubungkan kea system transmisi oleh sebuah poros untuk mentransmisikan daya

atau energy putaran mekanis.

Secara sederhana, bensin tersusun dari hidrokarbon rantai lurus dengan rumus kimia

CnH2n+2, mulai dari C7 (heptana) sampai dengan Cn. Dengan kata lain, bensin terbuat dari

molekul yang hanya terdiri dari hydrogen dan karbon saling terikat satu dengan lainya

sehingga membentuk rantai.

Molekul hidrokarbon dengan panjang yang berbeda memiliki sifat dan kelakuan

berbeda pula. CH4 (metana) merupakan molekul paling “ringan”, bertambahnya atom C

dalam rantai tersebut membuatnya semakin “berat”. Empat molekul pertama hidrokarbon

29

adalah metana, etana, propane dan pbutana.Pada temperature dan tekanan kamar, keempatnya

berwujud gas dengan titik didih masing-masing -107­o , -67o, -43o, dan -18Oc. Berikutnya

dari C5 sampai C18 berwujud cair dan mulai dari C19 keatas berwujud padat.

Di Indonesia terdapat beberapa bahan bakar jenis bensin yang memiliki nilai mutu

pembakaran berbeda. Nilai mutu jenis BBM bensin ditemukan berdasarkan nilai RON

(reserch octane number). Premium (RON 88) Premium adalah bahan bakar minyak jenis

distilat berwarna kuning jernih. Warna tersebut akibat adanya zat pewarna tambahan (dye).

Umumnya, premium digunakan untuk bahan bakar kendaraan bermesin bensin, seperti mobil,

sepeda motor, dan motor tempel. Bahan bakar ini sering juga disebut motor gasoline atau

petrol.

Bensin, atau Petrol (biasa disebut gasoline di Amerika Serikat dan Kanada) adalah

cairan bening, agak kekuning-kuningan, dan berasal dari pengolahan minyak bumi yang

sebagian besar digunakan sebagai bahan bakar di mesin pembakaran dalam. Bensin juga

dapat digunakan sebagai pelarut, terutama karena kemampuannya yang dapat melarutkan cat.

Sebagian besar bensin tersusun dari hidrokarbon alifatik yang diperkaya dengan iso-oktana

atau benzena untuk menaikkan nilai oktan.

30

BAB III

PEMBAHASAN

4.2 Spektrum Vibrasional Bensin

Dari uji spektroskopi FTIR dengan sampel bensin didapatkan spektrum

inframerah seperti yang tampak pada gambar 3.

Bilangan gelombang (cm-1

)

Gambar 3. Spektrum inframerah bensin

Bensin merupakan senyawa yang tersusun dari rantai hidrokarbon mulai dari C7

sampai dengan C11 yang dapat mempunyai susunan rantai lurus maupun aromatik. Salah

satu rumus kimia bensin dapat dituliskan sebagai berikut:

Gambar 4. Rumus kimia heptana (C7H16)

Dari rumus tersebut kemungkinan– kemungkinan vibrasi yang dapat terjadi adalah

uluran dan tekukan C–H dari gugus alkil atau alkana, sedangkan dari rumus aromatik

memberikan kemungkinan uluran C=C cincin aromatik dan vibrasi dari gugus lain yang

mungkin timbul.

Dalam menganalisa spektrum inframerah dari sampel bensin, pembahasan yang

pertama lakukan adalah pada kerangka karbon. Karena bensin tersusun atas rantai

hidrokarbon sehingga dalam spektrum inframerah bensin akan muncul berbagai macam

penyerapan yang ditimbulkan oleh adanya ikatan karbon. Dalam menentukan sifat-sifat

31

dari kerangka karbon dalam molekul organik dengan spektroskopi inframerah perlu

diperhatikan bahwa gugus aromatik sangat mudah dideteksi dari serapan C–C str dan C–H

def, gugus alkena sangat mudah dideteksi dari serapan C=C str kecuali jika aromatik juga

ada. Alkana dapat dideteksi dari serapan-serapan C–H str dan C–H def. Sedangkan alkuna

sangat mudah didetaksi dari serapan C≡C str dan C–H str.

Pada spektrum bensin tersebut kerangka karbon dapat langsung dilihat pada daerah

bilangan gelombang 3000– 2700 cm-1

yang merupakan karakteristik penyerapan untuk

gugus alkana dan alkil. Kedua serapan C–H str dan C–H def dalam gugus alifatik jenuh

ditandai dengan serapan yang sangat kuat dan jarang menemui kesukaran dalam

menentukan serapan-serapan tersebut. Kenampakan yang paling umum dari serapan C–H

str adalah Bensin merupakan senyawa yang tersusun dari rantai hidrokarbon mulai dari C7

sampai dengan C11 yang dapat mempunyai susunan rantai lurus maupun aromatik. Salah

satu rumus kimia bensin dapat dituliskan sebagai berikut:

Gambar 4. Rumus kimia heptana (C7H16)

Dari rumus tersebut kemungkinan– kemungkinan vibrasi yang dapat terjadi adalah

uluran dan tekukan C–H dari gugus alkil atau alkana, sedangkan dari rumus aromatik

memberikan kemungkinan uluran C=C cincin aromatik dan vibrasi dari gugus lain yang

mungkin timbul.

Dalam menganalisa spektrum inframerah dari sampel bensin, pembahasan yang

pertama lakukan adalah pada kerangka karbon. Karena bensin tersusun atas rantai

hidrokarbon sehingga dalam spektrum inframerah bensin akan muncul berbagai macam

penyerapan yang ditimbulkan oleh adanya ikatan karbon. Dalam menentukan sifat-sifat

dari kerangka karbon dalam molekul organik dengan spektroskopi inframerah perlu

diperhatikan bahwa gugus aromatik sangat mudah dideteksi dari serapan C–C str dan C–H

def, gugus alkena sangat mudah dideteksi dari serapan C=C str kecuali jika aromatik juga

ada. Alkana dapat dideteksi dari serapan-serapan C–H str dan C–H def. Sedangkan alkuna

sangat mudah didetaksi dari serapan C≡C str dan C–H str.

Pada spektrum bensin tersebut kerangka karbon dapat langsung dilihat pada daerah

bilangan gelombang 3000– 2700 cm-1

yang merupakan karakteristik penyerapan untuk

32

gugus alkana dan alkil. Kedua serapan C–H str dan C–H def dalam gugus alifatik jenuh

ditandai dengan serapan yang sangat kuat dan jarang menemui kesukaran dalam

menentukan serapan-serapan tersebut. Kenampakan yang paling umum dari serapan C–H

str adalah munculnya tiga buah pita kuat di bawah 3000 cm-1

. Pada spektrum di atas ketiga

pita tersebut adalah pada bilangan gelombang 2923,9, 2958,4 dan 2869,9 cm-1. Pita

dengan intensitas penyerapan paling kuat yaitu pada bilangan gelombang 2923,9 cm-1

disebabkan oleh adanya penyerapan dari gugus CH2, yaitu dari dari jenis uluran taksimetri

CH2 (Vas CH2). Dalam cara tersebut dua buah ikatan C–H saling memanjang tidak

bersamaan atau tidak sefase, sehingga mempunyai momen dipol listrik dan aktif dalam

spektrum inframerah.

Pita yang muncul pada bilangan gelombang 2958,6 cm-1

kemungkinan disebabkan

oleh adanya penyerapan uluran taksimetris dari gugus metil (Vas CH3). Dalam cara

tersebut dua buah ikatan C–H dari gugus metil memanjang secara bersamaan sedang yang

ketiga memendek atau sebaliknya. Pita yang ketiga yang merupakan bagian dari C–H str

muncul pada bilangan gelombang 2869,9 cm-1

. Pita tersebut berasal dari penyerapan uluran

simetri gugus metil (Vsim CH3). Untuk mendukung kesimpulan-kesimpulan tersebut, dapat

ditinjau penyerapanpenyerapan yang disebabkan oleh adanya gugus alkil. Adanya gugus

alkil dapat dilihat dengan munculnya pita karakteristik yang sesuai dengan C–H def pada

daerah bilangan gelombang 1500–1300 cm-1

. Pada spektrum tersebut tampak adanya

penyerapan yang tajam pada bilangan gelombang 1377 cm-1

yang menunjukkan adanya

gugus metil dengan vibrasi tekukan simetri dari CH3 (δ sim CH3) yang terbagi dalam

gugus-gugus (CH3)2=C dan (CH3)3– C. Adanya gugus metilen sebagai pendukung

penyerapan pada bilangan gelombang 2923,9 cm-1

dapat dilihat dengan munculnya pita

yang sangat tajam pada bilangan gelombang 1461 cm-1

. Pita tersebut muncul akibat dari

penyerapan gugus CH2 dengan vibrasi tekukan simetri CH2 (δsim CH2). Petunjuk yang lain

yang dapat mendukung alasan tersebut adalah munculnya pita pada daerah bilangan

gelombang 750–720 cm-1

yaitu tepatnya pada bilangan gelombang 729 cm-1

yang

menunjukkan bahwa gugus alkil kemungkinan mengandung tiga gugus metilen yang

berdekatan (-CH2 –CH2–CH2– CH2 ).

Pita lemah pada bilangan gelombang di atas 3000 cm-1

menunjukkan adanya

senyawa aromatik. Empat daerah dalam spektrum yang berkaitan dengan vibrasi aromatik

yang dapat diketahui adalah C–H str, C–H def, C=C str dan gugus dari pita gabungan.

Kedudukan serapan C–H str lemah dan muncul sebagai bagian kecil dari pita C–H str

33

alkana yang lebih kuat. Pada spektrum di atas C–H str aromatik muncul pada bilangan

gelombang 3020 cm-1

. Kemungkinan vibrasi yang lain sebagai pendukung adanya senyawa

aromatik adalah uluran C=C. Pada spektrum di atas pita uluran tersebut muncul pada

bilangan gelombang 1608 cm-1

dan 1492 cm-1

. Perbedaan penyerapan tersebut

menunjukkan adanya substitusi pada senyawa aromatik. Substitusi tersebut dapat dilihat

pada tabel korelasi penyerapan inframerah pada lampiran B. Substitusi tersebut dapat

dilihat dengan munculnya pita pada bilangan gelombang 694 cm-1

yang menunjukkan

bahwa benzena tersubstitusi mono. Vibrasi yang lain yang dapat mendukung adanya

senyawa aromatik adalah C–H def. Pada spektrum tersebut C–H def muncul pada bilangan

gelombang 767 cm-1

yang berasal dari vibrasi tekukan keluar bidang dari C– H (δ C–H).

4.2 Spektrum Vibrasional Spiritus

Dari sampel spiritus didapatkan spektrum inframerah seperti pada gambar 5.

Spiritus merupakan senyawa alkohol jenis metanol dengan rumus kimia seperti gambar 6.

Dari rumus molekul tersebut kemungkinan–kemungkinan vibrasi yang dapat terjadi adalah

uluran dan tekukan gugus O–H dari alkohol, C–H dari gugus alkil, C–O dari ikatan

gugus hidroksil dengan rantai karbon dan gugus yang lain yang dapat muncul dalam

spektrum inframerah spiritus sebagai akibat penambahan zat warna pada

spiritus atau ketika melakukan preparasi sampel.

Pita lebar dan kuat yang muncul pada daerah 3000–3600 cm-1

hingga menutupi

pita uluran C–H di bawah 3000 cm-1

menunjukkan adanya gugus hidroksil (O–

H). Kesimpulan tersebut dikuatkan dengan munculnya dua buah pita pada 1014,5 dan

1053,1 cm-1

yang muncul dari uluran gugus C–O. Dua buah pita lemah yang muncul pada

bilangan gelombang 2862,2 dan 2981,7 cm-1

kemungkinan muncul dari uluran simetrik

dan taksimetrik dari gugus metil (CH3). Pita medium pada bilangan gelombang 1635,5 cm-

1 muncul dari uluran ikatan rangkap C=C. Pita tersebut kemungkinan berasal

dari zat warna yang ditambahkan ke dalam spiritus.

34

Bilangan gelombang (cm-1

)

Gambar 5. Spektrum inframerah spiritus

Gambar 6. Rumus kimia metanol (CH4O)

35

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari Karya Tulis yang penulis buat dapat diambil kesimpulan bahwa Spektroskopi

inframerah merupakan suatu metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi

elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 – 1.000 µm. Spektroskopi

inframerah sebuah metode analisis instrumentasi pada senyawa kimia yang menggunakan

radiasi sinar infra merah. Spektroskopi inframerah berguna untuk mengetahui gugus fungsi

yang terdapat pada senyawa ating . Bila suatu senyawa diradiasi menggunakan sinar infra

merah, maka sebagian sinar akan diserap oleh senyawa, sedangkan yang lainnya akan

diteruskan. Serapan ini diakibatkan karena molekul senyawa ating mempunyai ikatan

yang dapat bervibrasi.

Vibrasi molekul dapat dialami oleh semua senyawa ating , namun ada beberapa

yang tidak terdeteksi oleh spektrometri IR. Sinar Inframerah adalah radiasi elektromagnetik

dari panjang gelombang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi

gelombang radio. Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga “order” dan memiliki panjang

gelombang antara 700 nm dan 1 mm. kemudian untuk analisis gugus fungsi sampel bensin

menunjukkan bahwa terdapat gugus metil (CH3), gugus alkana, senyawa benzena yang

ditunjukkan dengan vibrasi uluran C–H dan cincin aromatik (C=C) dan gugus lain yang

tidak dapat diidentifikasi dengan tepat.

4.2 Saran

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Karya Tulis ini masih jauh yang

diharapkan dari segi isi , untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat

membangun dari kesempurnaan Karya Tulis ini dimasa yang akan datang

36

DAFTAR PUSTAKA

Sitorus,Marham.2009. Spektroskopi Elusida Struktur Molekul Organik.Yogyakarta:Graha

Ilmu

Tim Penyusun. (1982). Ensiklopedia Indonesia . Chapter31. Jakarta: Ichtiar Baru - Van

Hoeve