ISSN 0216.3128 Tigor Nauli

10

MEMPERKIRAKAN RUMUS KIMIA SENY A W A ORGANIKDARI DATA SPEKTROMETRI MASSA

Tigor NauliPuslit Informatika -LIPI, lalan Cisitu, Sangkuriang, Bandung 40135Tel. (022) 250471 I, Fax. (022) 2504712, e-mail: tigor@ lipi.go.id

ABSTRAKSpektrometer massa adalah salah satu metoda analisis yang dapat menentukan bobot molekul senyawadengan sangat akurat. Massa yang terukur untuk ion molekul suatu senyawa merupakan jumlah dari massaisotop-isotop penyusunnya yang memiliki kelimpahan terbesar. Nilainya akan berbeda dengan jumlah bobotatom yang diperoleh dengan merata-ratakan bobot semua isotop alamiah suatu unsur. Karenanya, hasilpengukuran massa secara tung gal menggunakan alar ini cukup untuk menyimpulkan rumus kimia senyawayang sedang diteliti. Menentukan sebuah rumus kimia dari hasil pengukuran massa dengan menggunakancara 'trial and error' adalah suatu pekerjaan yang menyita waktu. Sebuah algoritma untuk memprediksisejumlah kemungkinan rumus kimia dari nilai bulat suatu bobot molekul lelah dikembangkan olehLederberg untuk mempermudah penentuan. Prinsipnya adalah dengan mencari semua kombinasi liniermassa setelah bobot molekul lerukur dibagi dengan bobot salah satu atom penyusunnya. Seleksi untukmemperoleh yang paling tepa 1 dari semua kemungkinan rumus kimia yang ada, dapat dibantu denganmemperhalikan kelimpahan relatif isotop-isotop unsur penyusun senyawa lersebut. Keberadaan iSO1Op-isotop unsur yang lebih berat akan menaikkan puncak-puncak spektrum kecil dilempat m/z yang lebih besar1. 2. atau beberapa unit setelah posisi puncak ion molekul. Tinggi puncak yang lebih kecil (PM+I. PM+20 danseterusnya) relatif terhadap puncak induk (PM) bergantung pada jumlah Inasing-masing atom dankelimpahan relatif isotopnya yang lebih berat. Sehingga, tinggi relatif puncak-puncak ini dapat menjadirepresentasi dari rumus kimia senyawa. Dengan bantuan sebuah prograln komputer akan dapat ditampilkanselnua kemungkinan rumus kimia senyawa berdasarkan masukan massa plmcak ion Inolekul hasilpengukuran spektrometri massa. Program juga akan menghitung tinggi puncak relatif unluk seliapkemungkinan rumus kimia yang ada dengan memakai korelasi Beynon. Hasil hitung ini selanjutnyadigunakan untuk memilih ruIn us kimia aktual yang dicari. Meskipun sesunggllhnya algoritlna penentuanrllmus kilnia dapat diterapkan pada semua kelompok senyawa, nalnun program komputer ini barudikembangkan untuk senyawa-senyawa organik yang mengandung karbon. hidrogen. oksigen, dan nitrogen.Keluaran program akan menginformasikan pula genap/ganjilnya ion elektron. serra jumlah ikatan rangkap

dan cincin yang terdapat dalam senyawa.

ABSTRACTMass spectrometer is one of the anai)'sis methods that can determine molecular weight of a substanceprecisely. Molecular ionic mass measured by the spectrometer represents sum of its isotopes' weight withhigh abundance. It is not equal to the atomic weights from average total of natural isotope of elements.Therefore, a single mass measurement suffices to decide the formula of a substance. Formula determinationusing mass data by 'trial and error' is a cumbersome work. An algorithm developed by Lederberg can beused to predict molecular formulas from an integer molecular weight. It will search for all linearcombination of mass after the molecular weight divided by one of its isotopes weight. Selection of the rightmolecular formula from a list of possible formulas can be assisted by the relative abundance of its isotopes.The heavy isotopes will appear in the spectrum as small peaks at one or more unit mlz next to the parentpeak. The heights of smaller peak (PM+I' PM + P ...) compared with the height of parent peak (PM) depend onthe atom and its relative heavy isotopes. Hence, the relative peak heights could designate molecular formulaof the substance. A computer application will help in producing a list of all possible molecular formulas

from inputs of molecular ion peak results from mass spectrometry. The program calculates relative peakheights implementing Beynon rule. The output becomes a tool for choosing the actual formula of thesubstance. Although the formula algorithm could be implemented in all chemical groups, the computerprogram is purely made for an organic substance consists of carbon. hydrogen. oxygen and nitrogen. Thecomputer outputs will infonn the odd or even of ionic pairs and the number of bond and rings in the

substance also.

Proslding Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologi NuklirP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Juni 2002

ISSN 0216.3128Tigor Nauli

11

~ diketahui, sebab ia memberikan bobot molekul daTi

senyawa yang dianalisis. Dalam resolusi satuan,bobot molekul ini akan merupakan bilangan bulatterdekat, dan bukan nilai taksiran seperti yangdiperoleh daTi penentuan bobot molekullainnya.

Spektrum massa menunjukkan massafragmen-fragmen bermuatan positif (termasuk ionmolekul) terhadap konsentrasi relatif. Puncakspektrum yang paling tinggi, disebut Quncak dasar(base peak), dan diberi nilai 100%. lntensitas (atautinggi x faktor kepekaan) daTi puncak-puncaklainnya, termasuk juga ion molekul, ditunjukkandalam persentase daTi puncak basa. Kadangkala,puncak ion molekul adalah juga puncak dasar[Pecsok, 1976]. Pacta Gambar 1, puncak ionmolekul adalah mIl 58, dan puncak dasar adalahmil 29.

100 -~rmar

lm~

~ -~

PENDAHULUAN

S pektrometri massa adalah suatu metoda yangberkaitan dengan prodluksi partikel-partikel

bermuatan yang mengandlLlng ion induk clanfragmen-fragmen ionik dari molekul yangdianalisis, serta pemisahan fragmen ion positifberdasarkan perbedaan nilai rasio massa terhadapmuatan (m/z). Hasil pengukurannya akanmemberikan data tentang bot,ot molekul dalam nilainominal (sebagai bilangan bulat terdekat), distribusiisotop (sebagai puncak-puncak M + I dan M + 2dengan tinggi relatif), dan pol a-pol a fragmentasi

(sebagai spektrum garis).

Berdasarkan data tt:ntang intensitas ioninduk dan ion-ion fragmen, dapat diperkirakanrumus kimia senyawa yang dianalisis, melaluikombinasi linier atom-atomnya. Pengetahuantentang rumus kimia perkiraan ini akan bergunabagi identifikasi lanjut senyawa tersebutmenggunakan metoda analisi) lainnya.

Oisini akan dibi(;arakan penggunaanprogram komputer untulc menyusun daftarperkiraan rumus kimia suatlJi senyawa berdasarkan

data bobot massanya.

81ialJTdQ(U

+~

~

~...l!:I)TINJAUAN PUSTAK1\ ro 705Jro

m'z

Gambar 1. Diagram garis dari suatu spektrummassa.

Penentuan Rumus Kimia Senyawa

Sebuah rumus kimia (atau rumus fragmen)dapat diturunkan dari sebuah pengukuran tunggalyang cukup akurat dengan spektrometri massa. Halini dimungkinkan karena massa atom bukanlahbilangan bulat. Contohnya, akan dapat dibedakanmassa nominal 28 antara CO, CH2N, dan C2H4

[Willard,1974].

12C 12.0000IH2 2.015614N 14.0031

28.0187

12C 12.0000

16015.9949

IZCZ 24.0000I~ 4.0312

28.031227.9949

Massa yang diamati dari ion molekul CO adalahjumlah massa isotop dengan kelimpahan terbesardari karbon dan oksigen. Nilai massa CO iniberbeda dengan jumlah bobot atom yang diperolehdengan merata-ratakan bobot semua isotop alamiahsuatu unsur (yaitu: C = 12.01 dan N = 15.999).

Spektrum MassaKetika sinar elektron berenergi 70 volt di

dalam spektrometer massa mengenai suatu

senyawa, maka sebuah elektron tunggal akan lepasdaTi molekul pada rasa gas tersebut clanmenghasilkan sebuah iQD-!1!2kkYl. dalam bentukradikal kation (M+.). Contohnya adalah metanol

yang membentuk sebuah ion molekul seperti

berikut [Silverstein, 1981]:

CH3OH + e- ---CH3OH+. (mIz 32) + 2 e-

Ion-ion molekul ini kemudian terurai lebih lanjutdalam waktu 10-10 hing!~a 10-3 detik untuk

menghasilkan sebuah fragmen positif dan sebuahradikal. Sejumlah ion flagmen akan terbentuk; clan

masing-masingnya akan terurai lagi menjadi

fragmen-fragmen yang lebih kecillagi.

CH3OH+. ---CHzOH+Smlz 31) + H.

CH3OH+. ---CH3+ (nllz 15) + .OH

CHzOH+ ---CHO+ (r,'!/z 29) + Hz

Jika beberapa ion molekular (ion induk)berinteraksi cukup lama (sekitar 10-6 detik) untuk

mencapai detektor. maka dihasilkan sebuah puncakion molekul. Puncak ini sangat penling unluk

Prosldlng pertemuan dan Presentasillmiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklll

P3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

10000B>7000&!40:J)

20100

12 ISSN 0216 -3128 Tigor Nauli=-

Untuk menentukan rumus kimia dari hasilpengukuran massa dengan menggunakan cara 'trialand error' adalah suatu pekerjaan yang menyitawaktu. Sebuah algoritma untuk memprediksisejumlah kemungkinan rumus kimia dari nilai bulatsuatu bobot molekul telah dikembangkan olehLederberg untuk mempemludah penentuan[Lederberg, 1964].

Jika senyawa organik t(~rdiri dari ~,hidrogen, oksigen, nitrogen, serta kemungkinanadanya ikatan rangkap, maka komposisinya sebagaiberikut :

I, II, II, dan IV adalah jumlah dari masing-masing,atom mono-, di-, tri, dan tetravalen.Iumlah sisi tak jenuh, atau r.Q£ (rangkap !;ian'£incin), adalah sarna dengan jumlah cincin dalammolekul, ditambah dengan jumlah ikatan rangkapdua, dan ditambah dengan dua kali jumlah ikatanrangkap tiga. Untuk molekul CcHhOoNn, makajumlah ikatan rangkap dan cincin tersebut adalah

(2c -h + n + 2) / 2 (7)

Misalnya untuk benzena, nilai tersebut adalah 4.

terminal HHnH

gugus metilenCH3nM

ikatan rangkap

nR

oksigen0

no

nitrogen aminoNH

IlN

Jika massa dibagi dengan 14 untuk menghilangkankemungkinan gugus metilen. maka sisa Qembagianakan merupakan kombinasi dari gugus-guguslainnya. Kombinasi tersebut harus menghasilkansuatu massa yang jika dibagi 14. akan sarna dengansisa Qembagian itu. Korelasinya adalah:

(nH- 2nR + nN + 2no) = sisa perrlbagian (I)

Kombinasi atom oksigen dan atom nitrogendiberikan oleh nilai no daD nN. Kombinasi atom

karbon. nc. diperoleh dengan mengurangi jumlahno dan nN dari basil bagi dengan 14. atau:

Pengaruh [sotopPendekatan berikut dari penentuan rumus

kimia senyawa adalah melalui distribusi dari isotop-isotop yang mcnycrtai ion molckul. Molekul-molekul yang mengandung isotop-isotop berat akanmemperlihatkan puncak-puncak pada mIz sekitarsatu at au beberapa unit lebih besar dari normal.Oleh sebab itu akan muncul puncak-puncak kecilpada (M + 1) dan (M + 2) pada sarti dan dua unit dikanan dari letak puncak induk. Karena kelimpahanrelatif isotop C, H, N, dan 0, diketahui dankeberadaan isotop berat selalu proporsional, makakemungkinan keberadaan atom-atom ini dalamsebuah molekul dapat dihitung.

Untuk senyawa CwHxNyOz, pernyataanberikut dapat digunakan untuk menghitungpersentase kontribusi (atau tinggi relatit) isotopberat terhadap puncak ion induk [Baynon, 1960]:

%(11+1)=1 0()<~)=1.1W+15X1 (J2 x+ 17x1 0' y+ 17x1 (J2 z[M]

'(2)nc = hasil bagi -no -nN (2)

Jika nc negatif, maka tida~; ada rumus yang

mungkin.

Jumlah atom hidrogen, nH, dicari dari korelasi:

nH = massa -12nc -14nN -16no (3)

Jika terdapat ikatan rangkap, yang ditunjukkan oleh

korelasi berikut:

[M + 2], --4%(M+2)=lOOx(~)=6.0xlO--~w-l)+2.0xlO wx

[M]

+ 4.0x 10-3 wy + 2.0x 10-1 Z (Q)

(nc -(massa -2nR -t) 112) * 0 (4)

maka nc = hasi1 bagi + 1 (5)dan nH = massa -12nc

(6)

Pada prinsipnya, a1goritma Lederberg ini dapatdiperluas untuk atom-atom lainnya [Silverstein,1981], melalui bentuk umum: (XI~\IYIIIOIV, dimana (Xadalah H, D, atau halogen (yaitu atom monovalen)~ adalah 0, S, atau atom bivalen lainnyay adalah N, P, atau atom trivalen lainnya0 adalah C, Si, atau atom tctravalen lainnya

Pasangan Ion Genap dan Ganjil

Hampir semua molekul memiliki jumlahelektron genap. Jika sebuah elektron dari molekul

tersebut berkurang setelah lewat spektrometermassa, maka akan dihasilkan sebuah ion molekul

dengan jumlah elektron yang ganjil.

M + e- M+. + 2 e-

Molekul-molekul atau ion-ion denganjumlah elektron yang ganjil disebut radikal. Ion

molekul biasanya akan mengalami fragmentasidengan hilangnya sebuah radikal netral.

M+. ~ + R. =~c

Oleh karena itu biasanya ion-ion fragmen

biasanya adalah spesi berelektron gcnap. Hilangnya

Prosldlng Pertemuan cian Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr

P3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

Tigor Nauli ISSN 0216. 3128 13

sebuah aplikasi komputer yang dikembangkansendiri.

Program Prediksi

Program prediksi rumus kimia senyawadibuat dalam bentuk sebuah program kecil (yangdisebut: ..Applet"), menggunakan bahasapernrograman Java [Sun Microsystems, 2000], dandapat dijalankan pacta sebuah browser Web yangstandar .

sebuah molekul netral yang :;tabil merupakan halumum pada fregmentasi ion. Fragmen yangdihasilkan dari kehilangan molekul netral sepertiH2. H2O, CO, CO2, HCN. N2, HF, HCI, HBr akanmenghasilkan sebuah radikail berelektron ganjil.Contoh, alkohol kehilangan H2O sehinggamembentuk fragmen berelektron ganjil

R-OH+. [R-H]+. + H2O

Ion-ion berelektron genap jarang mengalamifragmentasi menjadi ion-ion berelektron ganjil.Maka apabila sebuah fragmen berelektron genapterbentuk, fragmentasi berikutnya akanmenghasilkan fragmen berelektron genap pula.

Aturannya adalah sebagai berikut [Johnstone, 1996]

1). Tanpa adanya atom-atom nitrogen atau denganadanya atom-atom nitrogen berjumlah genap:

.fragmen yang terjadi pada nilai rn/z ganjiladalah spesi berelektron g,enap yang dihasilkandaTi pemutusan ikatan

Aplikasi ini terdiri dari bagian masukan danbagian keluaran. Pacta bagian masukan (yang diberitag [Parameter]), terdapat kalak-kalak yang harusdiisi dengan massa puncak induk dan massafragmen. Terdapat juga empat pilihan lain untukmembatasi jumlah rumus yang akan ditampilkan.Pilihan pertama merupakan jumlah maksimumnitrogen yaitu antara 0, I, 2, 4, 8, dan 20,sedangkan pilihan kedua adalah jumlah maksimumikatan rangkap dan cincin yaitu 4, 6, 8, 10, 14, 20.Pilihan ketiga adalah pembatasan daftar rumushanya untuk ion molekul berelektron ganjil sajaatau keduanya. Pilihan keempat adalah pengecekanterhadap terjadinya fragmen berelektron ganjil ituberasal dari hilangnya molekul netral atau bukan.

Pacta bagian keluaran (yang diberi tag[Rumus Kimia]), terdapat sebuah kalak lebardirnana daftar rumus kimia hasil perhitungan akandiperagakan. Eksekusi perhitungan dilakukandengan meng-klik tombol [Hi tung] yang terdapatdiantara kedua bagian tersebut.

.fragmen yang terjadi pa,da nilai rn/z genapadalah spesi berelektron ganjil yang dihasilkandari beberapa pemutus:an ikatan, dengankemungkinan terjadinya penyusunan ulang

2.) Dengan adanya nitrogen bc~rjumlah ganjil, maka

aturannya adalah kebalikannya.

Molekul stabil yang umumnya hilang adalahCO dari aldehida, keton, asam karboksilat, ester.amida, clan fenol

CO2 dari asam karboksilat clan esterH2O dari alkoholHCN dari nitril aromatikH2C=CH2 dari etil ester, clan aldehida atau keton(dengan jumlah C > 3)

Secara singkat aturan pasangan elektrondapat dituliskan sebagai berikut :

.Ion molekul adalah sebuah spesi berelektron

ganjil.

.Fragmen berelektron ganjil terjadi karenahilangnya sebuah molekllli netral stabil dari

sebuah ion berelektron gall,jil.

BAHAN DAN METODA

Kegiatan penelitian ini menyangkutpembuatan daftar kemungkinan rumus-rumus kimiasenyawa berdasarkan massanya, serta pemilihanrumus yang paling sesuai dari daftar terse butberdasarkan data ketinggian relatif pad a spektrummassa. Pcngcrjaannya dilakukan dcngan bantuan

Memperkirakan Rumus Kimia

Program akan menghitung sejumlahkemungkinan rumus kimia senyawa menggunakankorelasi (1) -(6) berdasarkan masukkan massafragmen. Akan tetapi karena akan banyak sekalikemungkinan rumus yang akan dihasilkannya(sebagai contoh, untuk massa 150 akan ada 11kombinasi rumus kimia yang dihasilkan), makaakan diperhatikan beberapa hal berikut untukmengecilkan daftar kemungkian rumus tersebut:

.Nilai rasio puncak isotop. Dari masukan puncakinduk dan massa fragm~n, maka rumus puncakinduk yang tidak sesuai dengan rumus fragmenakan dihapuskan. Bila sebuah fragmen,misalnya, kemungkinan hanya memiliki rumusdengan satu atau lebih nitrogen, maka rumusinduk harus juga memiliki sekurangnya satu

nitrogen.

.Jumlah maksimum ikatan rangkap dan cincin.

Dihitung dari persamaan (7).

--Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr

P3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

fragmen lainnya. Data tersebut selanjutnya diisikanpacta bagian masukan daTi program, seperti terlihatpacta Gambar 2. Namun karena pacta Tabel Iterlihat adanya spektrum untuk (M + 1) dan (M +2), maka kalak untuk massa fragmen cukup diisikandengan nilai 0 (atau dikosongkan sarna sekali).

.Jumlah atom nitrogen. Il1li berguna jika adainformasi tambahan tentang gugus fungsi darispektroskopi lain.

.Ion molekul dengan jumlah elektron ganjil.Hampir semua ion mol(~kul adalah radikalberelektron ganjil.

.Fragmen-fragmen berelelctron ganjil harusberkaitan dengan hilangnya molekul netral stabildari sebuah ion berelektron ganjil.

Jumlah maksimum ikatm rangkap dan cincinserta pa.c;angan elektron ('genap' atau 'ganjil') tidakdigunakan untuk menyeleksi daftar rumus,melainkan hanya dipakai pada saat rumus akanditampilan di layar. Massa puncak induk juga diujiterhadap kehilangan elektron yang tak mungkinterjadi. Jika tidak ada satupun rumus yangditampilkan di layar, berarti masukan puncak indukbukanlah berasal daTi ion mol(:kul.

Gambar 2. Data spektrum massa diisikan padaprogram.

Hasil evaluasi program memperlihatkan adanya 12kemungkinan rumus kimia. I.Yj.!!!! rumus kimialainnya telah dikeluarkan dari daftar itu, karenatidak memenuhi batasan tentang jumlah maksimumikatan rangkap dan cincin, jumlah maksimumnitrogen, tampilan elektron ganjil saja ataukeduanya ~ I even dan Q I odd), atau yangmelanggar aturan tentang pembentukan fragmenelektron ganjil.

Data Percobaan

Untuk dapat melakul,an perkiraan rumuskimia dengan benar, maka di~:unakan sejumlah data

percobaan spektrum massa ~{ang telah dilaporkandalam beberapa referensi sebagai pembanding.Data spektrum massa yang digunakan adalah ~Quncak induk (M), massa fragmen, dan ~

~ masing-masing puncak (yaitu tinggi relatifterhadap puncak dasar) atau kelimoahan relatif

(yaitu perbandingan tinggi puncak terhadap ionmolekul).

Bila terdapat data puncak-puncak fragmendisebelah puncak induk, yait'~ (M + J) dan/atau (M+ 2), maka konfirmasi rumus dapat dilakukansecara langsung. Masukannya cukup menggunakandata puncak induk saja. Keli:mpahan relatif (M + J)dan (M + 2) dari data percobaan, akan dipakaisebagai pembanding terhada'p (M + J) dan (M + 2)yang dihitung dari persamaan (8) dan (9)..

Bila data (M + 1) dan/atau (M + 2) tidaktersedia, maka diperlukan ~,danya masukan massa

dari fragmen-fragmen yang muncul dalam spektrum

massa yang diamati.

HASIL DAN PEMBAHASANC'"

iJi';,

,~"

Data spektrum massa yang tercantum pada

Tabel I mcmpcrlihatkan puncak ion molekul (M)pada mlz = 152 scbesar 45.1 (relatif terhadap

puncak dasar). dan semt,ilan puncak fragmen-

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

Terdapat sembilan perkiraan rumus kimia yangditampilkan dan ada !YiYh kemungkinan lain yangdihilangkan dari daftar tersebut. Nilai (M + I) dan(M + 2) yang didapat dari percobaan (pada Tabel 2)relatif terhadap ion induk adalah masing-masing10.10% dan Q,nrQ. Perbandingan terhadap nilai

hitung, menyimpulkan kesesuaian pada rumuskimia CgHloO (urutan ke 8 pada daftar). lumlahrangkap dan cincin sebesar ~ mengarahkan Ypada suatu senyawa yang mengandung gugusaromatik. Kemungkinan senyawa Y tersebutmerupakan sebuah fenil propionaldehida atau fu!!i!orooanaldehida, sebuah aldehida aromatik.

//0

o-CHz-CH2-C'H

-C"",.

~;~~:~::.C ",, C"'", C"'".C""',, C",.

, 6 C,...",, C"'", COR"'", C""",,' C_".'

"'C ", 0"'".:t , ...".",- I

,. ,..,.,' '.01 ", .,..

,.,' ,... "'.0'" .,..

,." .." "'.0'" .,..

,." ,.,. "'.0'" .0..

,.,' '.u ",.,.,., .,..

,.,. ..,' ",..", .,..,... ..."'.D." .,...." D." ", " 'D." 0." "'.0'" .,..'D."

D." "'.U" .,..il." 0." "'.C,"' .'.0,,-U 0." "'.C'" .'.0

lit"".. __i1i~

Gambar 3. Daftar kemungkinan rumus kimiasenyawa X.

Keluaran daftar kemungkinan rumus kirniaseperti terlihat pada Gamba:r 3 ini, selanjutnyadikonfirmasikan dengan data percobaan dari TabelI. Nilai (M + 1) percobaan adalah (4.1/45.1) x100% =~, sedangkan nil;ai (M + 2) percobaanadalah (0.4 / 45.1) x l00Oif, = ~. Denganrnernbandingkan nilai-nilai ini dengan nilai yangsarna pada daftar rumus yang dihasilkan olehprogram, maka rumus kimia yang paling sesuaiadalah CgHgO3 (yaitu urutan ke 7 pada daftar).Adanya jurnlah ikatan rangkap dan cincin (ataunilai rdc) sebesar ~ menyatakan bahwa senyawaX rnengandung cincin benzen" Kemungkinan besarsenyawa tersebut adalah metil hidroksi benzoat ataurnetil salisilat, sebuah ester.

Gambar 4. Daftar kemungkinan rumus klmiasenyawa Y.

HO 0A-//V C'O-CH3

Data spektrum massa pacta Tabel 3,memperlihatkan puncak ion molekul pacta mil = 45sebesar 47.2, dan 11 puncak fragmen lainnya,termasuk puncak dasar pacta mil = 44. Namun tidaktampak puncak (M + 1) atau (M + 2) diantara datatersebut. Karena itu, untuk menentukan perkiraanrumus kimianya, dibutuhkan masukan massafragmen selain massa puncak induk.

Untuk data spektrum massa p,ada Tabel 2, denganpuncak ion molekul pada mlz = 134 sebesar 57.4,diperoleh keluaran program seperti terlihat padaGambar 4.

Tabel 3. Data spektrum massa senyawa Z.

Prosldlng Pertemuan d,~n Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

16 ISSN 0216 -3128 Tigor Nauli

senyawa sesungguhnya akan lebih sulit dilakukan.Munculnya puncak kuat di mIz = 44 (sebesar 100)

yang ~ mengindikasikan adanya fragmenNCH, -R, -R, dapat juga menjadi salah satu

pertimbangan bahwa senyawa Z bukanlah sebuahformamida (CH 3- N = 0), melainkan sebuah

dimetilamina (CH -N -CH )., ,H

~

KESIMPULAN

~

Gambar 5. Masukan nzassa fragmen untukmemprediksi rumus kimia senyawa Z

Hasil evaluasi program dengan masukanmassa fragmen dengan puncak-puncak yang kuatpada m/z 44, 42, 28, clan 15, memperlihatkanadanya ~ perkiraan rumus kimia untuk senyawaZ, selain dari ~ kemungkinan rumus kimialainnya yang telah dikeluark:ln dari daftar. Keduarumus kimia perkiraan tersebut masing-masingadalah CH3NO (dengan satu ikatan rangkap dua)clan C2H7N.

Memperkirakan rumus kimia senyawaorganik dapat dilakukan dengan mencari kombinasilinier CcHhOoNn menggunakan algoritma Lederbergdari data puncak ion molekul pada spektrum massa.

Konfirmasi terhadap rumus kimia yangpaling sesuai diantara daftar perkiraan rumus, dapatditentukan dengan membandingkan tinggi relatifpuncak (M + 1) dan (M + 2) yang dihitung menurutaturan Baynon dengan nilai yang didapat daripengukuran massa molekul.

Apabila data puncak (M+I)dan/atau (M+2)tidak tersedia, maka seleksi untuk mencari rumuskimia aktual harus dilengkapi dengan informasitentang massa fragmen yang puncak-puncaknyaterlihat pada spektrum massa dan data tambahanyang ditentukan menggunakan metoda lain.

DAFfARPUSTAKA

kimiaGambar 6. Daftar kemungkinansenyawa Z.

rumus

Konfirmasi terhadap rumus molekul berbobot 45dari dua kemungkinan yang ada, harus dilengkapidengan data tambahan yang ditentukan

menggunakan metoda lainn~{a. Tanpa tersedianyadata pembanding lain, m;lka penentuan rumus

1. BEYNON, J.H., Mass Spectrometry and ItsApplication to Organic Chemistry, Elsevier,Amsterdam, 1960.

2. JOHNSTONE, R.A. W., and M.E. Rose, MassSpectrometry for Chemists and Biochemists,2nd ed., Cambridge University Press,Cambridge, Great Britain, 1996.

3. LEDERBERG, J., Computation of MolecularFormulas for Mass Spectroscopy, Holden-Day,San Francisco, 1964.

4. PECSOK, R.L., J. Shields, T. Cairns, and I.G.McWilliam, Modern Methods of ChemicalAnalysis, 2nd ed., John Wiley & Sons, New

York,1976.

5. SILVERSTEIN, R.M., G.C. Bassler, and T.C.Morrill, Spektrometric Identification ofOrganic Compounds, 4th ed., John Wiley &Sons, New York, 1981.

6. SUN MICROSYSTEMS,hIIQ:/(iava.sun.convnroducts/idk/I.3/, 2001.

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelitlan Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002

Tigor Nauli ISSN 0216-3128 17

7. WILLARD, H.H., L.L. J\1erritt, Jr., and J.A.Dean, Instrumental Methods of Analysis, 5thed., D. van Nostrand, Nev/ York, 1974.

TANYAjAWAB

.Rumus Baynon dipakai untuk menyaringrumus kimia yang paling sesuai dengan

percobaan, yaitu dengan membandingkannilai relatif puncak ( M + J) dan ( M + 2)hitung terhadap nilai yang diperoleh daridata percobaan.

.Data dari tabel adalah hasil pemindahandari spektrum massa yang diperoleh daripercobaan. Kolom pertama merupakannilai m/Z (atau absis pada spektrummassa) dimana muncul puncak-puncakfragmen. Kolom kedua merupakan tinggi

relatif puncak-puncak fragmen terhadappuncak dasar. Kolom ketiga merupakanratio relatif puncak fragmen (M + J) dan( M + 2 ) terhadap puncak induk M.

Supriyono..Bagaimana algoritma Lederberg ?

..Dimana pecan rumus Baynon ?

..Bagaimana dihasilkan angka-angka padaspektrum massa (ada 3 kolom)

Tigor Nauli

.Al,,?oritma Ledesberg dapat digunakanuntuk memperoleh .!'elurnh kemungkinanrumus kimia daTi .!~uatu massa puncakinduk

Prosldlng Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologl NukllrP3TM-BATAN Yogyakarta, 27 Junl 2002