Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR)

Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy(NMR)

Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Spektroskopi Resonansi Magnet IntiMerupakan salah satu metode canggih untuk mengidentifikasi rumus bangun molekul senyawa organikNMR bekerja spesifik sesuai dengan inti atom yang dipakaiJenis NMR: NMR 1HNMR 12CNMR 19FNMR 31PPengenalan PrinsipSpektroskopi resonansi magnet inti didasarkan pada:

Pengukuran absorbansi radiasi elektromagnetik pada daerah frekuensi radio 4-600 MHz atau penjang gelombang 75-0,5 m oleh partikel (inti atom) yang berputar di dalam medan magnet

Larutan cuplikan berputar di dalam tabung berputar dalam medan magnet yang disinari dengan energi frekuensi radio dari pemancar frekuensi radio.

Energi yang dipancarkan diterima oleh penerima frekuensi radio.

Spektrum yang diperoleh dari rekorder berupa puncak-puncak yang menunjukkan letak dan jumlah proton (bila NMR 1H yang dipakai).

Inti apa yang dapat diukur dengan NMR?Kelompok pertamaKelompok keduaKelompo ketigaInti berbentuk bulat, tak berputar, jumlah muatan (proton) genap, jumlah massa (neutron) genap, bilangan kuantum spin=0. Inti tidak dapat dideteksi oleh NMRInti berbentuk lonjong, salah satu jumalh muatan/massa ganjil, bilangan kuantum spin > . Sulit mengabsorpsi energi. Contoh: Inti berbentuk bulat, berputar, salah satu jumlah muatan/massa ganjil, bilagan kuantum spin = . Inti ini dapat dideteksi dengan NMR5Content Layouts

Bilangan Kuantum Spin beberapa intiEnergi kuantumJumlahBil. Kuantum spin (I)ContohProtonneutronGenapGanjil

Genap

GanjilGenapGenap

Ganjil

Ganjil01 1 1

12C, 16O, 32S1H, 31P, 19F79Br, 11B13C137I2H, 14N

m=bk. Magnetik; I = bk. Spin ; = momen magnet (proton= 2,1927 magnet inti = tetapan magnet inti = 5,051 x 10-24 erg/gauss ; Ho= kuat medan luar (G)Instrumentasi NMRPemancar frekuensi radioMedan magnetTabung cuplikanPenerima frekuensi radio dan detektorrekorder

Skema:

Kumparan geserKumparan pemancarKumparan penerima1. PEMANCAR FREKUENSI RADIOSinyal yang dihasilkan dari osilator frekuensi radio (transmitter) disalurkan pada sepasang kumparan yang posisinya 90 terhadap medan magnet sehingga menghasilkan radiasi yang terpolarisasi.

NMR beresolusi tinggi menggunakan osilator tetap sebesar 60, 90, atau 100 MHz.

Komponen Utama NMR Proton2. MAGNETMagnet menentukan akurasi dan kualitas dari alat NMR.Magnet yang digunakan harus :KuatStabilSeragamMedan magnetnya dapat diubah-ubah pada daerah yang sempit (dengan alat generator geser)ContdNMR mempunyai resolusi tinggi dan bermagnet superkonduktor dengan frekuensi proton 470 MHz. Besar kecilnya resolusi ditentukan oleh kekuatan medan magnetnya, semakin besar resolusi semakin besar medan magnetnya.

Termostat yang baik sangat diperlukan karena magnet bersifat peka terhadap temperatur. Elektromagnit memerlukan sistem pendingin, elektromagnit yang banyak dipasaran mempunyai frekuensi 60, 90, dan 100 MHz untuk proton.

3. SELYaitu tempat sampel atau cuplikan yang akan diukur ditempatkan.

Sel ini biasanya dapat berputar pada sudut putar yang diinginkan dan ditempatkan di atas magnet.

Cuplikan dimasukkan ke dalam tabung gelas dengan panjang 20 cm dan diameter 5 mm.Sampel NMR dalam tabung gelas

Flame, septum dan polyethylene topi penutup tabung NMR4. GENERATORSuatu pasangan kumparan yang diletakkan sejajar terhadap permukaan magnet yang berfungsi untuk mengubah medan magnet pada suatu range yang sempit.

5. PENERIMA FREKUENSI Menerima frekuensi dari sumber energi yang diterima oleh sampel.

6. DETEKTOR SINYALFungsinya untuk mendeteksi sinyal frekuensi radio yang dihasilkan oleh inti yang beresonansi.

7. AMPLIFIERBerfungsi sebagai penguat sinyal listrik, karena sinyal yang diterima detektor sangat kecil, umumnya perbesarannya mencapai 105 kali.

8. RECORDEREnergi frekuensi radio yang dipancarkan oleh cuplikan selanjutnya oleh detektor diubah menjadi besaran yang terukur, misalnya pergeseran kimia (ppm) terhadap intensitas puncaknya.

Kriteria Senyawa Baku dalam NMR ProtonHarus memiliki kelompok proton setara, sehingga puncak spektranya tunggal.Harus senyawa yang mudah menguap, sehingga mudah dipisahkan kembali dengan senyawa yang diukur.Resonansi protonnya di daerah medan magnet yang rendah.Bersifat inertContoh Senyawa Baku yang Umum Digunakan :SilanSiH4Tetrametilsilan (TMS, Si(CH3)4)

SilanTMS

Kenapa TMS sebagai Senyawa Baku?TMS memiliki 12 proton setara kimia.Merupakan zat yang mudah menguap, dapat digunakan dalam jumlah yang sangat sedikit.Proton-proton yang hampir senyawa organik beresonansi pada medan magnet yang lebih rendah.TMS bersifat inert, tidak larut dalam air atau air berat.Syarat pelarut dalam NMR Proton: Tidak boleh mengandung proton tidak berinteraksi secara kimia dengan analit. mudah dipisahkan dengan analit contoh : CDCl3, CCl4, D2OCS2, CDCl3 , CCl4, D2O

11/04/2008Proton baku7 6 5 4 3 2 1 0 ppm ()CH3--OHProton baku7 6 5 4 3 2 1 0 ppm ()Spektra NMR proton untuk senyawa Dietil eterSpektra NMR-proton senyawa metanolContoh Spektum NMR22Spektrum Metanol:Proton setara akan muncul sebagai satu puncakSetiap puncak menunjukkan proton/kelompok proton yang kesetaraannya berbeda Semakin besar efek shieldingnya, semakin kecil frekuensi resonansinya, maka pergeseran kimianya semakin kecil.Semakin efek shieldingnya, semakin besar medan magnet yang diterapkanPemisahan puncak-puncak pada kelompok proton setara disebut splitingSpliting terjadi karena pengaruh adanya proton tetanggaJumlah puncak yang muncul = N + 1(N= banyaknya proton tetangga)23

Spektrum NMR 1H (Etanol Murni)Spektrum NMR 1H (Etanol Murni) = 1,5 dengan jumlah puncak 3 CH3

= 3,6 dengan jumlah puncak 4 CH2

3. = 5,7 dengan jumlah puncak 1 OH

Contoh:Spektrum NMR 1H berikut: senyawa tak berwarna, cairan berisomer, dan hanya mengandung C dan H. Tentukan struktur dua senyawa tersebut!?Penyelesaian : =1,2 ppm dengan 6 proton

=2,9 ppm dengan 1 proton

=7,2 ppm dengan 5 proton

CCH3C H

CH3

Dapat kita simpulkan bahwa senyawa tersebut adalahCH3CH3HC

NMR KARBON-13

oktana

APLIKASI SPEKTROMETER NMR

Analisa KualitatifNMR dapat digunakan untuk menentukan karakter suatusenyawa organik, dari suatu cuplikan yang murni

Analisa KuantitatifDigunakan untuk menentukan konsentrasi senyawa.Contoh penggunaan NMR dalam analisa kuantitatif adalah dalam penentuan air dalam produk makanan, bahan baku kertas dan materi-materi hasil pertanian. Dalam analisa kuantitatif, NMR mempunyai kelebihan yaitu tidak diperlukannya zat murni. Tetapi yang diperlukannya adalah pembanding, yaitu standar dalam yang murni.

NMR 13CKelebihan NMR 13C dibandingkan NMR 1H, yaitu:

memberi informasi tentang susunan atom C dalam suatu molekul.dapat mengamati puncak resonansi tiap atom karbon senyawa organik dengan BM 200-400.Tidak ada pengaruh atom-atom karbon yang sama terhadap puncak spektrum karena jumlahnya sedikit dalam molekul.Pengaruh proton terhadap puncak spektrum C-13 dapat dihilangkan11/04/2008ContdKelemahan NMR 13C :Kelimpahan NMR 13C di alam sedikit.Desain instrumen NMR 13C sangat rumit.Umumnya digunakan untuk menganalisis senyawa organik.

11/04/2008

NMR 19 F Mempunyai bilangan kuantum spin dan momen magnet 2,6285 magneton inti. Frekuensi resonansi F-19 pada 14,092G adalah 56,4MHz. Berguna untuk senyawa-senyawa organik fluor.11/04/2008NMR 31 PMempunyai bilangan spin memprlihatkan puncak NMR yang jelas dengan perubahan kimia hingga 700 ppm. Frekuensi resonansi P-31 pada 14,092G adalah 24,3 MHz.Berguna untuk pnyelidikan bidang biokimia yang berhubungan dengan molekul atom P.

Thank You!