SPEKTROMETRI RESONANSI

MAGNETIK INTI (NUCLEAR

MAGNETIC RESONANCE)

Posted on May 5, 2014 by gherypriscylio

MAKALAH ANALISIS SPEKTROMETRI

SPEKTROMETRI RESONANSI MAGNETIK INTI (NUCLEAR MAGNETIC

RESONANCE)

Oleh:

Ghery Priscylio

1101485/2011

Dosen : 1. Dr. Mawardi, M.Si

2. Hary Sanjaya, S.Si, M. Si

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2013

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia yang

diberikan-Nya, sehinga penulis dapat menyelesaikan tugas ini dengan judul

Spektroskopi Resonansi Magnet Inti (NMR).

Dalam kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang

telah menyalurkan ide dan pikiran demi terwujudnya makalah ini, terutama kepada

dosen pembimbing mata kuliah kimia analitik Bapak Dr. Mawardi, M. Si dan Bapak

Hary Sanjaya,S.Si,M.Si

Semoga makalah ini bermanfaat bagi para pembaca dan juga bagi saya sebagai

penulis.Saya sebagai Penulis menyadari masih banyaknya kekurangan dalam

penulisan makalah ini, maka dari itu saya mengharapkan kritik dan saran pembaca

terhadap makalah ini untuk lebih baik ke depannya.

Padang, November 2013

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.. ii

DAFTAR ISI. iii

BAB I. PENDAHULUAN.. 1

1. Latar Belakang. 1

2. Rumusan Masalah. 2

3. Tujuan. 2

BAB II ISI. 3

1. Resonansi Magnetik Inti (NMR).3

2. Prinsip Kerja NMR.10

3. Instrumentasi dan Teknik NMR.11

4. Preparasi Sampel NMR.13

5. Efek Lingkungan Pada NMR.14

6. Pergeseran Kimia dan Perlindungan.15

7. Pembacaan Spektra Resonansi Magnet Inti.22

BAB III. PENUTUP. 25

DAFTAR PUSTAKA.. 26

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Spektroskopi nuklir magnetik resonansi melibatkan perubahan keadaan perputaran

momen nuklir magnetik, ketika intinya mengabsorpsi radiasi elektromagnetik dalam

suatu medan magnet yang kuat. Dua jenis spektroskopi yang dipakai sekarang adalah

NMR H1 (proton) dan NMR C

13(karbon 13). Spektrum nmr proton sangat berguna

untuk menentukan bagian hidrogen dari suatu senyawa. Pada tahun-tahun akhir ini,

spektroskopi nmr proton dipakai sebagai alat standar dalam proyek kedokteran untuk

mengukur berat jenis jaringan sehingga dapat menunjukkan tempat tumor pada

jaringan tersebut. Spektroskopi nmr C13

, suatu alat paling baru dipakai untuk

mengidentifikasi perbedaan macam – macam karbon dalam suatu senyawa.

Spektroskopi nmr didasarkan pada penyerapan gelombang radio oleh inti – inti atom

tertentu dalam molekul organik, apabila molekul ini berada dalam medan magnet

yang kuat.

Blonch dan Purcell menemukan bahwa inti atom berorientasi terhadap medan

magnet. Setiap proton di dalam molekul yang sifat kimianya berbeda akan

memberikan garis-garis resonansi orientasi magnet yang berbeda. Ini adalah awal

lahirnya Nuclear Magnetic Resonance (NMR).

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) adalah salah satu metode analisis yang paling

mudah digunakan pada kimia modern. NMR digunakan untuk menentukan struktur

dari komponen alami dan sintetik yang baru, kemurnian dari komponen, dan arah

reaksi kimia sebagaimana hubungan komponen dalam larutan yang dapat mengalami

reaksi kimia [1,2]. Meskipun banyak jenis nuclei yang berbeda akan menghasilkan

spektrum, nuclei hidrogen (H) secara histori adalah salah satu yang paling sering

diamati. Spektrokopi NMR khususnya digunakan pada studi molekul organik karena

biasanya membentuk atom hidrogen dengan jumlah yang sangat besar [3,4,5,6].

Pada spektrum hidrogen NMR menghadirkan beberapa resonansi yang menjelaskan

pertama bahwa molekul yang dipelajari mengandung hidrogen. Kedua, jumlah pita

dalam spektrum menunjukkan bagaimana beberapa posisi yang berbeda pada molekul

dimana hidrogen melekat/menempel. Frekuensi dari beberapa resonansi utama pada

spektrum NMR menunjukkan perubahan kimia.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana prinsip kerja dari NMR ?

2. Bagaimana komponen dan instrumentasi dari NMR ?

3. Bagaimana cara preparasi sampel dalam NMR ?

4. Bagaimana contoh aplikasi NMR spektrofotometri dalam penelitian ?

C. Tujuan

1. Mengetahui prinsip kerja dari NMR spektroskopi NMR.

2. Mengetahui komponen dan instrumentasi dari NMR.

3. Mengetahui cara preparasi sampel dalam NMR.

4. Mengetahui aplikasi spektrofotometri NMR, sehingga lebih memahami tentang

spektrofotometri NMR.

BAB II ISI

1. Resonansi Magnetik Inti (NMR).

Blonch dan Purcell menemukan bahwa inti atom berorientasi terhadap medan

magnet. Setiap proton di dalam molekul yang sifat kimianya berbeda akan

memberikan garis-garis resonansi orientasi magnet yang berbeda. Ini adalah awal

lahirnya Nuclear Magnetic Resonance (NMR).

Block dan Purcell menemukan cara-cara untuk mengetahui sejumlah kecil dari tenaga

yang diserap atau dipancarkan, seperti kalau inti-inti loncat dari tenaga satu ke tenaga

lainnya. Dari penemuan tersebut maka sejak tahun 1950 resonansi magnetik inti

(NMR) mulai digunakan untuk menentukan rumus struktur senyawa. Ada dua macam

NMR yang dikenal, diantaranya NMR proton dan NMR karbon.

NMR (Nuclear Magnetic Resonance), spektroskopi NMR berhubungan dengan sifat

magnet dari inti atom. Teknik spektroskopi adalah salah satu teknik analisis kimia-

fisika yang mengamati tentang interaksi atom atau molekul dengan radiasi

elektromagnetik.

Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR) adalah suatu alat yang paling canggih

yang tersedia untuk menentukan struktur senyawa organik. Teknik ini bergantung

pada kemampuan inti atom untuk berperilaku seperti sebuah magnet kecil dan

menyesuaikan diri dengan medan magnet eksternal. Ketika diradiasi dengan frekuensi

gelombang radio, inti dalam molekul dapat berubah sejajar dengan medan magnet.

Spektrometri NMR pada dasarnya merupakan spektrometri absorbsi, sebagaimana

spektrometri infra merah maupun ultraviolet. Pada kondisi yang sesuai, suatu sampel

dapat mengabsorpsi radiasi elektromagnetik daerah frekuensi radio, pada frekuensi

yang tergantung dari sifat-sifat sampel. Suatu plot dari frekuensi puncak-puncak

absorbsi versus intensitas puncak memberikan suatu spektrum NMR. Spektroskopi

NMR (Nuclear Magnetic Resonance) didasarkan pada medan magnet yang berasal

dari spin inti atom yang bermuatan listrik.

Banyak inti (atau lebih tepat, inti dengan paling tidak jumlah proton atau neutronnya

ganjil) dapat dianggap sebagai magnet kecil. Inti seperti proton (1H atau H-1) dan inti

karbon-13 (13C atau C-13, kelimpahan alaminya sekitar 1%). Karbon -12 (12C),

yang dijadikan standar penentuan massa, tidak bersifat magnet.

Bila sampel yang mengandung 1H atau

13C atau bahkan semua senyawa organik,

ditempatkan dalam medan magnet, akan timbul interaksi antara medan magnet luar

dengan magnet kecil (inti). Karena adanya interaksi ini, magnet kecil akan terbagi

atas dua tingkat energi, yaitu: tingkat yang sedikit agak lebih stabil (+) dan keadaan

yang kurang stabil (-) yang energinya berbeda. Karena dunia inti adalah dunia

mikroskopik, energi yang berkaitan dengan inti ini terkuantisasi, artinya tidak

kontinyu. Perbedaan energi antara dua keadaan diberikan oleh persamaan sebagai

berikut:

∆E = γhH/2π

Keterangan:

H : Kuat medan magnet luar (yakni magnet spektrometer)

H : Tetapan Planck

γ : Tetapn khas bagi jenis inti tertentu, disebut dengan rasio giromagnetik dan untuk

proton nilainya 2,6752 x 108 kg

-1 s A (A= ampere)

Bila sampel disinari dengan gelombang elektromagnetik ν yang berkaitan dengan

perbedaan energi ∆E, yakni:

∆E = hν

Inti dalam keadaan (+) mengabsorbsi energi ini dan tereksitasi ke tingkat energi (-).

Proses mengeksitasi inti dalam medan magnetik akan mengabsorbsi energi

(resonansi) disebut nuclear magnetic resonance (NMR). Frekuensi gelombang

elektromagnetik yang diabsorbsi diungkapkan sebagai fungsi H.

ν = γH/2π

Bila kekuatan medan magnet luar, yakni magnet spektrometer, adalah 2,3490 T (tesla,

1 T = 23490 Gauss), ν yang diamati sekitar 1 x 108 Hz = 100 MHz. Nilai frekuensi ini

di daerah gelombang mikro.

Seacara prinsip, frekuensi gelombang elektromagnetik yang diserap ditentukan oleh

kekuatan magnet dan jenis inti yang diamati. Namun, perubahan kecil dalam

frekuensi diinduksi oleh perbedaan lingkungan kimia tempat inti tersebut berada.

Perubahan ini disebut pergeseran kimia.

Inti yang memiliki jumlah proton yang ganjil atau jumlah netron yang ganjil, tetapi

tidak keduanya ganjil, mempunyai bilangan kuantum spin ½, 3/2, 5/2 dan seterusnya,

seperti H1, B

11, F

19, P

31. Bilangan kuantum spin untuk masing-masing inti adalah

1/2

.Masing- masing inti mempunyai dua spin yang bersesuaian yaitu I=+1/2 dan I=-

1/2 .

Untuk inti yang lebih besar mempunyai bilangan spin yang terbentang dari nol, yang

menyiratkan mereka tidak mempunyai komponen spin untuk minimal 9/2. Inti tersebut

berkelakuan seperti bola berspin muatan yang bersirkulasi menghasilkan suatu medan

magnet seperti arus listrik dalam kumparan kawat. Sepanjang sumbu putarnya

terdapat suatu momen magnetik inti yang sesuai. Hubungan antara spin inti dan

momen magnet memberikan bilangan kuantum magnetik yang diberikan oleh :

m = l, l-1, l-2, . . ., -l

Inti mempunyai dua bilangan kuantum magnetik , dimana m = + 1/2 dan m = -1/2.

Tabel Magnetik Properties dari beberapa inti atom penting dengan bilangan kuantum

spin ½

Untuk inti di mana jumlah proton dan neutron keduanya ganjil, maka muatan

terdistribusi secara nonsimetris. Inti yang memiliki jumlah proton dan neutron

keduanya genap, tidak mempunyai momentum sudut putar yaitu I=0 dan tidak

menunjukkan sifat magnetik, misalnya C12

bersifat inert secara magnetik dan tidak

terdeteksi dalam NMR. Inti yang bersifat magnetik (I>0) pada umumnya berinteraksi

dengan medan magnit luar dan menyelaraskan orientasinya dengan tingkat-tingkat

energi yang sesuai. Tingkat-tingkat energinya adalah I, I – 1, I – 2, – I. Untuk suatu

inti tertentu, orientasinya yang mungkin adalah (2I + 1) untuk suatu proton bila I =

1/2 ; dua orientasi akan terjadi.

Berdasarkan jumlah proton dan neutronnya, inti dapat dibedakan dalam :

1. Inti dengan spin nol; yaitu baik jumlah neutron maupun jumlah protonnya

merupakan bilangan bulat. Inti tersebut tidak memberikan signal NMR.

2. Inti dengan spin ½ , 3/2, 5/2, dan seterusnya dengan jumlah proton atau neutronnya

ganjil.

3. Inti dengan spin bilangan bulat di mana jumlah neutron atau jumlah protonnya

ganjil.

Pengertian-Pengertian Dasar Dalam NMR

1. Kedudukan spin inti.

Tidak semua inti mempunyai momen sudut spin, yaitu hanya :

a. Inti yang mempunyai nomer massa ganjil : bilangan kuantum spin I = (n + ½). n =

bilangan bulat atau nol (bilangan tengahan)

b. Inti yang mempunyai nomer atom ganjil, no massa genap : I = bilangan bulat

(1,2,3, dan seterusnya).

c. Inti atom yang mempunyai no massa dan no atom ganjil.

Inti atom yang tidak mempunyai momen sudut spin bila nomor massa dan nomor

atom genap (I = O). Hanya inti yang mempunyai harga I lebih besar dari nol saja

yang mempunyai momen sudut spin. Inti yang mempunyai momen sudut bila

diletakkan di daerah medan magnet dapat mempunyai orientasi sebanyak 2I +1 relatif

terhadap medan magnet. Setiap orientasi sesuai dengan suatu tingkat energi tertentu.

2. Momen magnet Inti.

Inti atom merupakan partikel yang bermuatan sehingga setiap inti yang berputar akan

menghasilkan medan magnet. Inti atom mempunyai medan magnet (μ) yang

dihasilkan oleh medan dan spinnya.

Contoh :

11H (proton) mempunyai I = ½

Jumlah orientasi dalam medan magnet

= 2 I + 1

= 2. ½ + 1 = 2

Yaitu : 1. μ yang searah dengan medan magnet luar (+ ½)

2. μ yang berlawanan arah (-1/2)

Fenomena resonansi magnet inti terjadi bila : inti yang spinnya searah dengan medan

akan menyerap energi sehingga orientasi spinnya berubah.

E yang diserap = (E spin -1/2 – E spin +

1/2) = hυ

(E spin -1/2 – E spin +

1/2) = ΔE

ΔE merupakan fungsi dari kekuatan medan magnet yang yang digunakan (Ho).

ΔE = f (Ho) = hυ

Makin besar medan magnet yang digunakan, makin besar ΔE antara kedudukan-

kedudukan spin yang ada. Besarnya ΔE tergantung pada inti atom yang terlibat.

Setiap inti atom (H, Cl, dan sebagainya) mempunyai ∂ (perbandingan giro magnet =

magnetik ratio) yang harganya tetap untuk setiap inti.

ΔE = f (∂ Ho) = hυ

∂ = perbedaan antara momen magnet inti dengan momentum angular inti karena

setiap inti punya perbuatan muatan dan massa. Satuan dari momen angular inti = h/

2H.

3. Mekanisme serapan / resonansi.

A. Gasing dalam medan grafitasi bumi

B. Presesi dari inti yang berputar disebabkan pengaruh medan magnet yang

digunakan.

Keterangan :

A. Gasing mulai bergoyang “wobble” atau “precess” sekitar sumbunya karena

pengaruh medan gravitasi bumi.

B. Bila medan magnet diberikan, inti akan mulai presesi sekitar sumbu putarnya

sendiri dengan frekuensi angular / sudut ω

Frekuensi saat mana proton akan presesi adalah berbanding lurus dengan kekuatan

Ho. Proses resonansi magnet inti : terjadinya serapan. Bila υ = ω

Keadaan resonansi terjadi bila frekuensi dari komponen medan listrik dari radiasi

yang datang (υ) tepat sama dengan frekuensi dari medan listrik yang dihasilkan oleh

inti yang berputar (ω). Dua medan dapat digabung sehingga tenaga dapat dipindahkan

dari radiasi yang datang ke inti (tenaga dapat diserap oleh inti) akibatnya orientasi

spin berubah dari +1/2 menjadi -1/2).

Kopling Spin-spin

Tingkat energi inti atau magnet-magnet sangat kecil yakni proton, terbelah menjadi

keadaan berenergi tinggi dan rendah. Selain itu, tingkat-tingkat energi ini membelah

lebih lanjut karena interaksi dengan inti tetangganya. Pembelahan ini sangat kecil

tetapi akan memiliki akibat yang penting. Pada Pembelahan ini hanya tergantung

pada interaksi inti-inti.

Bila spektrum 1H NMR etanol diukur dengan kondisi lebih baik, signal CH3- dan

CH2- tebelah menjadi multiplet (Gambar 1(b). Pembelahan ini karena adanya kopling

spin-spin antar proton. Spektra yang menunjukkan pembelahan kopling spin-spin ini

disebut spektra resolusi tinggi. Sedang spektra yang tidak menunjukkan pembelahan

ini disebut spektra resolusi rendah.

Beberapa informasi yang paling berguna untuk penentuan struktur dalam spektrum

NMR satu dimensi berasal dari kopling J-kopling atau skalar (kasus khusus kopling

spin-spin) antara inti NMR aktif. Kopling ini muncul dari interaksi spin negara yang

berbeda melalui ikatan kimia dari molekul dan hasil pemisahan signal NMR. Kopling

ini memberikan wawasan yang rinci ke dalam konektivitas atom dalam molekul.

Kopling untuk setara n (spin ½) inti membagi signal ke dalam multiplet n +1 dengan

rasio intensitas berikut segitiga Pascal. Kopling untuk berputar tambahan akan

menyebabkan belahannya lebih lanjut dari masing-masing komponen, misalnya

multiplet kopling spin yang berbeda untuk dua ½ inti dengan konstanta kopling

secara signifikan berbeda akan menyebabkan doublet dari doublet. Perhatikan bahwa

kopling antara inti yang secara kimiawi sama yaitu, memiliki pergeseran kimia yang

sama tidak memiliki efek spektrum NMR dan kopling antara inti yang jauh, biasanya

lebih dari 3 obligasi terpisah untuk proton dalam molekul fleksibel, biasanya terlalu

kecil menyebabkan belahannya diamati. Long-range kopling selama lebih dari tiga

obligasi sering dapat diamati dalam siklik dan senyawa aromatik, yang mengarah ke

pola membelah lebih kompleks.

Misalnya, dalam spektrum proton untuk etanol, kelompok CH3 dibagi menjadi triplet

dengan rasio intensitas 01:02:01 oleh dua proton CH2 tetangga. Demikian pula, CH2

dibagi menjadi kuartet dengan rasio intensitas 1:3:3:1 oleh tiga tetangga CH3 proton.

Pada prinsipnya, dua proton CH2 juga akan dibagi lagi menjadi doublet untuk

membentuk doublet dari kuartet oleh proton hidroksil, tetapi pertukaran antarmolekul

proton hidroksil asam sering menghasilkan hilangnya informasi kopling.

Kopling dikombinasikan dengan pergeseran kimia dan integrasi untuk proton

memberitahu kita tidak hanya tentang lingkungan kimia inti, tetapi juga jumlah inti

NMR tetangga aktif dalam molekul. Dalam spektrum yang lebih kompleks dengan

beberapa puncak di pergeseran kimia yang sama atau dalam spektrum inti selain

hidrogen.

Bila suatu molekul diletakkan dalam medan magnet yang kuat, momen magnetik inti

akan sejajar dengan medan magnet. Posisi ini dapat dirubah keadaan setimbang ke

keadaan tereksitasi dengan mengaplikasikan getaran radio frekuensi (RF) . Bila inti

kembali kekeadaan semula, akan memancarkan radiasi RF yang dapat dideteksi

Menurut para ahli kimia organik, nuklida penting yang mempunyai spin inti ialah 1H

dan 13

C. Sama pentingnya ialah fakta bahwa isotop karbon dan oksigen yang paling

lazim (12

C dan 16

O) tidak mempunyai spin.Nuklida-nuklida yang mempunyai spin

dapat dimanfaatkan dalam spektroskopi NMR, mereka menyerap energi tidak pada

radio frekuensi yang sama.

Dalam spektroskopi NMR, suatu medan magnet luar diciptakan oleh suatu magnet

tapal kuda permanen atau suatu elektromagnet. Kuat medan luar ini dilambangkan

dengan H0, dan arahnya dinyatakan oleh sebuah anak panah.

Proton yang bergasing dengan momen magnetik nuklirnya, dalam banyak hal, mirip

dengan suatu batang magnet kecil. Bila molekul yang mengandung atom-atom

hidrogen ditaruh dalam medan magnet luar, maka momen magnet dari tiap inti

hidrogen atau proton, mengambil salah satu dari dua sikap (orientasi) dilihat dari

medan magnet luar itu. Kedua orientasi yang diambil oleh momen magnetik nuklir itu

adalah paralel atau antiparalel terhadap medan luar.

Dalam keadaan paralel, arah momen magnetik proton sama dengan arah medan luar.

Dalam keadaan antiparalel, momen magnetik proton berlawanan arah dengan medan

luar. Pada tiap saat, kira-kira separuh proton dalam suatu contoh dalam keadaan

paralel dan separuh lainnya dalam keadaan anti paralel. Keadaan paralel suatu proton

sedikit lebih stabil daripada keadaan antiparalel. Bila dikenai gelombang radio yang

frekuensinya cocok, momen magnetik dari sebagian kecil proton paralel akan

menyerap energi dalam membalik atau jungkir balik (flip), menjadi berkeadaan

antiparalel yang energinya lebih tinggi. Banyaknya energi yang diperlukan untuk

membalik momen magnetik sebuah proton dari paralel ke antiparalel, bergantung

sebagian pada besarnya H0. Jika H0 dibesarkan, inti itu lebih bertahan untuk

dijungkirbalikkan dan diperlukan radiasi berfrekuensi lebih tinggi (berenergi lebih

tinggi).

Bila gabungan khusus antara kuat medan magnet luar dan radio frekuensi,

menyebabkan suatu proton berpindah dari keadaan paralel ke keadaan antiparalel,

maka dikatakan proton itu dalam resonansi (ini resonsi macam lain, bukan seperti

’’resonansi’’ struktur benzen). Istilah resonansi magnetik nuklir (NMR) berarti

’’Inti-inti dalam resonansi dalam medan magnet’’.

Jadi, adanya resonansi magnetik nuklir itu diakibatkan oleh penyerapan radiasi

elektromagnetik (daerah radiofrekuensi) oleh proton-proton dalam suatu magnet (H0),

yang membalik dari keadaan spin paralel ke antiparalel, atau dengan kata lain,

spektoskopi NMR didasarkan pada penyerapan gelombang radio oleh inti-inti tertentu

dalam molekul organik, apabila molekul ini berada dalam medan magnet yang kuat.

2. Prinsip Kerja NMR.

Metode spektroskopi jenis ini didasarkan pada penyerapan energi oleh partikel yang

sedang berputar di dalam medan magnet yang kuat. Pada umumnya metode ini

berguna sekali untuk mengidentifikasi struktur senyawa / rumus bangun molekul

senyawa organik. Jumlah dan tempat proton dalam molekul senyawa organik

menentukan bentuk spektrum yang dihasilkan.Energi yang dipakai dalam pengukuran

dengan metode ini berada pada daerah gelombang radio 75-0,5 m atau pada frekuensi

4-600 MHz, yang bergantung pada jenis inti yang diukurnya, NMR bermacam-

macam ragamnya, misalnya NMR 1H,

13C,

19F.

Inti yang dapat diukur dengan NMR yaitu :

a. Bentuk bulat

b. Berputar

c. Bilangan kuantum spin = ½

d. Jumlah proton dan netron ganjil, contoh : 1H,

19F,

31P,

11B,

13C.

Dalam keadaan normal (inti tidak dikenai/diletakkan pada medan magnet eksternal),

semua orientasi dari suatu inti berenergi sama (degenerasi). Bila inti dikenai medan

magnet, maka orientasi/tingkat spin tidak lagi berenergi sama. Hal ini disebabkan

karena inti mempunyai momen magnetik (µ) yang ditimbulkan oleh berpusingnya

muatan. Jumlah orientasi yang mungkin bagi suatu inti bila padanya dikenakan

medan magnet homogen eksternal ditentukan oleh bilangan kuantum spin (I) dari inti

tersebut, sesuai dengan persamaan :

Jadi untuk inti 1H dan

13C, dengan I = ½, masing-masing akan mempunyai dua

macam orientasi (2 x ½ + 1 = 2), yaitu + ½ (searah dengan medan magnet) dan – ½

(berlawanan arah/melawan medan magnet). Tingkatan spin + ½ berenergi lebih

rendah karena searah dengan medan magnet karena searah dengan medan magnet

eksternal, sedang tingkatan spin – ½ berenergi lebih tinggi karena melawan medan

magnet eksternal.

3. Instrumentasi dan Teknik NMR.

Komponen-komponennya :

1. Magnet

2. Generator “sweep”

3. Transmiter RF

4. Kumparan transmitter

5. Kumparan penerima

6. Kumparan “sweep”

7. Deterktor & penerima RF

8. Rekorder

9. Sampel.

Cara kerja dari masing-masing komponen peralatannya:

1. Magnit: akurasi dan kualitas suatu alat NMR yang tergantung pada kekuatan

magnitnya. Resolusi akan bertambah dengan kenaikkan kekuatan medannnya,

bila medan magnitnya homogen elektromagnit dan kumparan superkonduktor

(selenoids). Magnit permanen mempunyai kuat medan 7046-14002 G, ini

sesuai dengan frekuensi oskilator antara 30-60 MHz. Termostat yang baik

diperlukan karena magnit bersifat peka terhadap temperatur. Elektromagnit

memerlukan sistem pendingin, elektromagnit yang banyak di pasaran

mempunyai frekuensi 60, 90 dan 100 MHz untuk proton.

NMR bersolusi tinggi dan bermagnit superkonduktor dengan frekuensi proton

beresolusi tinggi dan bermagnit superkonduktor dengan frekuensi proton 470 MHz.

Pengaruh fluktuasi medan dapat diatasi dengan sistem pengunci frekuensi, dapat

berupa tipe pengunci eksternal atau internal. Pada tipe eksternal wadah senyawa

pembanding dengan senyawa sampel berada pada tempat terpisah, sedang pada tipe

internal senyawa pembanding larut bersama-sama sampel. Senyawa pembanding

biasanya tetrametilsilan (TMS).

2. Generator Medan magnet penyapu : suatu pasangan kumparan terletak sejajar

terhadap permukaan magnet, digunakan untuk mengubah medan magnit pada

suatu range yang sempit. Dengan memvariasikan arus searah melalui

kumparan ini, medan efektif dapat diubah-ubah dengan perbedaan sekitar 10-3

gauss. Perubahan medan ini disinkronisasikan secara linier dengan perubahan

waktu. Untuk alat 60 MHz (proton), range sapuannya adalah 235 10-3

gauss.

Untuk F19

, C13

, diperlukan sapuan frekuensi sebesar 10 KHz.

3. Sumber frekuensi radio : sinyal frekuensi oskilasi radio (transmiter)

disalurkan pada sepasang kumparan yang possinya 90º terhadap jalar dan

magnit. Suatu oskilator yang tetap sebesar 60, 90 atau 100 MHz digunakan

dalam NMR beresolusi tinggi.

4. Detektor sinyal : sinyal frekuensi radio yang dihasilkan oleh inti yang

beresolusi dideteksi dengan kumparan yang mengitari sampel dan tegak lurus

terhadap sumber. Sinyal listrik yang dihasilkan lemah dan biasanya dikuatkan

dulu sebelum dicatat.

5. Rekorder: pencatat sinyal NMR disinkronisasikan dengan sapuan medan,

rekorder mengendalikan laju sapuan spektrum. Luas puncak dapat digunakan

untuk menentukan jumlah relatif inti yang mengabsorpsi.

6. Tempat sampel dan probe: tempat sampel merupakan tabung gelas

berdiameter 5mm dan dapat diisi cairan sampai 0,4 ml. Probe sampel terdiri

atas tempat kedudukan sampel, sumber frekuensi penyapu dan kumparan

detector dengan sel pembanding. Detector dan kumparan penerima

diorientasikan pada 90º. Probe sampel menggelilingi tabung sampel pada

ratusan rpm dengan sumbu longitudinal.

4. Preparasi Sampel NMR.

1. Tabung NMR

Sampel untuk analisis NMR harus disiapkan dalam tabung NMR dengan diameter

5mm.

1. Pelarut

Pemilihan pelarut ditentukan oleh sejumlah faktor :

1. Ini adalah praktek umum untuk menggunakan pelarut deuterated karena dua

alasan.

2. The deuterium dapat digunakan untuk bidang frekuensi kunci, membuat

resolusi spektral lebih mudah untuk meyakinkan dan dengan demikian

menghemat waktu Anda yang berharga.

3. Pelarut mengandung hidrogen hasil sinyal besar biasa yang mungkin rawa-

orang dari sampel Anda: situasi ini diperparah dengan efek saturasi yang

memperluas sinyal besar. Kami merekomendasikan penggunaan pelarut

deuterated sedapat mungkin.

4. Sampel harus cukup larut untuk menghasilkan spektrum NMR. spektrum 1 H

dan 1 H NMR diamati, dianjurkan untuk melarutkan antara 2 dan 10 mg dalam

antara 0,6 dan 1 mL pelarut sehingga kedalaman sampel minimal 4,5 cm di

dalam tabung. Untuk sampel dengan berat molekul tinggi, larutan yang lebih

pekat kadang-kadang dianjurkan. Namun, larutan yang terlalu terkonsentrasi

mengarah untuk menurunkan resolusi karena kejenuhan dan / atau

peningkatan viskositas. Untuk 13 C NMR antara 10 dan 50 mg sampel

dianjurkan. Jika tidak memiliki cukup sampel atau tidak dapat mencapai

kelarutan yang cukup tinggi, masih dimungkinkan untuk memperoleh

spektrum meskipun dianjurkan untuk meminta layanan 500 MHz dan akan

memakan waktu lebih lama untuk mendapatkan spektrum.

5. Untuk mencapai resolusi maksimal, pilihlah bahan pelarut dengan viskositas

rendah. Namun, mencapai resolusi yang lebih tinggi lebih sulit bagi operator

dan kemungkinan untuk meningkatkan waktu layanan yang diperlukan.

Sebagai contoh, sebuah sampel dalam dietil eter-d10 akan menghasilkan

spektrum yang tajam tetapi mungkin memakan waktu lebih lama untuk

berjalan dari pada dalam DMSO-d6.

6. Mempertimbangkan biaya pelarut. D2O dan CDCl3 adalah pelarut yang paling

umum digunakan di laboratorium karena mereka adalah yang termurah dan

memberikan hasil yang memuaskan.

7. Jika sinyal pelarut mengganggu sinyal sampel mempertimbangkan pelarut

yang berbeda, maka ubah suhu atau, jika 13 side bands C yang tumpang

tindih, decoupling karbon.

8. Filtrasi.

Larutan harus bebas dari endapan, debu, serat, dan lain-lain. Hal ini dapat dicapai

dengan menyaring sampel. Buat sedikit lebih sampel dari yang dibutuhkan.

Masukkan sepotong kecil kapas atau wol dan cuci dengan sejumlah kecil pelarut.

Saring larutan ke dalam tabung NMR.

5. Efek Lingkungan Pada NMR.

Medan yang berbeda pada NMR dapat mengubah spektrum senyawa yang sama.

Misalkan spektrum NMR etanol pada model resolusi rendah (60MHz) tidaklah

setajam spektrum senyawa yang sama pada NMR 270 MHz. Ini disebabkan

ketergantungan terhadap lingkungan suatu inti.

Dengan NMR beresolusi tinggi, dua atau tiga puncak akan terurai menjadi lebih

banyak puncak. Efek lingkungan sekunder yang menyebabkan disebut sebagai spin-

spin splitting. Baik pergeseran kimia maupun spin-spin plitting, keduanya bermanfaat

untuk analisis struktural. Pemisahan puncak akibat pergeseran kimia sebanding

dengan kuat medan atau jarak frekuensi oksilasi antara pasangan puncak yang saling

berdekatan.

Puncak akan bertambah sebanding dengan kuat Medan. Perubahan dari 60 ke 100

MHz menyebabkan puncak akan terpisah 100/60 kali lebih jauh. Tetapi jarak

pemisahan puncak akibat interaksi spin, tidak berubah.

Pergeseran kimia timbul akibat sirkulasi elektron mengelilingi inti di bawah pengaruh

medan magnet. Sirkulasi elektron tersebut menimbulkan medan magnet. Penguraian

(splitting) puncak terjadi akibat medan lokal yang ditimbulkan oleh inti hidrogen

yang terikat pada atom terdekat. Medan lokal ini dapat bersifat memperbesar ataupun

memperkecil medan magnet efektif yang diterima suatu inti. Sebagai standar yang

digunakan (CH3)4Si yaitu tetra metil silana (TMS).

6. Pergeseran Kimia dan Perlindungan.

Setiap inti dikelilingi oleh awan elektron yang selalu bergerak. Adanya pengaruh

medan magnet, elektron-elektron ini dipaksa bersikulasi sedemikian rupa dalam

usaha melawan medan magnet ini. Akibatnya, inti seakan-akan mendapat efek

perlindungan terhadap medan magnet luar. Dengan kata lain kuat medan atau

frekuensi medan magnet harus ditambah agar inti dapat mengalami resonansi. Hal ini

dilakukan dengan mengatur medan magnet melalui aliran arus searah yang akan

menghasilkan sapuan pada suatu periode yang sempit.

Banyaknya medan yang ditambah dapat dikonversikan menjadi frekuensinya yang

equivalen. Jelas bahwa nilai pergeseran kimia tergantung pada lingkungan kimia

suatu proton, sedang lingkungan kimia suatu proton tergantung pada besar kecilnya

efek perlindungan oleh elektron-elektron di lingkungan proton tersebut. Pergeseran

kimia diukur dalam besaran medan atau frekuensi. Secara praktis adalah

perbandingan perubahan frekuensi yang diperlukan terhadap frekuensi suatu standar,

dinyatakan dalam σ ppm. Standar yang digunakan adalah zat yang protonnya

mempunyai efek perlindungan sebesar mungkin untuk memudahkan perbandingan.

Untuk penentuan zat-zat organik, biasanya (CH3)4Si , TMS yang digunakan sebagai

standar dalam pelarut CCl4. TMS dipilih tidak hanya keindentikkan lingkungan

semua atom hidrogennya, tetapi juga karena atom hidrogen tersebut mengalami efek

perindungan yang sangat kuat dibandingkan umumnya senyawa organik. Posisi TMS

dalam pergeseran kimia diberi nilai σ = 0. Ada pula yang memberi nilai σ = 10 dan

menyatakan pergeseran kimia zat lainnya dengan T, dimana T = 10 – σ , dengan

demikian zat-zat lain mempunyai nilai pergeseran kimia yang positif. Makin besar

nilai σ makin besar medan yang diperlukan untuk mengkompensasikannya agar

terjadi resonansi. Harga σ dipengaruhi juga, diantaranya oleh pelarut dan adanya

jembatan hidrogen.

Medan magnet yang dirasakan oleh sebuah proton dalam suatu molekul adalah

gabungan 2 medan yaitu :

1. Medan magnet luar (Ho)

2. Medan magnet molekul imbasan

Perlindungan proton oleh elektron

- Proton dalam molekul dikelilingi elektron

- Atom dalam suatu senyawa organik selalu terikat dengan ikatan sigma. H11

Contoh : C – H

O – H

Di dalam medan magnet Ho, elektron – elektron sigma berputar menghasilkan medan

magnet molekuler kecil yang melawan Ho. Hal ini mengakibatkan Proton dalam

molekul yang terikat secara sigma akan dilindungi (terperisai) dari medan magnet

luar Ho.

Besarnya perlindungan tergantung pada kerapatan elektron yang mengelilinginya.

Makin besar kerapatan elektron maka makin besar medan magnet molekular yang

melawan. Inti / proton akan merasakan adanya pengurangan medan magnet yang

mengenainya. Sehingga diperlukan kekuatan medan magnet luar (Ho) yang lebih

besar untuk mengalahkan efek medan imbasan agar proton dapat beresonansi.

Pengaruhnya dalam spektrum NMR pada kedudukan sinyal yaitu makin besar

kerapatan elektron maka kedudukan sinyal dari proton akan menyerap di atas medan

(up field = lebih ke kanan). Rapatan elektron ikatan kovalen C – H dipengaruhi oleh

elektronegativitas atom-atom lain yang terikat pada atom C. karena adanya atom F

yang bersifat elektronegatif maka terjadi penarikan elektron oleh F. Akibatnya

kerapatan elektron di sekitar F membesar sedangkan di sekitar atom H / proton

rapatan elektronnya mengecil sehingga proton-proton tidak terperisai dan menyerap

di bawah medan (down field)

v Intensitas puncak

Dalam spektrum NMR, luas area di bawah puncak sebanding dengan banyaknya

proton/ atom hidrogen yang menghasilkan puncak tersebut.

v Proton ekuivalen

Proton ekuivalen secara magnetik adalah proton yang berada dalam lingkungan

magnetik yang sama akan mempunyai geseran kimia yang sama dalam spektrum

NMR. Protron ekuivalen secara magnetik biasanya juga ekuivalen secara kimia.

v Hukum pemecahan spin-spin (spin-spin splitting)

N + 1, dimana N adalah jumlah atom H/ proton tetangga yang tidak ekuivalen.

Pemecahan spin-spin disebabkan adanya proton bertetangga (proton-proton opada

atom C didekatnya) yang tidak ekuivalen dengan proton yang memiliki puncak

tersebut.

CH3CH2Cl

Proton –proton pada CH3 memisah isyarat untuk proton-proton CH2

Proton –proton pada CH2 memisah isyarat untuk proton-proton CH3

Pemisahan isyarat berasal dari kedua keadaan spin (paralel / +1/2 dan antiparalel/ -

1/2) dari proton-proton tetangganya

v Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pergeseran Kimia Dan Tetapan

Penggabungan

1. Sumber pergeseran kimia proton

1. Pengaruh kerapatan elektron pada proton

Diamagnetik adalah sifat atom dan pada umumnya penting bila atom mempunyai

stuktur elektronik simetri dan tidak ada momen magnet permanen. Distribusi elektron

dalam atom hidrogen, ion hibrid, dan proton bebas semuanya adalah simetri sferis,

sedangkan untuk proton dalam molekul organik tidak. Medan magnet menginduksi

perputaran elektron seputar inti dalam bidang tegak lurus terhadap medan magnet

yang digunakan. Perputaran diamagnetik ini menghasilkan medan magnet kecil yang

arahnya berlawanan terhadap arah medan yang digunakan.

Karena distribusi elektron disekitar proton dalam molekul organik tidak dapat

memiliki bentuk yang simetris sferis, maka pengaruh tambahan terhadap sirkulasi

elektron diamagnetik dapat menjadi penting. Untuk molekul yang protonnya

dikelilingi oleh distribusi elekton yang hampir sferis, maka sirkulasi diamagnetik

merupakan yang paling penting dari setiap sirkulasi elektron terhadap perlindungan.

Derajat perlindungan elektron tergantung pada kerapatan elektron yang mengelilingi

proton. Kecepatan elektron yang tinggi di sekitar proton menyebabkan perlindungan

yang tinggi dan proton akan menyerap pada medan yang tinggi (harga τtinggi). Jika

pengaruh induksi yang terdapat dalam molekul mengurangi kerapatan elektron dalam

orbital 1s hidrogen maka terjadi dishielding.

1. Pengaruh kerapatan elektron pada atom karbon tetangga

Proton dalam senyawa organik biasanya tidak langsung terikat pada unsur

elektronegatif. Meskipun demikian, pengaruh dapat jauh melalui kerangka karbon

senyawa, dan kerapatan muatan pada atom karbon tetangga akan menjadi suatu faktor

penentu untuk frekuensi resonansi proton. Jika perlindungan hanya diakibatkan oleh

diamagnetik lokal, maka karakteristik perlindungan akan selalu sesuai dengan

elektronegativitas atom yang terikat (pengaruh induksi).

1. Pengaruh anisotropi

Kedudukan pergeseran kimia untuk proton yang terikat pada alkena lebih tinggi

daripada yang diakibatkan oleh pengaruh elektronegativitas sendiri. Pengaruh ini

sangat kompleks yang dapat mengakibatkan terjadinya pergeseran kimia ke arah

downfield atau pergeseran upfield. Sebagai tambahan pengaruh tersebut adalah

paramagnetik dalam arah tertentu di sekitar kabut phi dan pengaruh sebaliknya

diamagnetik. Sehingga pengaruh tersebut dinyatakan sebagai anisotrop, yaitu sebagai

kebalikan isotrop (beroperasi melalui ruang dalan keadaan yang sama).

1. ” Van der Walls deshielding”

Jika proton yang terikat pada atom yang berbeda didekatkan hingga cukup dekat

hingga terjadi penolakan Van der Waals. Pada keadaan ini proton akan mengalami

saling tindih terlindungi. Sebagai contoh, proton dalam konformasi sistem kursi

sikloheksanon akan beresonaasi pada magnet yang lebih rendah bila R = CH3 bila

dibandingkan R = H.

Pergeseran paramagnetik yang disebabakan oleh penolakan inter molekuler Van der

Waals hanya mengakibatkan terlindungi, karena perlindungan efektif inti hidrogen

turun pada distorsi asimetri kabut elektron.

1. Pengaruh pelarut, konsentrasi dan suhu.

Spektrum NMR senyawa yang dilarutkan dalam suatu pelarut dapat memberikan

sedikit perbedaan bila senyawa tersebut diukur dengan menggunakan pelarut yang

lebih polar itulah sebabnya dalam pekerjaan NMR untuk proton yang terikat pada

karbon, lazimnya hanya sedikit mengalami pergeseran bila pelarut yang digunakan

diganti, kecuali bila terjadi interaksi ikatan atau dipol-dipol yang bermakna.

Untuk proton NH, SH, dan terutama OH, dalam spektrum NMR bergeser cukup nyata

pada perubahan pelarut yang polaritasnya berbeda. Pengaruh ini sangat erat

hubungannya dengan ikatan hidrogen, dalam keadaan ini berlangsung meskipun

konsentrasi yang digunakan berbeda dalam pelarut yang sama. Pada konsentrasi yang

rendah, ikatan hidrogen intermolekul berkurang pada senyawa OH, NH, dan SH yang

sederhana.

Hal ini diakibatkan karena ikatan hidrogen melibatkan perpindahan kabut elektron

dari atom hidrogen ke atom elektronegatif tetangga O, N, atau S, sehingga merasakan

pengaruh deshielding bila ikatan hidrogen kuat. Pada konsentrasi yang tinggi (ikatan

hidrogen kuat, deshielding kuat) proton-proton OH, NH, dan SH muncul pada δyang

lebih tinggi bila dibandingkan dalam larutan encer.

Kenaikan suhu juga menurunkan ikatan hidrogen intermolekul, sehingga kedudukan

resonansi proton tergantung pada suhu. ( suhu lebih tinggi berarti harga δlebih

rendah). Ikatan hidrogen intramolekul tidak berubah oleh pengenceran, dan spektrum

NMR sistem terebut sesunguhnya tidak mengalami perubahan konsentrasi atau suhu.

1. Pengaruh subtituen

Berdasarkan pengaruh subtituen pada frekuensi resonansi adalah bersifat aditif,

hingga memungkinkan membuat tetapan subtituen secara empiris S (δ) atau

penambahan yang pada umumnya memberikan penentuan frekuensi resonansi yang

baik. Substituen tersebut antara lain senyawa alifatik, benzen tersubtitusi, dan sistem

olefin.

1. Hubungan ikatan hidrogen dengan karbon

Proton alifatik, dengan tidak adanya pengaruh dishielding yang disebabkan oleh

gugus atau atom tetangga, biasanya merupakan proton yang paling tinggi

perlindungannya dari semua tipe senyawa organik pada umumnya. Perlindungan

proton pada sistem siklis tergantung pada besarnya cincin.

1. Hubungan ikatan hidrogen dengan inti lain

Senyawa dengan gugus fungsional yang mengandung unsur oksigen, nitrogen dan

belerang yaitu yang tidak terikat pada karbon lazim dinyatakan sebagai hidrogen

aktif. Spektrum NMR dari proton tersebut tergantung pada adanya ikatan hidrogen

intermolekul dan tergantung pada perubahan kimia. Kedudukan spektrum proton

tergantung pada konsentrasi suhu, dan sifat pelarut yang Proton yang terikat pada inti

lain kadang-kadang dapat diamati dengan spektrofotometer telah dapat dicatat dalam

fasa gas adalah (δ): H2, 4,33 ;NH3, 0,18 ; SiH4, 3,23 ;PH3, 1,71 ; H2S, 0,31 ; HF, 2,37

; HCl, -0,22 ; HBr, -2,12 ; HJ, -13,02. Proton yang terikat pada logam trasisi

menyerap pada daerah -7 hingga -20 δ.

2. Faktor yang mempengaruhi tetapan penggabungan (J)

Dalam system tak jenuh kedudukan inti yang bergabung relative terhadap

ikatanrangkap 2 (cis atau trans) dapat dinyatakan secara simultan. pada dasarnya

tidak ada batas jumlah ikatan dalam mana penggabungan terjadi, meskipun

penggabungan jarang efektif lebih dari 5 ikatan, lazimnya, penurunan harga J sesuai

dengan besarnya kenaikan n (jumlah ikatan). Perlu diperhatikan bahwa tanda untuk

semua harga J dan 5J adalah positif, sedang harga untuk

2J dan

4J dapat positif atau

negatif. Pada penbicaraan secara sistemik ketergantungan tetapan penggabungan pada

struktur adalah perlu memperhatikan tandanya. Besarnya harga J diukur dalam Hertz.

1. Tetapan penggabungan proton-proton vicinal (3J)

Terdapat keterangan adanya hubungan antara tetapan penggabungan vicinal dengan

struktur kimia.

Berdasarkan penyesuaian dengan hasil perhitungan secara teoritis menunjukkan

bahwa besarnya 3J tanda yang diperoleh selalu positif dan tergantung pada 4 faktor

yaitu :

1. Sudut dihidral

2. Panjang ikatan

3. Sudut valensi

4. Elektronegativitas substituen

5. Tetapan penggabungan geminal

Tanda tetapan penggabungan germinal lazimnya negative dengan harga antara -23

dan +42 Hz dan berlawanan dengan tetapan penggabungan vicinal yang hampir selalu

positif. Yang harus diperhatikan adalah arah perubahan Jgem yang disebabkan oleh

berbagai faktor yaitu :

1. Ketergantungan pada hibridisasi karbon

2. elektronegativitas substituen

3. Pengaruh ikatan π

4. Tetapan penggabungan jarak jauh

Harga tetapan penggabungan germinal vicinal lazimnya berkisar antara 5 dan 20 Hz a

pemecahan garis mudah dikenal, sedangkan penggabungan jarak jauh yang meliputi

4.5 ikatan atau lebih menghasilkan pemecahan yang kecil, hanya beberapa Hz

1. Sistem jenuh

2. Sistem tak jenuh : penggabungan alilik

3. Penggabungan 5J homoalilik

3. Penggabungan heterointi dan penggantian dengan deuterium

Adanya inti magnet lain kecuali hydrogen dalam senyawa organic dapat

menyebabkan spectrum menjadi tambah sukarkarena inti tersebut akan mengadakan

orientasi spin dengan medan magnet yang digunakan dan dapatmenyebabkan

pemecahan spin-spin dari sinyal proton seperti yang ditunjukkan terhadap proton

yang berdekatan.

4. Pereaksi pergeseran kimia

Ion paramagnetik europium mengadakan kompleks dengan kinolin, dan menginduksi

pergeseran kimia arah downfield yang besar pada resonansi kuinolin.Penggunaan

europium dan turunan lantalid lain sebagai pereaksi pergeseran kimia(Chemical Shiff

reagent contact shiff reagents) sekarang digunakan luas, dan dikembangkan untuk

mempelajari NMR molekul yang sangat kompleks. Lazimnya, europium kompleks

menghasilkan pergeseran ke arah downfield, sedangkan kompleks praeseodimium

menghasilkan pergeseran kearah upfield. Mekanisme pergeseran kontak (contact

shiffs) melalui dua langkah.

Spin electron tak berpasangan pada ion paramagnetik, sebagai contoh Eu (III)

sebagian ditrasfer melalui ikatan yang berkaitan ke proton-proton substrat organik; ini

disebut pergeseran kontak sesungguhnya. Perputaran ion paramagnetik juga

menghasilkan vektor magnet yang beroperasi melalui ruang dan menghasilkan medan

sekunder disekitar proton; ini dikenal sebagai pergeseran pseudokontak dan keadaan

ini predominan pada ion lantanid.

Langkah-langkah cara mengintepretasi spektra NMR

1. jumlah sinyal

2. Kedudukan sinyal

3. intensitas sinyal

4. pemecahan (splitting) sinyal menjadi beberapa puncak

7. Pembacaan Spektra Resonansi Magnet Inti.

Langkah-langkah cara menginterpretasi spektraNMR, tentukan :

•Jumlah sinyal, menunjukkan ada berapa macam perbedaan proton yang terdapat

dalam molekul.

•Kedudukan sinyal, ditunjukkan oleh geseran kimia (δ) ppm, menunjukkan jenis

proton.

•Intensitas sinyal atau harga integrasi masing-masing sinyal, perbandingan harga

integrasi menyatakan perbandingan jumlah proton.

•Pemecahan (spliting), menerangkan tentang lingkungan dari sebuah proton dengan

proton lainnya yang berdekatan.

SPEKTROSKOPI KARBON-13

Spektroskopi 13C NMR menghasilkan informasi struktur mengenai karbon-

karbon dalam sebuah molekul organik.

Dalam spektroskopi 1H NMR kita bekerja dengan isotop hidrogen alamiah

dengan kelimpahan 99,985 %, atom hidrogen alamiah adalah 1H,

Sedangkan atom karbon dalam alam 98,9 % adalah 12C, suatu isotop yang

intinya tak mempunyai spin (I = 0).

Karbon -13 hanya merupakan 1,1 % atom karbon yang terdapat di alam ( I =

½).

Disamping itu transisi dari paralel ke antiparalel dari sebuah inti 13C adalah

transisi energi rendah.

Spektra 13C NMR hanya dapat diperoleh dengan spektrometer yang sangat

sensitif. Kelimpahan 13C yang rendah akan mengurangi kerumitan spektra

13C dibandingkan spektra 1H NMR.

Untuk menentukan spektra 13C luas di bawah puncak tidak perlu sebanding

terhadap jumlah atom-atom karbon yang ekuivalen, akibatnya spektra 13C

tidak dapat di integrasikan.

Terdapat dua tipe utama spektrum 13C NMR. Tipe spektrum 13C NMR off

resonansi.

Interaksi antar karbon yang berdekatan diabaikan, tetapi karbon dapat

berinteraksi dengan proton yang diikat oleh masing-masing karbon

menyebabkan terjadinya spliting yang menunjukkan puncak (n + 1), n =

jumlah H, oleh karena itu sinyal masing-masing karbon dari :

•karbon metil (CH3-C) akan muncul 4 puncak

•karbon metilen (-CH2-) akan muncul 3 puncak

•karbon metil (-CH-) akan muncul 2 puncak

•karbon kuarterner (-C-) akan muncul 1 puncak

Spektrum 13C NMR off resonansi ini memiliki keuntungan, karena langsung

dapat membedakan jenis-jenis karbon, namun akan menjadi sangat rumit

apabila banyak terdapat sinyal karbon yang saling overlap.

Tipe spektrum karbon yang kedua adalah spektrum dekopling-proton 13C,

adalah suatu spektrum dimana 13C tidak terkopling dengan 1H, jadi tidak

menunjukkan pemisahan spin-spin.

Dekopling dapat dicapai secara elektronis dengan menggunakan suatu radio

frekuensi kedua terhadap sampel. Energi tambahan tersebut menyebabkan

terjadinya interkonversi cepat antara keadaan spin paralel dan antiparalel dari

proton-proton tersebut.

Akibatnya sebuah inti 13C hanya melihat suatu rata-rata dari dua keadaan spin

proton dan isyaratnya tak akan terurai.

Karena tak ada penguraian dalam suatu spektrum dekopling-proton, maka

isyarat untuk tiap kelompok atom karbon yang ekuivalen secara magnetik

akan muncul sebagai suatu singlet.

Untuk membedakan jenis karbon, metil, metilen, metin, dan karbon kuarterner

digunakan analisis spektrum DEPT 13C NMR atau NMR dua dimensi

(HMQC = korelasi antara proton-karbon satu ikatan). Ada tiga jenis spektrum

DEPT 13C NMR, yaitu :

•DEPT 90o= hanya muncul sinyal C-H

•DEPT 135o= muncul sinyal CH dan CH3masing-masing berharga positif, sedangkan

sinyal CH2akan muncul sebagai sinyal berharga negatif.

Tabel daerah geseran kimia yang penting untuk beberapa jenis

karbon

BAB III. PENUTUP

Simpulan

Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR) adalah suatu alat yang paling canggih

yang tersedia untuk menentukan struktur senyawa organik. Teknik ini bergantung

pada kemampuan inti atom untuk berperilaku seperti sebuah magnet kecil dan

menyesuaikan diri dengan medan magnet eksternal. Ketika diradiasi dengan frekuensi

gelombang radio, inti dalam molekul dapat berubah sejajar dengan medan magnet.

Spektrometri NMR pada dasarnya merupakan spektrometri absorbsi, sebagaimana

spektrometri infra merah maupun ultraviolet. Pada kondisi yang sesuai, suatu sampel

dapat mengabsorpsi radiasi elektromagnetik daerah frekuensi radio, pada frekuensi

yang tergantung dari sifat-sifat sampel. Suatu plot dari frekuensi puncak-puncak

absorbsi versus intensitas puncak memberikan suatu spektrum NMR. Spektroskopi

NMR (Nuclear Magnetic Resonance) didasarkan pada medan magnet yang berasal

dari spin inti atom yang bermuatan listrik.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim1.< http://tccc.iesl.forth.gr/AMS_EPEAEK/dais.html> diakses 5 November

2013

2. <http:/Spektroskopi NMR _ Chem-Is-Try.Org _ Situs Kimia Indonesia

_.html> diakses 5 November 2013

Khopkar, S.M., 2003, Konsep Dasar Kimia Analitik, 296-311, UI-Press, Jakarta.

Sastrohamidjojo,H., 1994, Spektroskopi Resonansi magnetic inti(NMR). Liberty

:yogyakart