MAKALAH

KIMIA ANALITIK DAN INSTRUMENTAL

Pemicu II

Spektrofotometri

Febrianti Ayu A.F. (1306370764)

Jeremia Jan Chandra Pranata (1306414223)

Nadia Huda Apriliana (1306370474)

Prita Tri Wulandari (1306370455)

Raden Ridzki Aditya Kurniawan (1306370530)

Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Depok, 2014

ii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .…………………………………………………………………. ii

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

Latar Belakang ………………………………………………………………… 1

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

Informasi yang Diperlukan…………………………………………………….. 3

BAB II PEMBAHASAN ……………………………………………………… 4

Topik 1 ………………………………………………………………………... 4

Pertanyaan 1…..…………………………………………………………... 4

Pertanyaan 2…..…………………………………………………………... 4

Pertanyaan 3…..…………………………………………………………... 5

Pertanyaan 4…..…………………………………………………………... 6

Pertanyaan 5…..…………………………………………………………... 7

Topik 2 ………………………………………………………………………... 8

Pertanyaan 1…..…………………………………………………………... 8

Pertanyaan 2…..…………………………………………………………... 9

Pertanyaan 3…..…………………………………………………………... 9

Pertanyaan 4…..…………………………………………………………... 10

Pertanyaan 5…..…………………………………………………………... 12

Topik 3 ………………………………………………………………………... 13

Delapan Isu Terpenting Biodiesel ………………………………………... 13

Enam Isu Terpenting IR …………………………………………………... 20

Enam Isu Terpenting NMR …………………………..…………………... 24

Enam Isu Terpenting MS …………………………..……………………... 26

Pembacaan Spektra IR ………………………………………………….... 27

Pembacaan Spektra NMR ..………………………………………………. 28

BAB III PENUTUP ……………………………..…………………………… 30

Kesimpulan ……………………………………..……………………………. 30

DAFTAR PUSTAKA ………………..……………………………………….. iii

1

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Merkuri (air raksa) merupakan salah satu logam cair yang berbahaya bagi manusia dan

lingkungannya, terutama dalam hal kesehatan. Meskipun demikian, penggunaannya tanpa

pengawasan masih sering ditemui di masyarakat umum. Salah satu kegiatan yang masih

menggunakan logam berbahaya ini adalah penambangan emas yang dilakukan oleh

masyarakat tradisional. Limbah hasil penambangan emas ini mengandung merkuri dalam

jumlah yang cukup besar dan bahaya ini tidak disadari oleh para penambang. Limbah berupa

air sisa penambangan ini mengalir ke sungai dan laut, serta dipakai petani untuk irigasi. Hal

inilah yang menjadi ancaman serius bagi lingkungan hidup manusia.

Selain merkuri, ancaman bagi kesehatan manusia juga dapat datang melalui makanan yang

biasa dikonsumsi manusia, seperti bakso. Konsumen sering kali memilih makanan hanya

dengan melihat rasa dan wujudnya, tanpa memerhatikan nilai gizi, cara pembuatan, serta

kebersihan dan keamanan bahan yang dipakai. Penggunan formalin dan boraks untuk

menjaga bakso tetap awet dan bertekstur baik harus mendapat perhatian yang serius. Efek

penggunaan formalin dan boraks tidak semua dapat dirasakan secara langsung. Formalin

(formaldehida) dalam waktu yang lama dapat bereaksi dengan hampir semua sel tubuh

sehingga dapat menyebabkan penurunan fungsi sel dan bahkan kematian sel-sel penting.

Formalin dapat menyebabkan kerusakan tenggorokan, kanker saluran pencernaan, alergi, dan

bahkan mutasi gen. Sementara itu, boraks (Sodium tetraborate dekahidrat) memiliki efek

racun (toksin) yang tinggi. Akumulasi boraks dalam tubuh dapat menyebabkan gangguan

sistem saraf pusat, hati, ginjal, dan dan otak. Dengan semakin majunya informasi, diharapkan

masyarakat semakin cerdas memilih makanan yang akan dikonsumsinya sehingga terhindar

dari berbagai bahaya kesehatan yang ada.

Di era yang modern ini, kebutuhan akan energi semakin tinggi. Majunya transportasi,

teknologi, dan industri menjadi faktor utama meningkatnya kebutuhan akan energi. Namun,

tidak selamanya manusia dapat bergantung pada energi fosil karena energi fosil ini tak dapat

diperbaharui. Kemajuaan teknologi dan penelitian membantu manusia menemukan berbagai

bahan bakar alternatif lain utnuk memenuhi kebutuhannya. Salah satu bahan bakar alternatif

yang paling relevan adalah biodiesel. Biodiesel merupakan bahan bakar mesin diesel yang

2

terbuat dari sumber daya hayati berupa minyak lemak nabati atau lemak hewani. Senyawa

utamanya adalah ester. Biodiesel dapat dibuat melalui proses transesterifikasi asam lemak.

Asam lemak dari minyak lemak nabati direaksikan dengan alkohol untuk menghasilkan ester

dan produk samping berupa gliserin yang juga bernilai ekonomis cukup tinggi. Selain itu,

biodesel juga dapat dibuat dari esterifikasi. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam

lemak bebas dengan alkohol membentuk ester dan air. Beberapa tahun terkahir, biodiesel

telah menjadi pilihan utama bahan bakar alternatif. Biodiesel digunakan sebagai bahan bakar

pengganti solar. Diharapkan dengan kemajuan pengetahuan yang pesat, penggunakan

biodiesel dapat semakin meluas dan berefek baik bagi keberlangsungan hidup manusia dan

lingkungannya.

2. Rumusan Masalah

Limbah hasil penambangan emas tradisional mengandung merkuri yang sangat

berbahaya bagi kesehatan makhluk hidup.

Penggunanaan formalin dan boraks dalam makanan menjadi ancaman serius karena

dapat menyebabkan kerusakan tubuh manusia.

Biodiesel menjadi bahan bakar alternatif yang paling relevan.

Penggunaan berbagai macam metode spektroskopi untuk mengidentifikasi,

menganalisis, dan menentukan kadar merkuri, formalin, boraks, dan biodiesel.

3. Informasi yang Diperlukan

Untuk menganalisis merkuri dalam limbah penambangan emas tradisional, dibutuhkan

Spektroskopi Penyerapan Atom. Atomic Absorption Spectrometry (AAS) adalah salah satu

metode analisis yang menggunakan prinsip absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap

cahaya pada panjang gelombang tertentu tergantung pada sifat unsurnya. Metode ini sangat

baik dalam menentukan kandungan unsur suatu logam. Selain itu, AAS sangat selektif dan

spesifik (sensitivitasnya tinggi ppm-ppb), biaya analisisnya relatif murah, dan waktu

analisisnya sangat cepat.

Untuk menganalisis kandungan formalin dan boraks dalam bakso, dibutuhkan Spektroskopi

UV-Visible. Spektofotometri UV-Vis merupakan suatu metode untuk menentukan

konsentrasi suatu sampel dengan menggunakan radiasi cahaya dengan panjang gelombang

berada pada panjang gelombang sinar ultraviolet dan cahaya tampak.

3

Dalam menganalisis suatu senyawa organik, seperti biodiesel, banyak jenis spektroskopi yang

dapat digunakan. Spektroskopi tersebut adalah IR, NMR, dan MS. Ketiga spektroskopi ini

umumnya digunakan secara bersama-sama (2-3 jenis) untuk mendapatkan hasil analisis yang

akurat. Spekroskopi inframerah (IR) adalah sebuah metode analisis instrumentasi pada

senyawa kimia yang menggunakan radiasi sinar infra merah. Spektroskopi infra merah

berguna untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada senyawa organik. Bila suatu

senyawa diradiasi menggunakan sinar infra merah, sebagian sinar akan diserap oleh senyawa,

sedangkan yang lainnya akan diteruskan. Serapan ini diakibatkan karena molekul senyawa

organik mempunyai ikatan yang dapat bervibrasi.

Spektroskopi NMR didasarkan pada penyerapan gelombang radio oleh inti-inti tertentu dalam

molekul organik apabila molekul tersebut berada dalam medan magnet yang kuat. NMR

dapat digunakan untuk mengidentifikasi struktur senyawa organik, memahami efek

mekanisme reaksi, serta mempelajari struktur dan fungsi asam nukleat dan protein. Teknik ini

dapat digunakan untuk berbagai variasi sampel baik dalam padatan maupun cairan.

Spektroskopi Massa (MS) merupakan suatu metode analisis yang dapat mengidentifikasi

senyawa yang tak dapat diketahui, massa molekul relatifnya, kompisisi dasar dan bahkan

struktur kimia suatu senyawa. Pada spektroskopi massa, molekul analit yang diuji diubah

menjadi fasa gas yang berion. Selanjutnya, ion-ion gas ini dipisahkan berdasarkan nilai rasio

massa/muatannya (m/z). Teknik ini dapat digunakan untuk suatu unsur maupun molekul

dalam bentuk padat, cair, dan gas.

4

BAB II

PEMBAHASAN

TOPIK 1: Kasus Pencemaran Merkuri (Studi Pengujian dengan AAS)

1. Bagaimana para penambang tersebut menggunakan merkuri dalam melakukan

kegiatan penambangan emas?

Amalgamasi merupakan proses ekstraksi emas yang paling sederhana dan murah.

Amalgamasi efektif untuk bijih emas yang berkadar tinggi yang mempunyai ukuran butir

kasar (> 74 mikron), juga untuk membentuk emas murni yang bebas. Dalam proses ini,

dilakukan beberapa tahap untuk mendapatkan paduan antara emas dan perak (bullion).

Tahapan-tahapan pengolahan tersebut adalah:

Sebelum dilakukan amalgamasi, hendaknya dilakukan proses kominusi dan

konsentrasi gravitasi agar mencapai derajat liberasi yang baik sehingga permukaan

emas tersingkap.

Pada hasil konsentrat akhir yang diperoleh, ditambah merkuri (amalgamasi) dilakukan

selama kurang lebih 1 jam.

Hasil dari proses ini berupa amalgam basah (pasta) dan tailing. Amalgam basah

kemudian ditampung di dalam suatu tempat yang selanjutnya didulang untuk

pemisahan merkuri dengan amalgam.

Amalgam yang diperoleh dari kegiatan pendulangan kemudian diperas (squeezing)

dengan menggunakan kain parasut untuk memisahkan merkuri dari amalgam (filtrasi).

Merkuri yang diperoleh dapat dipakai untuk proses amalgamasi selanjutnya. Jumlah

merkuri yang tersisa dalam amalgan tergantung pada seberapa kuat pemerasan yang

dilakukan. Amalgam dengan pemerasan manual akan mengandung 60–70 % emas,

dan amalgam yang disaring dengan alat sentrifugal dapat mengandung emas sampai

lebih dari 80%.

Retorting yaitu pembakaran amalgam untuk menguapkan merkuri sehingga yang

tertinggal berupa alloy emas.

2. Mengapa hal ini mengkhawatirkan para pengamat, para aktivis lingkungan, dan

masyarakat lain di sekitarnya?

Pada pertambangan emas ini, sangat memungkinkan terjadinya pencemaran lingkungan

oleh merkuri baik dari tanah maupun dari perairan sisa dari proses penambangan emas.

Tailing atau limbah penambangan dari proses amalgamasi yang banyak mengandung

5

merkuri langsung dibuang ke lingkungan (sungai) tanpa diproses terlebih dahulu,

sehingga sangat memungkinkan menyebabkan pencemaran bagi lingkungan.

Merkuri sangat berbahaya karena sifat mengikatnya. Bila merkuri tercampur dengan

perairan laut, maka merkuri tersebut akan mengikat klor dan membentuk HgCl.

Selanjutnya HgCl dengan mudah akan masuk kedalam tubuh plankton dan akan

berpindah ke biota laut lain. Merkuri anorganik (HgCl) akan berubah menjadi merkuri

organik (metil merkuri) oleh peran mikroorganisme yang terjadi pada sedimen dasar

perairan. Merkuri dapat pula bersenyawa dengan karbon membentuk senyawa organo-

merkuri. Senyawa organo-merkuri yang paling umum adalah metil merkuri yang

dihasilkan oleh mikroorganisme dalam air dan tanah. Mikroorganisme kemudian

termakan oleh ikan sehingga konsentrasi merkuri dalam ikan meningkat. Tingkat

konsumsi masyarakat terhadap ikan sangatlah tinggi. Sehingga merkuri yang terkandung

dalam ikan tersebut akan mudah berpindah ke tubuh manusia dan juga akan merusak pada

manusia. Memakan ikan yang tercemar zat merkuri dapat menyebabkan gangguan

netrologis dan kogenital.

Oleh karena itu, limbah merkuri yang dihasilkan pada penambangan emas rakyat tidak

boleh langsung dibuang ke sungai. Limbah harus di endapkan terdahulu di kolam

pengendapan sehingga kadar Hg yang tinggi bisa berkurang. Selain itu, kadar Hg dalam

air sungai akan merusak biota hidup air di sungai. Merkuri akan meracuni air yang

dimasukinya sehingga akan membunuh makhluk hidup yang ada di dalamnya. Merkuri

juga merubah kelas air yang ada di alam ini, contohnya air kelas satu yang biasanya

digunakan untuk air minum masyarakat. Bila di sekitar air tersebut terdapat penambangan

emas rakyat, maka secara otomatis air yang ada disana akan tercemar. Air kelas satu yang

memiliki kualitas bagus akan dengan mudah berubah menjadi air kelas tiga bahkan empat

yang tidak akan bisa kembali ke setuasi awalnya.

3. Bila Anda termasuk dalam tim independen yang meneliti kasus ini, dan Anda

menggunakan AAS (Atomic Absorption Spectometry) untuk menganalisis

kandungan merkuri, rancangan penelitian apa yang Anda lakukan?

Dalam menggunakan AAS sebagai metode analisis, pertama-tama harus disiapkan

instrumen AAS (ditunjukkan pada gambar) dan limbah pada penambangan emas yang

akan dianalisis.

6

Gambar 1. Skema dari metode Atomic Absorption Spectometry

Sumber: Analisis Kimia Kuantitatif Edisi 6

Setelah itu akan dilakukan percobaan dengan prosedur sebagai berikut:

Mengambil air limbah buangan pengolahan emas ditampung pada 1 (satu) botol

penampungan yang telah disiapkan sebagai sampel pengujian.

Panjang gelombang cahaya yang akan ditembakkan oleh instrument AAS diatur

kurang lebih 250 nm karena merkuri paling banyak menyerap cahaya dengan panjang

gelombang ini.

Proses AAS pada instrumen dijalankan. Tahap-tahapannya adalah:

Sampel larutan diuapkan.

Sampel yang telah diuapkan dialirkan ke atomizer yang akan mengubah sampel

menjadi atom-atomnya.

Cahaya ditembakkan ke sampel yang berada dalam atomizer dan cahaya yang sudah

melalui sampel terdeteksi oleh detektor.

Detektor menentukan tingkat absorbansi dari sampel.

Dari data yang didapatkan, dilakukan perhitungan dengan menggunakan hukum Beer-

Lambert dan akan didapatkan konsentrasi merkuri.

4. Teknik pengambilan data analisis apa yang akan Anda lakukan dengan metode

AAS ini?

Teknik dengan metode adisi standar. Metode adisi standar adalah metode dengan

menambahkan larutan standar ke dalam larutan sampel. Metoda ini dipakai secara luas

karena mampu meminimalkan kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan kondisi

lingkungan (matriks) sampel dan standar. Kemudian dalam pembuatan larutan standar

7

dapat dilakukan dengan cara pengenceran larutan induk dengan menggunakan labu takar

pada volume tertentu. Deretan larutan standar minimal 3 varian, biasanya dibuat 5 varian.

Dalam analisis merkuri ini diambil air limbah buangan pengolahan emas dan ditampung

pada 1 (satu) botol penampungan yang telah disiapkan sebagai sampel pengujian.

5. Bila pihak lain meragukan kecanggihan AAS yang Anda gunakan, bagaimana

meyakinkan pihak tersebut? Jelaskan lebih rinci karena orang yang Anda hadapi

tidak tahu sama sekali mengenai metode AAS ini.

Metode AAS atau Atomic Absorption Spectrometry adalah salah satu metode analisis

yang menggunakan prinsip absorpsi cahaya oleh atom. Spektrofotometer serapan atom

(AAS) merupakan teknik analisis kuantitafif dari unsur-unsur yang pemakainnya sangat

luas di berbagai bidang karena prosedurnya selektif, spesifik, biaya analisisnya relatif

murah, sensitivitasnya tinggi (ppm-ppb), dapat dengan mudah membuat matriks yang

sesuai dengan standar, waktu analisis sangat cepat dan mudah dilakukan.

Metode AAS memiliki range ukur optimum pada panjang gelombang 200-300 nm, untuk

analisis merkuri, panjang gelombang yang digunakan kurang lebih 250 nm, sangat

sensitif dan bagus dalam menentukan kandungan unsur-unsur logam. Analisis kandungan

merkuri dengan metode AAS ini sangat valid. Dan metode AAS adalah metode yang

sangat sensitif dan bagus dalam menentukan kandungan unsur-unsur logam. Merkuri

termasuk ke dalam unsur logam, karena itu hasil yang didapatkan valid.

8

TOPIK 2: Kasus Penambahan Aditif Formalin pada Bakso (Studi Pengujian dengan

Spektrofotometri UV-Vis).

1. Mengapa banyak pedagang bakso yang menggunakan bahan-bahan aditif tersebut

untuk produk makanan mereka?

Senyawa fosfat (biasa disebut STPP) banyak digunakan dalam industri pangan karena

memiliki beberapa sifat kimia dan fungsi yang menguntungkan. Sifat-sifat utama fosfat:

a. sebagai buffer (pengendali pH).

b. dapat menonaktifkan ion logam yang biasanya merusak sistem pangan dengan

membentuk endapan seperti kation kalsium, magnesium, tembaga dan besi.

c. berperilaku sebagai polivalensi dan polielektrolit.

Fosfat juga berperan dalam hal nutrisi melalui pembentukan kompleks yang stabil dengan

kalsium, besi dan magnesium yang memungkinkan nutrient tersebut terserap dinding usus

dapat digunakan oleh tubuh. STPP dapat pula bereaksi dengan pati. Ikatan antara pati

dengan fosfat diester atau ikatan silang antar gugus hidroksil (OH) akan menyebabkan

ikatan pati menjadi kuat, tahan terhadap pemanasan, dan asam sehingga dapat menurunkan

derajat pembengkakan granula, dan meningkatkan stabilitas adonan. STPP mampu

menambah cita rasa, memperbaiki tekstur, mencegah terjadinya rancidity (ketengikan),

dan meningkatkan kualitas produk akhir dengan mengikat zat nutrisi yang terlarut dalam

larutan garam seperti protein, vitamin dan mineral. STPP juga dapat menyerap, mengikat

dan menahan air, meningkatkan water holding capacity (WHC), dan keempukan. Menurut

FDA (Food and Drug Administration), penggunaan alkali fosfat adalah 0,5 % pada

produk. Penggunaan melebihi dosis 0,5% akan menurunkan penampilan produk, yaitu

terlalu kenyal seperti karet dan terasa pahit.

Berdasarkan yang telah dijelaskan di atas, maka fosfat digunakan pada bakso karena dapat

menambah cita rasa, memperbaiki tekstur, mencegah terjadinya tengik dan meningkatkan

kualitas produk jika digunakan dalam dosis yang tidak melebihi ambang batas. Sedangkan

untuk makanan yang mengandung formalin umumnya awet dan dapat bertahan lebih lama.

Formalin dapat dikenali dari bau yang agak menyengat dan kadang-kadang menimbulkan

pedih pada mata. Bahan makanan yang mengandung formalin ketika sedang dimasak

kadang-kadang masih mengeluarkan bau khas formalin yang menusuk. Contohnya, ikan

asin yang mengandung formalin akan lebih putih dan bersih dan lebih tahan lama

dibandingkan ikan asin tanpa pengawet yang agak berwarna lebih coklat. Mie basah yang

9

mengandung formalin akan lebih awet, kenyal, keras dan tidak mudah putus. Tahu

yangmengandung formalin akan lebih kenyal, tidak mudah pecah dan keras. Ikan dan

ayam yang mengandung formalin akan lebih putih dagingnya dan awet. Sedangkan bakso

sendiri yang diberikan formalin akan lebih terasa kenyal dan keras serta tidak rusak

sampai lima hari pada suhu kamar.

Makanan yang diberi formalin akan awet, keras dan tidak membusuk. Ikan, bakso, mie

basah atau ayam yang diberi formalin tidak akan dimakan oleh kucing sebab kucing

memiliki penciuman yang tajam terhadap bau formalin. Walaupun manusia tidak bisa

mencium bau formalin pada bahan makanan, kucing atau anjing memiliki penciuman yang

tajam sehingga hewan ini tidak akan makan makanan yang mengandung formalin.

Kesimpulannya jika ayam atau ikan yang kita berikan kepada kucing namun kucing tidak

mau makan maka ayam dan ikan tersebut sudah diberi formalin. Makanan (ikan, mie

basah, bakso atau ayam) yang diberi formalin tidak akan didatangi dan dikerubungi oleh

lalat. Lalat memiliki penciuman yang tajam jika ada hewan yang mati maka akan langsung

datang menghampiri hewan yang mati tersebut. Jika ayam dan ikan diberi formalin maka

lalat tidak akan datang menghampirinya.

2. Dapatkah Anda menjelaskan efek berbahaya dari penggunaan formalin dan fosfat

dalam makanan bakso bagi kesehatan?

Mulut, tenggorokan, dan perut terasa terbakar. Sakit saat menelan, mual, muntah,

diare, perdarahan, sakit perut yang hebat, sakit kepala, hipotensi, kejang, dan koma.

Kerusakan pada hati, jantung, otak, limpa, pankreas, SSP dan ginjal.

Iritasi saluran pencernaan, penurunan suhu tubuh, dan rasa gatal di dada.

3. Bila Anda termasuk dalam anggota tim yang meneliti tentang kadar formalin dalam

daging bakso dan Anda menggunakan spektrofotometri UV-Vis, rancangan

penelitian apa yang akan Anda lakukan?

Rancangan yang akan dibuat adalah penelitian kadar formalin menggunakan

spektrofotometri UV-Vis dengan metode kuantitatif. Yang pertama dilakukan adalah

pembuatan kurva standar formalin. Nilai absorbansi yang didapatkan dimasukkan dalam

persamaan matematis kurva standar yang telah dibuat yang menggambarkan hubungan

konsentrasi formaldehida dengan absorbansi spektrofotometer. Prosedur dasar dalam

analisis kuantitatif secara spektroskopi adalah dengan membandingkan absorbsi energi

10

radiasi pada suatu panjang gelombang tertentu oleh suatu larutan contoh terhadap suatu

larutan standar. Panjang gelombang yang dipakai dalam suatu analisis dipilih sedemikian

sehingga zat yang dianalisis akan mengabsorbsi radiasi panjang gelombang tersebut, dan

sedapat mungkin tidak dipengaruhi oleh kemungkinan adanya zat pengganggu ataupun

adanya variasi dalam prosedurnya. Bila zat yang dianalisis berwarna, maka warna

komplementernya merupakan petunjuk panjang gelombang yang digunakan.

Dalam menentukan kadar formalin pada bakso digunakan metode spektofotometri yang

menggunakan alat spektofotometer. Berikut langkah – langkah yang dapat dilakukan:

Menyiapkan sampel dengan mengambil sedikit daging bakso kurang lebih satu gram

kemudian dihaluskan dan dicampurkan dengan akuades.

Larutan daging bakso dimasukkan ke dalam kuvet.

Tempatkan sampel di ruang sampel dalam spektofotometer dan larutan referensi yang

berupa aquades ditempatkan di ruang refernesi.

Ukur absorbansi dari sampel dengan memberi gelombang dari 325-625 nm.

Menghitung konsentrasi formalin dengan kurva kalibrasi yang didapat.

Bandingkan hasil yang di dapat dengan kurva kalibrasi.

4. Bagaimana Anda melakukan analisis kuantitatif suatu senyawa dengan

menggunakan spektrofotometri UV-Vis? Berikan contoh pengolahan data

spektrofotometri UV-Vis untuk menentukan konsentrasi senyawa dalam cuplikan?

Dengan cara suatu berkas radiasi dikenakan pada larutan sampel (cuplikan) dan intensitas

sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya

sebanding dengan jumlah foton yang melalui satu satuan luas penampang per detik.

Serapan dapat terjadi jika foton/radiasi yang mengenai cuplikan memiliki energi yang

sama dengan energi yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga.

Jika sinar monokromatik dilewatkan melalui suatu lapisan larutan dengan ketebalan (db),

maka penurunan intesitas sinar (dl) karena melewati lapisan larutan tersebut berbanding

langsung dengan intensitas radiasi (I), konsentrasi spesies yang menyerap (c), dan dengan

ketebalan lapisan larutan (db). Secara matematis, pernyataan ini dapat dituliskan:

-dI = kIc db (1)

Bila diintergralkan maka diperoleh persamaan ini :

I = I0 e-kbc (2)

11

Bila persamaan di atas diubah menjadi logaritma basis 10, maka akan diperoleh persamaan :

I = I0 10-kbc (3)

Di mana : k/2,303 = a

Berdasarkan hukum Lambert-Beer, rumus yang digunakan untuk menghitung banyaknya

cahaya yang hamburkan:

T = 𝐼𝑡

𝐼𝑜 (4)

%T =𝐼𝑡

𝐼𝑜 x 100 % (5)

A= - log T = -log 𝐼𝑡

𝐼𝑜 (6)

dimana I0 merupakan intensitas cahaya datang dan It atau I1 adalah intensitas cahaya setelah

melewati sampel. Rumus yang diturunkan dari Hukum Beer dapat ditulis sebagai:

A= a . b . c atau A = ε . b . c (7)

dimana:

A = absorbansi

b = tebal larutan (tebal kuvet diperhitungkan juga umumnya 1 cm)

c = konsentrasi larutan yang diukur

ε = tetapan absorptivitas molar (jika konsentrasi larutan yang diukur dalam molar)

a = tetapan absorptivitas (jika konsentrasi larutan yang diukur dalam ppm).

Contoh pengolahan data analisis kuantitatif dengan metode spektrofotometri UV-VIS :

a. Tujuan Percobaan

Menentukan kadar paracetamol dengan cara mengukur absorbannya pada panjang

gelombang maksimal dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis.

b. Data Pengamatan

Konsentrasi (ppm) Absorban (A)

4 0,243175

5 0,397123

6 0,42104

Tabel 1. Tabel data pengamatan dengan metode UV-Vis

Absorbansi sampel : y = 0,45567

c. Perhitungan

Regresi: a = 0,0268

b = 0,0654

12

Persamaan :

y = a + bx

y = 0,0268 + 0,0654x

0,45567 = 0,0268 + 0,0654x

X = 0,42857

0,0654 = 0,3476

Persentase kadar :

% kadar = 𝑏𝑜𝑏𝑜𝑡 𝑝𝑟𝑎𝑘𝑡𝑒𝑘

𝑏𝑜𝑏𝑜𝑡 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 =

𝑥

𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑎𝑐𝑢𝑎𝑛 (4 𝑝𝑝𝑚) .100 % x 100%

= 0,3476

4 x 100 % = 163,94 %

5. Bagaimana Anda meyakinkan teman-teman dalam tim bahwa penggunaan

spektrofotometri UV-Vis dalam menentukan kadar formalin ini sudah tepat?

Jelaskan lebih rinci mengenai metode ini.

Pihak tersebut dapat diyakinkan dengan menjelaskan kelebihan-kelebihan dan kekurangan

yang dihadapi apabila menganalisis dengan spektrofotometri UV-Vis. Kelebihan-

kelebihan yang dimiliki oleh spektrofotometri UV-Vis antara lain sebagai berikut:

Spektrofotometri UV-Vis dapat mengidentifikasi dan menentukan konsentrasi

substrat tak dikenal.

Memiliki kemampuan dalam menganalisis banyak senyawa kimia.

Praktis dalam hal preparasi sampel dibanding metode lain.

Penggunaannya luas, dapat digunakan untuk senyawa anorganik, organik dan

biokimia yang diabsorpsi di daerah ultra lembayung atau daerah tampak.

Sensitivitasnya tinggi, batas deteksi untuk mengabsorpsi pada jarak 10-4 sampai 10-5

Molar. Jarak ini dapat diperpanjang menjadi 10-6 sampai 10-7 M dengan prosedur

modifikasi yang pasti.

Kekurangan yang dimiliki oleh spektrofotometri UV/Vis antara lain sebagai berikut:

Absorbsi dipengaruhi oleh pH larutan, suhu dan adanya zat pengganggu dan

kebersihan dari kuvet.

Hanya dapat dipakai pada daerah ultra violet yang panjang gelombang >185 nm.

Pemakaian hanya pada gugus fungsional yang mengandung elektron valensi dengan

energi eksitasi rendah.

Sinar yang dipakai harus monokromatis.

13

TOPIK 3: Pengolahan Biodiesel (Studi Pengujian dengan Spektrofotometri NMR dan MS)

Budi dan Mega diminta mencari berbagai literatur untuk mengetahui lebih banyak

tentang biodiesel. Calon pembimbingnya mengajukan syarat pada mahasiswa untuk

dapat bekerja di laboraturium yang dikelolanya, yaitu mereka harus lulus ujian awal

yang berkaitan dengan delapan isu terpenting tentang biodiesel termasuk penjelasan

yang rinci tentang keunggulan maupun kekurangan biodiesel dibandingkan dengan

petrodiesel. Sebagai alumni DTK yang sudah berpengalaman dalam penelitian

biodiesel, bagaimana Anda membantu menjelaskan tentang biodiesel tersebut?

Delapan isu terpenting tentang biodisel termasuk keunggulan dan kekurangan:

1. Kandungan yang terdapat dalam biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar mesin diesel yang terbuat dari sumberdaya hayati yang

berupa minyak lemak nabati atau lemak hewani. Senyawa utamanya adalah ester. Ester

mempunyai rumus bangun sebagai berikut :

Gambar 2. Rumus bangun ester

2. Reaksi-reaksi yang terjadi dalam pembuatan biodiesel

Biodiesel memiliki senyawa utama berupa ester. Ester dapat dibuat dari minyak lemak

nabati dengan reaksi esterifikasi atau transesterifikasi atau gabungan keduanya.

(i) Reaksi Esterifikasi

Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam lemak bebas dengan alkohol

membentuk ester dan air. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi endoterm, sehingga

memerlukan pasokan kalor dari luar. Temperatur untuk pemanasan tidak terlalu tinggi

yaitu 55-60 oC. Secara umum reaksi esterifikasi adalah sebagai berikut :

Asam lemak bebas alkohol ester alkil air

Gambar 3. Reaksi Esterifikasi pembuatan biodiesel

14

Reaksi esterifikasi dapat dilakukan sebelum atau sesudah reaksi transesterifikasi. Reaksi

esterifikasi biasanya dilakukan sebelum reaksi transesterifikasi jika minyak yang

diumpankan mengandung asam lemak bebas tinggi (>0.5%). Dengan reaksi esterifikasi,

kandungan asam lemak bebas dapat dihilangkan dan diperoleh tambahan ester.

(ii) Reaksi Transesterifikasi

Reaksi Transesterifikasi sering disebut reaksi alkoholisis, yaitu reaksi antara trigliserida

dengan alkohol menghasilkan ester dan gliserin. Alkohol yang sering digunakan adalah

metanol, etanol, dan isopropanol. Berikut ini adalah tahap-tahap reaksi transesterifikasi:

trigliserida alkohol digliserida ester

digliserida alkohol monogliserida ester

monogliserida alkohol gliserin ester

Secara keseluruhan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut :

Trigliserida 3 (alkohol) gliserin 3 (ester)

Gambar 4. Reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel

15

3. Proses pembuatan biodiesel

Pembuatan biodiesel dengan bahan baku minyak berasam lemak bebas tinggi akan

menimbulkan banyak rute karena diperlukan satu reaksi atau lebih dan pemisahannya.

berikut ini gambaran singkat mengenai rute-rute pembuatan biodiesel.

(i) Rute I (transesterifikasi – esterifikasi )

Pada rute ini, pembuatan ester alkil dari minyak nabati dilakukan dengan dua reaksi,

transesterifikasi dan esterifikasi. Asam lemak bebas dalam minyak lemak nabati

direaksikan dengan basa membentuk sabun. Semua asam lemak bebas dikonversi menjadi

sabun, sehingga minyak nabati yang masuk reaktor transesterifikasi bebas asam lemak

bebas. Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan satu tahap atau dua tahap, pada reaksi dua

tahap dilakukan pemisahan gliserin di tengah-tengah reaksi, hal ini dilakukan agar

kesetimbangan reaksi bergeser ke kanan, sehingga konversi yang diperoleh lebih tinggi.

Hasil yang diperoleh dari keluaran reaktor transesterifikasi adalah ester, gliserin, sabun,

dan pengotor. Ester dipisahkan dari produk dan sabun diubah kembali menjadi asam

lemak bebas dengan pengasaman. Asam lemak dapat diubah menjadi ester alkil dengan

reaksi esterifikasi. Asam lemak bebas bereaksi dengan alkohol menjadi ester dan air. Pada

reaksi ini digunakan katalis asam, dapat berupa katalis homogen (cair) atau heterogen

(padat). Katalis padat dapat memudahkan dalam proses pemisahan produk karena dapat

disaring untuk kemudian dipakai kembali. Selain menghasilkan ester, reaksi esterifikasi

juga menghasilkan produk samping berupa air.

Ester hasil reaksi esterifikasi masih bercampur dengan pengotor-pengotor sehingga harus

dimurnikan. Pengotor paling banyak adalah gliserin. Gliserin mempunyai massa jenis

yang lebih besar daripada ester sehingga fasa gliserin berada di bawah, pemisahannya

dapat dilakukan dengan dekantasi. Gliserin dapat dimurnikan lebih lanjut dan menjadi

produk samping yang bernilai ekonomi cukup tinggi. Biodiesel hasil reaksi esterifikasi

dicampurkan kembali dengan biodiesel hasil reaksi transesterifikasi.

Biodiesel yang dihasilkan masih berupa produk mentah sehingga perlu dimurnikan.

Pemurniannya dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan pencucian menggunakan air

atau pemurnian dengan penukar ion (penukar anion untuk mengikat asam dan penukar

kation untuk mengikat basa yang tersisa dari reaksi transesterifikasi). Pencucian

16

dilakukan untuk menghilangkan garam, alkohol, dan pengotor yang larut dalam air. Rute

ini tidak sesuai untuk memproduksi biodiesel dari minyak lemak nabati yang

mengandung asam lemak bebas tinggi karena memerlukan bahan baku berupa asam dan

basa relatif lebih banyak.

(ii) Rute II (esterifikasi – transesterifikasi)

Seperti pada rute I, Rute ini juga menggunakan dua reaksi, yaitu esterifikasi dan

transesterifikasi. Namun pada rute ini reaksi esterifikasi dilakukan sebelum reaksi

tranesterifikasi. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan asam lemak bebas sekaligus

menambah perolehan biodiesel. Reaksi esterifikasi dapat dilakukan dengan katalis

homogen maupun heterogen. Esterifikasi dengan katalis homogen menghasilkan produk

yang bersifat asam sehingga sebelum reaksi transesterifikasi, kelebihan asam ini harus

dinetralkan terlebih dahulu. Penetralan dapat dilakukan dengan penambahan basa atau

menggunakan resin penukar anion. Penetralan menggunakan basa menghasilkan garam

yang dapat menjadi pengotor. Hal ini tidak terjadi karena pada penetralan, digunakan

penukar ion.

Reaksi esterifikasi menghasilkan produk samping berupa air. Air harus dipisahkan

sebelum reaksi transesterifikasi. Pemisahan ini dapat dilakukan dengan penguapan atau

menggunakan absorber. Umpan masuk reaktor transesterifikasi berupa trigliserida, ester,

dan pengotor. Trigliserida direaksikan dengan metanol menghasilkan ester dan gliserin.

Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan dua tahap untuk mendapatkan konversi tinggi.

Pada reaksi dua tahap, pemisahan gliserin dilakukan di antaranya kedua reaksi.

Pemisahan gliserin ini berguna untuk menggeser kesetimbangan ke kanan sehingga

konversinnya menjadi lebih tinggi.

Reaksi transesterifikasi menghasilkan produk samping berupa gliserin. Ester dan gliserin

tidak saling larut sehingga dapat dipisahkan dengan dekantasi. Fasa ester dimurnikan

lebih lanjut untuk mendapatkan biodiesel yang sesuai dengan standard mutu yang

disyaratkan. Fasa ester masih mengandung pengotor-pengotor, seperti : sisa katalis,

garam, metanol, dan pengotor lainnya. Pemurnian fasa ester alkil dapat dilakukan dengan

dua cara, yaitu pencucian dengan air atau menggunakan penukar ion.

17

(iii) Rute III (esterifikasi dengan metanol superkritik)

Metanol superkritik adalah metanol yang berada pada kondisi diatas temperatur dan

tekanan kritiknya, yaitu 350oC dan 30 MPa. Esterifikasi dengan metanol superkritik

mempunyai beberapa keunggulan yaitu waktu yang diperlukan untuk mencapai konversi

yang diinginkan jauh lebih kecil daripada dengan cara konvensional dan proses

pemisahan produknya lebih mudah karena tidak menggunakan katalis sehingga tidak ada

pengotor berupa katalis sisa. Namun, esterifikasi ini juga mempunyai kelemahan yaitu

kondisi operasi harus pada temperatur dan tekanan tinggi.

4. Katalis yang digunakan dalam pembuatan biodiesel

(i) Katalis Reaksi Esterifikasi

Reaksi esterifikasi berjalan baik jika dalam suasana asam. Katalis yang sering digunakan

untuk reaksi ini adalah asam mineral kuat, garam, gel silika, dan resin penukar kation.

Asam mineral yang banyak dipakai adalah asam klorida, asam sulfat, dan asam fosfat.

Asam sulfat paling banyak digunakan dalam industri karena memberikan konversi tinggi

dan laju reaksi yang relatif cepat.

Selain asam mineral, katalis yang sering dipakai adalah resin penukar kation. Keunggulan

katalis ini adalah fasanya yang padat sehingga pemisahannya lebih mudah dan dapat

dipakai berulang. Selain itu, ester yang terbentuk tidak perlu dinetralkan. Namun, resin

penukar kation merupakan katalis yang mahal dibandingkan dengan asam mineral.

(ii) Katalis Reaksi Transesterifikasi

Katalis yang sering digunakan untuk reaksi transesterifikasi yaitu alkali, asam, atau

enzim. Penggunaan enzim masih belum umum dibandingkan alkali dan basa karena

harganya mahal dan belum banyak penelitian yang membahas kinerja katalis ini. Alkali

yang sering digunakan yaitu natrium metoksida (NaOCH3), natrium hidroksida (NaOH),

kalium hidroksida (KOH), kalium metoksida, natrium amida, natrium hidrida, kalium

amida, dan kalium hidrida. Natium hidroksida dan natrium metoksida merupakan katalis

yang paling banyak digunakan. Asam yang dapat digunakan di antaranyanya asam sulfat

(H2SO4), asam fosfat, asam klorida, dan asam organik. Katalis asam yang paling banyak

banyak dipakai adalah asam sulfat.

18

5. Keunggulan/keuntungan penggunaan biodiesel dibandingkan dengan petrodiesel

Biodiesel tidak beracun.

Biodiesel adalah bahan bakar biodegradable.

Biodiesel lebih aman dipakai dibandingkan dengan diesel konvensional.

Biodiesel dapat dengan mudah dicampur dengan diesel konvensional, dan dapat

digunakan di sebagian besar jenis kendaraan saat ini, bahkan dalam bentuk biodiesel

B100 murni.

Biodiesel dapat membantu mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil

dan meningkatkan keamanan dan kemandirian energi.

Biodiesel dapat diproduksi secara massal di banyak negara, contohnya USA yang

memiliki kapasitas untuk memproduksi lebih dari 50 juta galon biodiesel per tahun.

Produksi dan penggunaan biodiesel melepaskan lebih sedikit emisi dibandingkan

dengan diesel konvensional, sekitar 78% lebih sedikit dibandingkan dengan diesel

konvensional.

Biodiesel memiliki sifat pelumas yang sangat baik, secara signifikan lebih baik

daripada bahan bakar diesel konvensional, sehingga dapat memperpanjang masa pakai

mesin.

Biodiesel memiliki delay pengapian lebih pendek dibandingkan dengan diesel

konvensional.

Biodiesel tidak memiliki kandungan sulfur, sehingga tidak memberikan kontribusi

terhadap pembentukan hujan asam.

6. Kerugian/kelemahan penggunaan biodiesel dibandingkan dengan petroieseil

Biodiesel saat ini sebagian besar diproduksi dari jagung yang dapat menyebabkan

kekurangan pangan dan meningkatnya harga pangan. Hal ini bisa memicu

meningkatnya kelaparan di dunia.

Biodiesel 20 kali lebih rentan terhadap kontaminasi air dibandingkan dengan diesel

konvensional, hal ini bisa menyebabkan korosi, filter rusak, pitting di piston, dll.

Biodiesel murni memiliki masalah signifikan terhadap suhu rendah.

Biodiesel secara signifikan lebih mahal dibandingkan dengan diesel konvensional.

Biodiesel memiliki kandungan energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan

diesel konvensional, sekitar 11% lebih sedikit dibandingkan dengan bahan bakar

diesel konvensional.

Biodiesel melepaskan oksida nitrogen yang mengarah pada pembentukan kabut asap.

19

Biodiesel, meskipun memancarkan emisi karbon yang secara signifikan lebih aman

dibandingkan dengan diesel konvensional, masih berkontribusi terhadap pemanasan

global dan perubahan iklim.

7. Pengotor-pengotor yang ada pada pembuatan biodiesel

Pengotor yang ada dalam biodiesel di antaranya gliserin, air, dan alkohol sisa. Pemisahan

pengotor dilakukan untuk mendapatkan biodiesel sesuai kriteria untuk bahan bakar.

(i) Gliserin

Gliserin dan ester membentuk dua fasa yang tidak saling larut. Gliserin yang berada di

lapisan bawah karena densitasnya lebih besar dari ester. Pemisahan gliserin dari ester

dapat dilakukan dengan cara dekantasi. Gliserin merupakan produk samping proses

pembuatan biodiesel yang bernilai ekonomis tinggi yang dapat dijual dalam keadaan

mentah (crude glycerin) atau gliserin yang telah dimurnikan. Pemurnian gliserin akan

lebih sulit jika terbentuk sabun hasil reaksi asam lemak bebas dengan basa.

(ii) Air

Salah satu produk samping reaksi esterifikasi adalah air. Air harus dihilangkan sebelum

reaksi transesterifikasi. Pemisahan air ini dapat dilakukan dengan penguapan atau

menggunakan absorber. Pemisahan air dengan penguapan lebih banyak dilakukan dalam

industri biodiesel karena lebih murah. Air menjadi sulit dipisahkan jika terdapat sabun

hasil reaksi asam lemak bebas dengan basa. Air akan berikatan dengan sabun dan gliserin

sehingga pemisahannya menjadi sulit.

20

8. Perbandingan emisi pembakaran biodiesel dan solar

Senyawa Emisi Biodiesel Solar

SO2, ppm 0 78

NO, ppm 37 64

NO2, ppm 1 1

CO, ppm 10 40

Partikulat, mg/Nm3 0,25 5,6

Benzen, mg/Nm3 0,3 5,01

Toluen, mg/Nm3 0,57 2,31

Xilen, mg/Nm3 0,73 1,57

Etil benzen, mg/Nm3 0,3 0,73

Tabel 2. Perbandingan emisi pembakaran biodiesel dengan solar

(Sumber : Internasional Biodiesel, 2001)

Di laboraturium tersebut ada instrumen spektroskopi Infra Merah, Spektroskopi

Resonansi Magnet Inti (Nuclear Magnetic Resonance/NMR) dan Spektroskopi Massa

(Mass Spectroscopy/MS). Seperti pada tugas terdahulu, pembimbingnya menghendaki

mereka berdua mencari tahu tentang ketiga spektroskopi tersebut karena untuk

penentuan struktur molekul informasi yang diperoleh dari spektra IR, NMR, maupun

MS sangat bermanfaat. Enam isu penting apa saja yang menurut Anda akan dijelaskan

dengan rici oleh Budi dan Mega?

Enam isu terpenting mengenai Spektroskopi Infra Merah (IR)

1. Fungsi metode Infra Merah

Spekroskopi inframerah adalah sebuah metode analisis instrumentasi pada senyawa kimia

yang menggunakan radiasi sinar infra merah. Spektroskopi inframerah berguna untuk

mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada senyawa organik. Bila suatu senyawa diradiasi

menggunakan sinar inframerah, sebagian sinar akan diserap oleh senyawa, sebagian lainnya

akan diteruskan. Serapan ini diakibatkan karena molekul senyawa organik mempunyai ikatan

yang dapat bervibrasi.

21

Larutan standar

Larutan uji

Pem

engg

al

Kisi Detektor

2. Kelebihan spektroskopi Infra Merah

Secara keseluruhan, analisis menggunakan Spektrofotometer FTIR memiliki dua kelebihan

utama dibandingkan metoda konvensional lainnya, yaitu :

Dapat digunakan pada semua frekwensi dari sumber cahaya secara simultan sehingga

analisis dapat dilakukan lebih cepat daripada menggunakan cara sekuensial atau scanning.

Sensitifitas dari metoda Spektrofotometri FTIR lebih besar daripada dispersi sebab radiasi

yang masuk ke sistim detektor lebih banyak karena tanpa harus melalui celah (slitless).

3. Kekurangan Spektroskopi Infra Merah

Spektroskopi ini hanya mampu untuk mengindentifikasi guus fngsi didalam suatu senyawa

tanpa mengetahui struktur molekul dari senyawa tersebut.

4. Cara Kerja Spektroskopi Infra Merah

Jika radiasi inframerah dikenakan pada sampel senyawa organik, beberapa frekuensi bisa

diserap oleh senyawa tersebut. Jumlah frekuensi yang melewati senyawa diukur sebagai

transmitansi.

Sebuah persentase transmitansi bernilai 100 jika semua frekuensi diteruskan senyawa tanpa

diserap. Dalam prakteknya, hal itu tidak pernah terjadi. Dengan kata lain selalu ada serapan

kecil, dan transmitansi tertinggi hanya sekitar 95%. Dalam spektrum inframerah, akan

terdapat suatu grafik yang menghubungkan bilangan gelombang dengan persen transmitansi.

Sumber cahaya memancarkan cahaya inframerah pada semua panjang gelombang. Cahaya

menjadi 2 berkas, berkas yang ke lartan standar dan berkas ke larutan yang akan diuji,

kemudia kedua berkas digabungkan ke dalam chopper. Lalu berkas didifraksikan ke kisi

sehingga berkas terpecah menurut panjang gelombang. Lalu detektor akan mengukur beda

intensitas antara kedua macam berkas tadi pada tiap-tiap panjang gelombang dan meneruskan

informasi ke perekam yang menghasilkan spektrum.

Gamber 5. Skema kerja spektroskopi inframerah

22

5. Instrumentasi Spektroskopi Infra Merah

Bagian pokok dari spektrometer inframerah adalah sumber cahaya inframerah,

monokromator dan detektor. Cahaya dari sumber dilewatkan melalui cuplikan, dipecah

menjadi frekuensi-frekuensi individunya dalam monokromator dan intensitas relatif dari

ferkuensi individu diukur oleh detektor.

Sumber yang paling umum digunakan adalah merupakan batang yang dipanaskan oleh listrik

yang berupa :

Nernst glower (campuran oksida dari Zr, Y, Er, dsb).

Globar (silicon karbida)

Berbagai bahan keramik

Monokromator

Prisma dan grating keduanya dapat digunakan. Kebanyakan prisma yang digunakan adalah

NaCl, hal ini disebabkan karena NaCl hanya transparan di bawah 625 cm-1, sedangkan halida

logam lainnya harus digunakan pada pekerjaan dengan frekuensi yang rendah (misal CsI,

atau campuran ThBr dan ThI) yang dikenal sebagi KRS-5. Grating dan prisma mempunyai

peranan dalm meresolusi spektra dan dapat dibuat dari bermacam-macam bahan. Pada

umumnya grating memberikan hasil yang lebih baik daripada prisma pada frekuensi yang tinggi.

Ketidakuntungan terhadap NaCl adalah sifatnya yang higroskopis hingga cermin-cermin harus

dilindungi dari kondensasi uap.

Detektor

Alat-alat yang modern kebanyakan memakai detektor “Thermopile” dasar kerja dari

thermopile adalah sebagai berikut: Jika dua kawat logam berbeda dihubungkan antara ujung

kepala dan ekor menyebabkan adanya arus yang mengalir dalam kawat. Dalam spektrometer

inframerah arus ini akan sebanding dengan intensitas radiasi yang jatuh pada thermopile.

23

6. Cara membaca spektra Infra Merah

Tabel peta korelasi yang khas untuk frekuensi tiap-tiap gugus fungsi seperti berikut

Tabel 3. Tabel referensi frekuensi gugus fungsi

Sumber: http://www.chem-is-try.org

Untuk tujuan determinasi gugus fungsi, pengamatan pertama kali ditujukan pada puncak yang

berada di daerah bilangan gelombang 4000-1500 cm-1. Daerah sebelah kanan 1500 cm-1

disebut dengan daerah sidik jari (fingerprint region). Daerah sidik jari akan sangat khas untuk

masing-masing senyawa.

Berikut adalah contoh spektrum IR senyawa 2-heksanol

.

Gambar 6. Spektrum IR senyawa 2-hekasanol

Sumber: http://www.chem-is-try.org

24

Enam isu terpenting mengenai Spektroskopi NMR (Nuclear Magnetic Resonance)

1. Prinsip Dasar NMR

Pada tahun 1924, Pauli menduga bahwa inti-inti atom tertentu memiliki sifat spin dan

momentum magnetik. Bila inti-inti ini diletakkan dalam medan magnet, tingkat energinya

akan terurai. Bloch dan Purcell menunjukkan bahwa inti mengabsorpsi radiasi

elektromagnetik pada medan magnet yang lebih kuat karena tingkat energi yang terrain

menginduksikan gaya magnet. Penemuan ini memungkinkan suatu cara untuk

menentukan struktur molekul. Spektroskopi NMR didasarkan pada penyerapan

gelombang radio oleh inti-inti tertentu dalam molekul organik apabila molekul tersebut

berada dalam medan magnet yang kuat. Berikut ketentuan bilangan kuantum spin:

Inti yang jumlah proton atau neutron ganjil (tidak keduanya) mempunyai bilangan

kuantum spin ½, 3/2, 5/2, dst. Seperti 1H, 11B, 19F, dan 31P.

Inti yang jumlah proton dan nutron keduanya ganjil, muatan terdistribusi secara

nonsimetris dan I = 1. Contoh: 2H dan 14N.

Inti yang jumlah proton dan neutron keduanya genap, I = 0 dan tidak menunjukkan

sifat magnetik. Contoh: 12C, 16O, dan 32Si bersifat inert secara magnetik dan tidak

terdeteksi dalam NMR.

Bila tidak ada medan magnet yang diberikan, semua kedudukan spin dari suatu inti

mempunyai tenaga yang sama namun arah yang tidak beraturan. Bila medan magnet

digunakan, setiap inti berputar menghasilkan medan magnet dengan arah momen magnet

menjadi searah (1/2) atau berlawanan arah (-1/2) terhadap Ho (medan magnet luar).

Gambar 7. Arah momen

magnet tidak beraturan

karena tidak ada medan

Gambar 8. Medan

terpasang (Ho)

Gambar 9. Arah momen magnet

menjadi searah atau berlawanan arah

terhadap Ho

25

2. Fungsi NMR

Banyak informasi yang diperoleh dari spektra NMR. Pada umumnya metode ini berguna

sekali untuk mengidentifikasi struktur senyawa atau rumus bagan molekul senyawa

organik. Meskipun spektroskopi infra merah juga dapat digunakan untuk tujuan tersebut,

analisis spektra NMR mampu memberikan informasi yang lebih lengkap. Dampak

spektroskopi NMR pada senyawa bahan alam sangat penting. Spektroskopi NMR dapat

digunakan untuk mempelajari campuran analisis, untuk memahami efek dinamis seperti

perubahan pada suhu dan mekanisme reaksi, dan merupakan instrumen tak ternilai untuk

memahami struktur dan fungsi asam nukleat dan protein. Teknik ini dapat digunakan

untuk berbagai variasi sampel, dalan bentuk padatan maupun cairan.

3. Kelebihan NMR

Kelebihan dari spektroskopi NMR adalah dapat menentukan struktur suatu molekul

senyawa sedangkan spektroskopi yang lainnya tidak.

4. Kekurangan NMR

Kekurangan spektroskopi NMR adalah membutuhkan bantuan dari spektroskopi lain

(misalnya IR) untuk mengetahui ada gugus apa saja pada senyawa yang diuji.

5. Cara Kerja (Penggunaan) NMR

Diagram suatu spektrometer NMR ditunjukkan pada pemicu nomor terakhir. Contoh

(sampel) ditaruh antara kedua kutub magnet dan disinari (radiasi) dengan gelombang

radio. Jika proton-proton membalik dari keadaan paralel ke keadaan anti paralel,

penyerapan energi akan dideteksi oleh suatu indikator daya (power).

Dalam satu macam spektrometer NMR, radio-frekuensinya dibuat tetap pada 60 MHz

sedangkan Ho diubah-ubah dalam suatu jangka (range) kecil dan biasanya sekitar 14.000

Gauss. Sebuah sampel akan diberikan sebuah medan magnet, kemudian proton yang

berada pada senyawa sampel tersebut akan bereaksi akibat medan magnet yang diberikan.

Puncak-puncak yang ditunjukkan ada spektra NMR menunjukkan proton yang bereaksi

terhadap medan magnet.

26

6. Cara Membaca Spektra NMR

Langkah-langkah untuk membaca spektra NMR:

a. Menghitung jumlah peaks (puncak)

b. Membagi peaks

c. Menghitung jumlah hidrogen tetangga

d. Memperhatikan geseran kimia (chemical shift)

Gambar 10. Range Chemical Shift pada spektra NMR

Enam isu terpenting mengenai MS (Mass Spectroscopy)

1. Prinsip Dasar MS

Spektroskopi massa didasarkan pada pengubahan komponen cuplikan (M) menjadi ion-

ion gas cuplikan (M+). Pengubahan ini menggunakan pancaran sinar elektron 50-100 eV.

Setelah menjadi ion-ion gas, ion-ion tersebut dipisahkan berdasarkan spektrum

pengukuran terhadap nilai rasio massa per muatannya (m/z) dan merekam kelimpahan

relatif tiap jenis ion yang ada. Umumya hanya ion positif yang dipelajari karena ion

negatif yang dihasilkan dari sumber tumbukan sangat sedikit.

2. Fungsi MS

Mengetahui komposisi unsur dari bahan yang dianalisis

Mengetahui massa molekul relatifnya

Mengidentifikasi senyawa organik dan anorganik.

Menganalisis secara kualitatif dan kuantitatif suatu senyawa kompleks.

Menentukan struktur komponen suatu permukaan padatan

Menentukan perbandingan isotop atom dalam suatu sampel.

3. Kelebihan MS

Kelebihan dari spektroskopi massa adalah dapat mengetahui massa molekul relatif suatu

senyawa dan dapat digunakan untuk senyawa organik dan anorganik.

27

4. Kekurangan MS

Kekurangan dari spektroskopi MS adalah sampel yang ingin diuji harus dapat diubah

menjadi fasa gas dengan mudah.

5. Cara Kerja (Penggunaan) NMR

Sampel dimasukkan ke dalam instrumen MS dan mengalami penguapan.

Komponen dari sample diionisasikan (umumnya dengan ditembaki sinar berelektron

energi tinggi) dan menghasilkan partikel bermuatan (ion).

Ion dipisahkan berdasarkan rasio massa:muatan (m/z) dalam analizer oleh medan

elektromagnetik.

Ion-ion dideteksi (metode yang digunakan biasanya kuantitatif).

Sinyal ion diproses menjadi suatu spektra massa.

6. Instrumentasi

Sistem Penanganan Sampel: mengubah sampek menjadi berfasa gas

Sumber ion: membuat gas berion (menembaki gas dengan sinar elektron)

Penganalisis massa: memisahkan gas berion berdasarkan rasio massa:muatan (m/z)

Pengumpul ion: mengumpulkan ion dan mengukur arus hasil gas berion yang telah

dipisahkan untuk diubah menjadi spektra gas.

Tugas berikutnya bagi kedua mahasiswa ini adalah menentukan senyawa yang

dimaksud berikut ini. Suatu senyawa dianalisis menggunakan instrumen Spektrometri

Massa, Spektrometri Inframerah dan Spektrometer NMR. Hasil yang diperoleh dari

Spekra MS diperkirakan senyawa tersebut memiliki rumus kimia sbb : C6H12O2.

Hasil yang diperoleh adalah metode spektroskopi infra merah adalah sebagai berikut:

Gambar 11. Spektra IR

Sumber: Pemicu II Kimia Analitik UI, Nov 2014 C=O C-O

28

Berdasarkan peak puncak yang dihasilkan, terdapat 2 peak yang menonjol dan 2 peak itu

berada pada rentang 1080 – 1300 dan 1690 – 1760. Daerah tersebut merupakan daerah C=O

dan C-O sehingga terbentuk gugus fungsi

Sehingga dalam peembacaan spektrum IR dapat diidentifikasikan struktur tersebut memiliki

gugus fungsi COO dan disebut dengan gugus fungsi ester. Selanjutnya, identifikasi berlanjut

ke pembacaan spektra NMR.

Gambar 13. Spektra NMR

Sumber: Pemicu II Kimia Analitik UI, Nov 2014

Langkah Pertama

Menghitung jumlah peaks. Penulis telah memberi nama pada masing-masing puncak untuk

mempermudah penjelasan.

Pada puncak a terdapat 3 peaks,

Pada puncak b terdapat 1 peak,

Pada puncak c terdapat 5 peaks,

Pada puncak d terdapat 6 peaks, dan

Pada puncak e terdapat 3 peaks.

Langkah Kedua

Penulis menggabungkan langkah dua dan tiga bersama.

Karena pada puncak a terdapat 3 peaks, maka jumlah hidrogen tetangga yang dimilikinya

adalah 3 – 1 = 2n (2 hidrogen tetangga). Maksud dari hidrogen tetangga adalah berapa

banyak jumlah atom hidrogen yang dimiliki lengan di sebelahnya.

Gambar 12. Gugus Fungsi Ester

a

b

c d

e

29

Jumlah hidrogen tetangga pada puncak b = 1 – 0 = 0 puncak b tidak memiliki hidrogen

tetangga.

Jumlah hidrogen tetangga pada puncak c = 5 – 1 = 4

Jumlah hidrogen tetangga pada puncak d = 6 – 1 = 5

Jumlah hidrogen tetangga pada puncak e = 3 – 1 = 2

Langkah Ketiga

Puncak a berada paling jauh di antara puncak-puncak yang lainnya sehingga kita harus

memberikan perhatian kepada puncak ini. Berdasarkan range chemical shift, kemungkinan

terbesar terdapat gugus halogen pada puncak a namun berdasarkan pembacaan spektra IR,

diketahui bahwa adanya gugus ester sehingga pada puncak a terdapat gugus ester.

Pembacaan

Gambar 14. Struktur molekul butil etanoat atau butil asetat

Puncak a dan e sama-sama memiliki 2 hidrogen tetangga namun sesuai dengan teori dasar

NMR bahwa jika medan imbasan sekitar sebuah proton relatif kuat maka medan itu melawan

Ho dengan lebih kuat dan diperluas medan terapan yang lebih besar untuk membawa proton

itu agar beresonansi. Dalam hal ini, proton tersebut dikatakan terperisai (shielded). Pada

kasus ini, proton yang terperisai adalah proton pada puncak e. Label a, b, c, d, dan e untuk

menunjukkan puncak mana yang berada pada struktur senyawa. Nama dari senyawa sampel

adalah butil etanoat atau butil asetat.

b a e c d

30

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Merkuri (air raksa, Hg) adalah salah satu jenis logam yang banyak ditemukan di alam dan

tersebar dalam batu-batuan, biji tambang, tanah, air dan udara sebagai senyawa anorganik

dan organik. Merkuri berbahaya bagi kesehatan. Merkuri banyak ditemukan dalam air

sisa penambangan emas tradisional.

Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya

pada panjang gelombang tertentu, sesuai sifat unsurnya. Metode AAS ini sangat bagus

dalam menentukan kandungan unsur-unsur logam. Oleh karena itu, metode AAS dipakai

dalam menganalisis kandungan merkuri dalam air sisa penambangan emas.

Formalin merupakan zat golongan aldehid yang digunakan untuk industri non pangan dan

apabila digunakan pada industri pangan akan sangat berbahaya bagi tubuh manusia.

Metode spektofotometri UV-Vis yaitu metode untuk menentukan konsentrasi suatu

sampel dengan menggunakan radiasi cahaya dengan panjang gelombang berada pada

panjang gelombang sinar ultraviolet dan cahaya tampak. Metode ini sangat cocok dipakai

untuk menganalisis formalin dalam suatu bahan pangan.

Spekroskopi inframerah adalah sebuah metode analisis instrumentasi pada senyawa kimia

yang menggunakan radiasi sinar infra merah untuk mengidentifikasi gugus fungsi.

Biodiesel merupakan bahan bakar mesin diesel yang mengandung senyawa nabati. Di

dalam biodiesel, terdapat senyawa ester yang merupakan gugus fungsi khusus (-COO-).

Oleh sebab itu, dengan spekroskopi inframerah, kita dapat mengetahui gugus ester yang

terkadung dalam biodiesel.

Spektroskopi NMR dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa. Hal ini

merupakan sebuah kelebihan dari spektroskopi NMR. Namun untuk dapat mengetahui

secara pasti struktur senyawa sampel, diperlukan spektroskopi IR.

Spektroskopi Massa dapat digunakan untuk mengidentifikasi sampel berupa unsur atau

molekul, baik organik maupun anorganik melalui pendekatan pemisahan nilai rasio

massa:muatan (m/z). Sampel MS harus dapat diubah menjadi fasa gas.

Spektroskopi IR, NMR, dan MS umumnya digunakan secara bersama-sama agar

mendapatkan hasil identifikasi senyawa yang akurat.

iii

DAFTAR PUSTAKA

1. Fressenden, R.J dan Fessenden, J.S. 1898. Kimia Organik, Edisi Ketiga.

Jakarta: Penerbit Erlangga.

2. R.A. Day, A.L. Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi Keenam.

Jakarta: Penerbit Erlangga.

3. Skoog, West. 2014. Fundamentals of Analytical Chemistry, Edisi Kesembilan.

Canada: Mary Finch.

4. Anonymous. 2013. Spektroskopi Infra Merah. [Online] dari:

http://www.ilmukimia.org/2013/07/spektroskopi-inframerah-ir.html

[dikutip pada 16 November 2014]

5. Anonymous. 2012. Pengertian Biodiesel. [Online] dari:

http://www.indoenergi.com/2012/04/pengertian-biodiesel.html

[dikutip pada 16 November 2014]

6. Anonymous. 2012. Pengaruh Boraks terhadap Kesehatan. [Online] dari:

http://www.makanansehat.web.id/2012/06/pengaruh-borax-terhadap-

kesehatan.html [dikutip pada 16 November 2014]

7. Prawirto. 2011. Biodiesel. [Online] dari: http://chemical-

engineer.digitalzones.com/biodiesel.html [dikutip pada 16 November 2014]

8. Anonymous. 2011. Memahami Arti Sebuah Spektrum Infra Merah. [Online]

dari:

http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/instrumen_analisis/spektrum_infra_merah1/memahami_arti_seb

uah_spektrum_infra_merah/ [dikutip pada 16 November 2014]