Makalah Kelompok Pemicu 4: Kimia Analitik 2011

7/22/2019 Makalah Kelompok Pemicu 4: Kimia Analitik 2011

1/22

[TYPE THE DOCUMENT TITLE] Spektroskopi Molekuler

Makalah Kimia Analitik | 1

MAKALAH KIMIA ANALITIK

SPEKTROSKOPI MOLEKULER

KELOMPOK 4

Nathanael Sandy (1006773300)

Nur Anis Hidayah (1006660610)

Rizqi Pandu Sudarmawan (0906557045)

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2011


2/22



KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kehendak-Nya

laporan yang berjudul Spektroskopi Molekuler ini dapat terselesaikan tepat pada

waktunya.

Penulisan laporan ini bertujuan untuk pembuatan tugas penulisan laporan pemicu 4

mata kuliah Kimia Analitik Semester Pendek. Selain itu, tujuan penulis dalam penulisan

makalah ini adalah untuk mengetahui konsep spektrokopi molekuler beserta aplikasinya

dalam kehidupan sehari-hari.

Dalam penyelesaian laporan ini, penulis banyak mengalami kesulitan, terutama

disebabkan oleh kurangnya ilmu pengetahuan. Namun, berkat bimbingan dari berbagai

pihak, laporan ini dapat terselesaikan walaupun masih banyak kekurangannya. Karena

itu, sepantasnya jika penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Dianursanti yang telah memberikan kepercayaan dan kesempatan untuk

membuat laporan, juga memberikan pengarahan dan bimbingannya kepada

penulis,

2. Kak Ikhlas yang telah membantu penulis dalam pemeriksaan tugas-tugassehingga penulis mengetahui cara pembuatan laporan yang baik dan benar, dan

3. Semua pihak yang telah membantu, baik secara langsung maupun tidak

langsung, yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Sebagai mahasiswa yang pengetahuannya belum seberapa dan masih perlu banyak

belajar dalam penulisan laporan, penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak

terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan

saran yang positif agar laporan ini dapat menjadi lebih baik dan berdaya guna di masa

yang akan datang.

Penulis berharap laporan yang sederhana ini dapat menambah pengetahuan

pembaca mengenai spektroskopi molekuler beserta penerapannya dalam kehidupan

sehari-hari, serta bermanfaat bagi rekan mahasiswa dan semua kalangan masyarakat.

Depok, November 2011

Penulis


3/22



DAFTAR ISI

Halaman Judul ............................................................................................................................ i

Kata Pengantar ........................................................................................................................... ii

Daftar Isi ................................................................................................................................... iii

Peta Konsep .............................................................................................................................. iv

Bab I. Pendahuluan .................................................................................................................1

A. Latar Belakang ......................................................................................................... 1B. Definisi Masalah ...................................................................................................... 2C. Tujuan Pembelajaran ................................................................................................ 2D. Metode Pembelajaran ............................................................................................... 2

Bab II. Isi ..................................................................................................................................3

A. Tugas I ...................................................................................................................... 3B. Tugas II............................................................................................................................ 14

Bab III. Penutup..................................................................................................................... 18

Kesimpulan .................................................................................................................. 18

Daftar Pustaka ....................................................................................................................... 19


4/22



BAB I

PENDAHULUAN

I. Latar BelakangSpektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan

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

tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi

antara cahaya dan materi. Dalam catatan sejarah, spektroskopi mengacu kepada cabang

ilmu dimana "cahaya tampak" digunakan dalam teori-teori struktur materi serta analisa

kualitatif dan kuantitatif. Dalam masa modern, definisi spektroskopi berkembang seiring

teknik-teknik baru yang dikembangkan untuk memanfaatkan tidak hanya cahaya tampak,

tetapi juga bentuk lain dari radiasi elektromagnetik dan non-elektromagnetik seperti

gelombang mikro, gelombang radio, elektron, fonon, gelombang suara, sinar x dan lain

sebagainya.

Spektroskopi umumnya digunakan dalam kimia fisik dan kimia analisis untuk

mengidentifikasi suatu substansi melalui spektrum yang dipancarkan atau yang diserap.

Alat untuk merekam spektrum disebut spektrometer. Spektroskopi juga digunakan secara

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

besar mempunyai spektrograf yang digunakan untuk mengukur komposisi kimia dan

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

astronomi berdasarkan pergeseran Doppler garis-garis spektral. Spektrofotometri dapat

dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam

dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang

gelombang dan dialirkan oleh suatu perekam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang

khas untuk komponen yang berbeda.

Salah satu jenis spektroskopi adalah spektroskopi infra merah (IR). spektroskopi

ini didasarkan pada vibrasi suatu molekul. Spektroskopi inframerah merupakan suatu

metode yang mengamati interaksi molekul dengan radiasi elektromagnetik yang berada

pada daerah panjang gelombang 0.75 - 1.000 m atau pada bilangan gelombang 13.000 -

10 cm-1.

Spektroskopi Infra Merah sering digunakan dalam identifikasi struktur senyawa

organik dan anorganik. Teknik ini dapat menjelaskan gugus fungsi yang menyusun

senyawa karena tiap gugus menyerap frekuensi inframerah yang berbeda. Dengan


5/22



instrumen yang bervariasi, IRS dapat dipakai untuk fase gas, cair, dan solid. Metode ini

banyak digunakan pada laboratorium analisis industri dan laboratorium riset karena dapat

memberikan informasi yang berguna untuk analisis kualitatif dan kuantitatif, serta

membantu penerapan rumus bangun suatu senyawa. Analaisis spektroskopi infra merah

dapat dilakukan dengan dua cara yaitu analisis kualitatif dan dan analisis kuantitatif.

II. DEFINISI MASALAHPada pemicu ketiga ini masalah yang dibahas adalah bahaya polychlorinated

biphenyl bagi lingkungan perairan dan manusia dan cara mendeteksi kandungan

polychlorinated biphenyl dalam air sungai dengan menggunakan teknik spektroskopi

inframerah.

III.TUJUAN PEMBELAJARANTujuan dari pembelajaran pemicu ketiga mengenai spektroskopi molekuler yaitu:

a. Memahami definisi spektroskopi dan konsepnya secara umum.b. Mengetahui dan memahami perbedaan spektroskopi atomik dan molekuler.c. Menjelaskan dan memahami dasar-dasar teoritis dalam analisis spektroskopi

molekulerdan metoda analisis yang sering digunakan serta instrumen yang

digunakan.

d. Mengidentifikasi masalah, menerapkan prinsip dasar spektroskopi molekuler sertamenyelesaikan masalah yang berkaitan dengan spektroskopi molekuler.

IV. METODE PEMBELAJARANMetode pembelajaran yang diterapkan pada mata kuliah kimia analitik adalah

Problem Based Learning atau PBL. Dalam metode pembelajaran ini mahasiswa

diberikan masalah yang harus diselesaikan secara berkelompok dengan dosen sebagai

fasilitator. Melalui metode pembelajaran ini, mahasiswa bekerja dalam kelompok dan

membina kerjasama yang baik untuk dapat menyelesaikan masalah di setiap pemicu

dan saling bertukar pendapat dan wawasan untuk memperdalam pengetahuan

mngenai materi yangs edang dibahas sehingga waktu pembelajaran dapat

dipergunakan secara efektif.


6/22



BAB II

ISI

A. Tugas I1. Apakah memang polychlorinated biphenyl berbahaya bagi kehidupan makhluk

hidup/ikan di perairan ?

J awab :

Benar, karena :

PCBs merupakan salah satu kelompok yang memiliki sifat dioksin. Sifat fisik

dioxin umumnya adalah padatan tidak berwarna dengan kelarutan yang tinggi di

dalam lemak atau minyak (lipophilic). Oleh karena itu dioxin dapat dengan mudah

terkontaminasi atau sengaja dikontaminasikan ke dalam makanan, khususnya yang

mengandung lemak seperti susu dan makanan olahannya. Senyawaan ini umumnya

stabil dan tidak mudah bereaksi dengan senyawa kimia lain, semisal asam dan alkali,

tetapi dapat terurai secara bertahap dengan adanya cahaya ultraviolet.

Dioxin bukanlah senyawaan kimia yang dibuat dengan sengaja. Biasanyasenyawa ini terbentuk sebagai produk sampingan (by product) proses kimia berskala

besar, seperti pencucian (bleaching) bubur kertas dengan klorin dan yang paling

signifikan adalah terbentuk sebagai pengotor dalam pembuatan senyawa

chlorophenols. Senyawa ini merupakan bahan dasar dari pestisida, herbisida dan

senyawa pemusnah yang pernah digunakan pada perang Vietnam, yang disebut Agent

Orange. Penggunaan senyawa itu sudah barang tentu akan menyertakan kontaminasi

dioxin.

Pada ikan dan biota perairan, senyawa PCBs ini pada kadar yang masih pada

kadar normal biasanya terakumulasi di dalam jaringan lemaknya. Sedangkan apabila

sudah melewati ambang batas (5000 ng/ Liter) akan mengakibatkan mortalitas secara

langsung atau dapat merusak sistem reproduksi dari ikan dan biota lainnya. Polutan

PCBs ini biasanya langsung masuk ke dalam inti sel dan kemudian mengganggu DNA

dari gen tertentu sehingga menimbulkan penyakit dan menyebabkan kematian pada

ikan.


7/22



Menurut Wilson dan Leigh, 1992 bahwa PCBs dan sintetiknya dapat

menyebabkan gangguan sistem reproduksi hewan dan manusia. Dari beberapa hasil

penelitian menunjukan bahwa pestisida tersebut sangat berpengaruh terhadap

produksi estrogen, sedangkan apabila hewan tersebut mengalami kronik terhadap

pestisida dapat menyebabkan berkurangnya jumlah anak sekelahiran dan panjangnya

interval beranak. Selain itu dapat pula menghambat perkembangan follikel dan

ovulasi. Juga menyebabkan perubahan struktur organ kelamin dan menghambat

gonadotropin.

Selain itu, penelitian di Florida telah membuktikan bahwa senyawa PCBs dapat

menghambat dan mengganggu respon bakteri dalam proses nitrifikasi sehingga

apabila tidak dibatasi akan mempengaruhi siklus nitrogen dan mengganggu kehidupan

tumbuhan, hewan dan manusia.

2. Bagamimana batas kandungan senyawa tersebut dalam badan air yangmembahayakan kehidupan makhluk hidup?

J awab:

Berdasarkan WHO Environmental Health Criteria II tahun 1976 di Geneva

menetapkan ambang batas bagi kandungan PCBs dalam lingkungan perairan yang

masih layak minum yaitu antara 1 ng PCBs/ liter sampai 5 ng PCBs/ liter. Pada daerah

tanah dan sedimen yaitu sekitar < 0.01 sampai 2 mg/kg. Pada area yang telah

terkontaminasi berat sampai 500 mg/kg. Peraturan yang ditetapkan di Indonesia baku

mutu lingkungan perairan untuk kehidupan biota laut yang ditetapkan oleh Menteri

Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (Anonimous, 1988) adalah sebesar

1000 ng/liter atau 10 ppt berdasarkan peraturan MNLH No.51, tahun 2004; 3. Apabila

suatu daerah kandungan dari PCBs telah melampaui batas yang telah ditetapkan

diatas, maka daerah tersebut digolongkan dalam daerah telah terkontaminasi dan

dinyatakan berbahaya bagi kehidupan makhluk hidup disekitar daerah tersebut.

3. Bagaimana Anda menjelaskan pada Budiman mengapa metoda analisisspektroskopi inframerah dapat digunakan untuk analisis senyawa polychlorinated

biphenyls dalam sampel?


8/22



J awaban:

Polychlorinated Biphenyls atau umumnya dikenal sebagai PCBs adalah senyawa

kimia sintetik yang tidak pernah ada di alam sampai pada awal tahun 1900, ketika

pertama kali dirilis di alam oleh perusahaan dan pelanggan industri. PCBs

digolongkan sebagai senyawa organik (khususnya organoklorida) dengan 2 sampai 10

atom klorin yang melekat pada bifenil (sebuah molekulnya tersusun atas dua cincin

benzene). Rumus kimia dari PCBs adalah C12H10-xClx. Senyawa ini berbentuk seperti

oli yang sering digunakan sebagai pendingin kapasitor besar.

Struktur kimianya dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 1. Struktur Kimia PCBs

(Sumber :http://smipressoffice.files.wordpress.com/2010/11/polychlorinated-biphenyls-pcb-darrell-

maclean-smi.png)

Kemungkinan posisi dari atom klorin pada cincin benzene yang

dilambangkan dengan nomor yang ditetapkan pada atom karbon seperti gambar 1.

Ada sekitar 209 variabel berbeda dari tatanan dan pedoman untuk membuat keluarga

dari PCBs yang dikenal sebagai congeners atau sebuah substansi yang dihasilkan atau

disintesis dari keadaan dasar melalui reaksi kimia sintetik yang sama dan prosedur

yang sama. Tetapi hanya 130 congeners yang digunakan secara komersial. Apabila

jumlah klorin dalam campuran PCB meningkat, maka titik nyala meningkat dan

substansi menjadi kurang mudah terbakar. Namun, jumlah klorin yang lebih besar

akan menjadi lebih stabil serta resisten terhadap biodegradasi.

Secara gugus fungsi PCBs adalah golongan aromatik. PCBs tersusun atas dua

gugus fenil (benzena yang kehilangan 1 atom H nya) dengan rumus kimia C12H10-xClx

. Rumus struktur dari senyawa ini memberi karakteristik tersendiri termasuk dalam

spektrum yang tampak ketika kedua senyawa ini ditembakkan cahaya dan menyerap

cahaya tersebut yang kemudian dibaca oleh spektrometer.
http://smipressoffice.files.wordpress.com/2010/11/polychlorinated-biphenyls-pcb-darrell-maclean-smi.pnghttp://smipressoffice.files.wordpress.com/2010/11/polychlorinated-biphenyls-pcb-darrell-maclean-smi.pnghttp://smipressoffice.files.wordpress.com/2010/11/polychlorinated-biphenyls-pcb-darrell-maclean-smi.pnghttp://smipressoffice.files.wordpress.com/2010/11/polychlorinated-biphenyls-pcb-darrell-maclean-smi.png


9/22



Karakteristik dari PCB secara umum sama seperti yang ditujukan oleh

spektrum IR benzene. Namun ada beberapa karakteristik khusus yang dihasilkan oleh

spektrum IR nya, sehingga analisis kualitatif dengan spektroskopi inframerah dapat

digunakan untuk analisis polychlorinated biphemils dalam sampel. Contoh jenis PCBs

yaitu m-chlorobifenyl dan 1,1-Biphenyl, 4,4-dichloro- Biphenyl dapat dilihat pada

gambar di bawah ini.

Gambar 2. Spektroskopi IR Bifenil

(Sumber : http://www.chemicalbook.com/SpectrumEN_92-52-4_IR1.htm)

4. Apakah instrumentasi pada spektroskopi inframerah ini berbeda denganspektroskopi serapan atom yang telah ketahui?

J awaban:

Berbeda. Perbedaan instrumentasi pada AAS dan spektroskopi inframerah:

a. Instrumen dalam Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)1. Sel Atom

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, proses yang terjadi pada selatom adalah proses atomisasi. Dalam proses ini, terdapat dua tahap utama

C-H sp2

C6H6 Aromatic Rin

C6H5 -

C= C aromatic


10/22



yang terjadi. Pertama, tahap nebulisasi untuk menghasilkan suatu bentuk

aerosol yang halus dari larutan contoh. Kedua, disosiasi analit menjadi atom-

atom bebas dalam keadaan gas.

Berdasarkan sumber panas yang digunakan, maka terdapat dua metode

atomisasi yang dapat digunakan dalam SSA:

Atomisasi menggunakan nyala (flame atomization) Atomisasi tanpa nyala (flameless atomization)

Pada atomisasi menggunakan nyala, digunakan gas pembakar untuk

memperoleh energi kalor sehingga didapatkan atom bebas dalam keadaan

gas. Sedangkan pada atomisasi tanpa nyala, digunakan energi listrik seperti

pada atomisasi tungku grafit (grafit furnace atomization).

2.Sumber CahayaSumber cahaya yang digunakan dalam alat SSA adalah lampu katoda

berongga (hollow cathode lamp). Lampu ini terdiri dari suatu katoda dan

anoda yang terletak dalam suatu silinder gelas berongga yang terbuat dari

kwarsa. Katoda terbuat dari logam yang akan dianalisis. Silinder gelas berisi

suatu gas lembam pada tekanan rendah. Ketika diberikan potensial listrik,

maka muatan positif ion gas akan menumbuk katoda, sehingga terjadi

pemancaran spektrum garis logam yang bersangkutan.

3.Monokromator dan Sistem OptikBerkas cahaya dari lampu katoda berongga akan dilewatkan melalui

celah sempit dan difokuskan menggunakan cermin menuju monokromator.

Monokromator dalam alat SSA akan memisahkan, mengisolasi, dan

mengontrol intensitas energi yang diteruskan ke detektor. Monokromator

yang biasa digunakan ialah monokromator difraksigrating.

4. Detektor dan Sistem ElektronikEnergi yang diterukan dari sel atom harus diubah ke dalam bentuk

sinyal listrik untuk kemudian diperkuat dan diukur oleh suatu sistem pemroses

data. Proses pengubahan ini dalam alat SSA dilakukan oleh detektor. Detektor

yang biasa digunakan ialah tabung pengganda foton (photomultiplier tube),

terdiri dari katoda yang dilapisi senyawa yang bersifat peka cahaya dan suatu

anoda yang mampu mengumpulkan elektron. Ketika foton menumbuk katoda,

maka elektron akan dipancarkan, dan bergerak menuju anoda. Antara katoda

dan anoda terdapat dinoda-dinoda yang mampu menggandakan elektron.


11/22



Sehingga intensitas elektron yang sampai menuju anoda besar dan akhirnya

dapat dibaca sebagai sinar listrik. Untuk menambah kinerja alat, maka

digunakan suatu mikroprosesor, baik pada instrumen utama maupun pada alat

bantu lain seperti autosampler.

5. AmplifierPenyelesian proses energi listrik yang diubah melalui detector

dilakukan oleh amplifier.

6. Data StationAlat ini digunakan menampilkan data pada layar untuk dicetak.

b. Instrumen dalam Spektroskopi InframerahSpektrometer inframerah biasanya merupakan spektrometer berkas ganda

dan terdiri dari 4 bagian utama yaitu sumber radiasi, daerah cuplikan, kisi difraksi

(monokromator), dan detektor.

1. Sumber RadiasiSumber radiasi yang digunakan yaitu pemijar Nernst dan Globar.

Pemijar Globar merupakan batangan silikon karbida yang dipanasi sekitar

1200C, sehingga memancarkan radiasi kontinyu pada daerah 1-40 m dan

merupakan sumber radiasi yang sangat stabil. Pijar Nernst merupakan batangcekung dari sirkonium dan yitrium oksida yang dipanasi sekitar 1500C dengan

arus listrik. Sumber ini memancarkan radiasi antara 0,4-20 m dan kurang stabil

jika dibandingkan dengan Globar.

2. Wadah sampelWadah sampel sel tergantung dari jenis sampel. Untuk sampel berbentuk gas

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

dimungkinkan untuk menai kkan sensi tivit as karena adan ya cerm in

yan g dapa t mem ant ulk an berkas rad ias i berulang kali melalui

sampel.Wadah sampel untuk sampel berbentuk cairan umumnya

me mpun yai berk as ra dias ikurang dari 1 mm, biasanya dibuat dari lapisan

tipis (film) diantara dua keping senyawa yangtranparan terhadap radiasi infra

merah. Senyawa yang biasa digunakan adalah natrium klorida(NaCl), kalsium

fluorida (CaF2), dan kalsium iodida (CaI2). Wadah sampel untuk padatan

mempunyai panjang berka radiasi kurang dari 1 mm.Sampel

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


12/22



3. MonokromatorMonokromator ini terdiri dari sistem celah masuk dan celah keluar,

alat pendespersi yang berupa kisi difraksi atau prisma, dan beberapa cermin

untuk memantulkan dan memfokuskan sinar. Bahan yang digunakan untuk

prisma adalah natrium klorida, kalium bromida, sesium bromida dan litium

fluorida. Prisma natrium klorida paling banyak digunakan untuk

monokromator infra merah, karena dispersinya tinggi untuk daerah antara 5,0-

16 m, tetapi dispersinya kurang baik untuk daerah antara 1,0-5,0 m.

4. DetektorDetektor panas untuk mendeteksi infra merah yaitu termokopel,

bolometer, dan sel Golay. Ketiga detektor ini bekerja berdasarkan efek

pemanasan yang ditimbulkan oleh sinar infra merah.

5. Daerah CuplikanDaerah cuplikan infra merah dapat terdiri dari 3 jenis yaitu cuplikan

yang berbentuk gas, cairan dan padatan. Gaya intermolekul berubah nyata dari

bentuk padatan ke cairan ke gas dan spektrum infra merah biasanya

menunjukkan pengaruh dari perbedaan ini dalam bentuk pergeseran frekuensi.

Oleh karena itu, sangat penting untuk dicatat pada spektrum cara pengolahan

cuplikan yang dilakukan.

6. RekorderSignal yang dihasilkan dari detektor kemudian direkam

sebagai spektrum infra merahyang berbentuk puncak-

puncak absorpsi. Spektrum infra merah ini menunjukkan hubung a

nantara absorpsidan frekuensi atau bilangan gelombang atau panjang

gelombang. Sebagai absisad al ah fr ek uens i (cm -1) atau panjang

gelombang (m) atau bilangan gelombang (cm -1) d a n sebagai ordinat

adalah transmittans (%) atau absorbans.

Sistem kerja spektrometer yaitu sebuah cuplikan yang ditempatkan di dalam

spektrofotometer inframerah dan dikenai radiasi inframerah yang berubah panjang

gelombangnya secara berkesinambungan menyerap cahaya jika radiasi yang masuk

bersesuaian dengan energi getaran molekul tertentu. Spektrofotometer inframerah

menggambarkan daerah rentangan dan lenturan molekul. Penyerapan radiasi dicatat

dan menghasilkan sebuah spektrum inframerah. Adanya sebuah puncak serapan

dalam daerah gugus fungsi sebuah spektrum inframerah merupakan petunjuk bahwa


13/22



terdapat gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan. Jika tidak ada puncak

dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum infra merah berarti

bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada.

5. Bagaimana anda nemjelaskan perbedaan spektra IR dibandingkan dengan spektraAAS dan mengapa hal itu terjadi?

J awab:

- SpektrumSpektrum AAS jauh lebih tipis dari spektrum Inframerah karena pada AAS hanya ada

getaran elektronik dan tidak ada getaran vibrasional.

- VibrasiAAS hanya menghasilkan getaran elektronik sedangkan spektroskopi inframerah

menghasilkan vibrasi yang diserap untuk memperoleh spektrum inframerah.

- PembacaanSpektrum inframerah dapat mengamati interaksi molekul dengan radiasi

elektromagnetik yang berada pada daerah panjang gelombang 0.75 1.000 m atau

pada bilangan gelombang 13.000 10 cm-1 . sedangkan AAS digunakan untuk

membaca besarnya gelombang elektromagnetik yang diserap pada frekuensi tertentuoleh zat tertentu untuk bereksitasi dan gelombang elektromagnetik yang diserap

dihasilkan oleh suatu sumber cahaya

6. Gambar berikut ini adalah spektrum IR senyawa benzena, bagaimana menurutanda spektrum IR untuk polichlorinated biphenils serta puncak-puncak serapan

mana yang karakteristik?

J awab:

Secara gugus fungsi, benzena dan PCBs adalah sama, yaitu golongan aromatik.

Namun keduanya memiliki struktur kimia yang berbeda. Benzena membentuk sebuah

cincin aromatik dengan rumus kimia C6H6sedangkan PCBs tersusun atas dua gugus

fenil (benzena yang kehilangan 1 atom H nya) dengan rumus kimia C12H10-xClx .

Perbedaan struktur dari kedua senyawa ini memberi karakteristik tersendiri termasuk

dalam spektrum yang tampak ketika kedua senyawa ini ditembakkan cahaya dan

menyerap cahaya tersebut yang kemudian dibaca oleh spektrometer.


14/22



Untuk membaca spektroskopi dari senyawa PCBs dan Benzena kita harus

mengetahui terlebih dahulu gugus fungsi dari masing-masing senyawa :

BenzenaGugus fungsinya aromatik

Terdapat ikatan C=C, C-H dan C-C

PCBGugus fungsinya aromatik

Terdapat ikatan C=C, C-H, C-H , C-C dan C-Cl

Selain itu ikatan pada PCBs ini memiliki struktur ortho, meta , dan para dari gugus

fungsinya.

Setelah itu kita bisa membaca tabel IR Area of Interest untuk mengetahui

karakteristik spektrum IR benzena dari gugus fungsinya :

Ikatan tunggal karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya yang terjadi padagelombang dalam jangkauan yang luas pada area sidik jari, sehingga sulit

menentukan spectrum infra merahnya.

Ikatan C-H pada gugus aromatik pada 3100-3000 cm-1 bisa ditemukanpuncaknya, karena penyerapannya pada daerah ini cukup kuat dan sangat

berguna. Posisinya mungkin sedikit terpengaruh oleh senyawa yang memiliki

ikatan tersebut.

Dari beberapa sumber juga ditemukan cincin benzene (C6H6) akan menyerapcahaya pada daerah antara 1700-1980 cm-1dan inilah yang memberikan ciri khas

tersendiri untuk mendeteksi spektrum yang dihasilkan oleh benzena.


15/22



Gambar 3. Spektroskopi IR Benzena

(Sumber : http://www.rod.beavon.clara.net/benzene1.htm)

Sedangkan untuk menentukan karakteristik dari PCB secara umum sama

seperti yang ditujukan oleh spektrum IR benzene, namun ada beberapa karakteristik

khusus yang dihasilkan oleh spektrum IR nya yaitu :

Pada rentang 900-675 cm-1 terlihat jelas puncak serapan untuk ikatan (C6H5)akan memberi karakteristik khusus karena penyerapannya kuat dan tajam

sehingga mudah dan sangat berguna untuk mengetahui gugus fenil yang

dikandung oleh senyawa ini.

Karena letak dari ikatan klorinnya tidak diketahui dengan pasti, ada beberapakarakteristik yang dihasilkan dari perbedaan antara posisi ortho, meta dan para.

Berikut adalah gambarnya :

C6H6 Aromatic Rin

C-H

C= C aromatic


16/22



Gambar 4. Tipikal pola dari substitusi aromatik di 2000-1670 cm-1

(Sumber :http://faculty.augie.edu/~duffy/IRAreasChem201.pdf)

Beberapa contoh jenis PCBs yaitu m-chlorobifenyl dan 1,1-Biphenyl, 4,4-dichloro-

Biphenyl dapat dilihat pada gambar 5, 6, dan 7.

Gambar 5. Spektroskopi IR Bifenil

(Sumber : http://www.chemicalbook.com/SpectrumEN_92-52-4_IR1.htm)

C-H sp2

C6H6 Aromatic Rin

C6H5 -

C= C aromatic
http://faculty.augie.edu/~duffy/IRAreasChem201.pdfhttp://faculty.augie.edu/~duffy/IRAreasChem201.pdf


17/22



Gambar 6. Spektroskopi IR 1,1-Biphenyl, 4,4-dichloro-

(Sumber : http://webbook.nist.gov/chemistry)

Gambar 5.4. Spektroskopi IR m-Chlorobiphenyl

(Sumber : http://webbook.nist.gov/chemistry)

C-H sp2

C6H6 - disubstituted

C6H5 -

C6H5 -

C6H6 monosubstituted

C-H sp2

C= CC= C

C = C (aromatic)

C = C (aromatic)


18/22



7. Apakah kegunaan spektrum sidik jari dalam spektrum IR?J awab:

Spektrum infra merah mengandung banyak serapan yang berhubungan dengan

sistem vibrasi yang berinteraksi dalam suatu molekul memberikan pita-pita serapan

yang berkarakteristik dalam spektrumnya. Corak pita ini disebut sebagai daerah sidik

jari. Fungsi dari spektrum sidik jari ini adalah untuk mengidentifikasi spektrum

gelombang masing-masing senyawa dalam spektrum inframerah sehingga suatu

senyawa dapat diketahui gugus fungsinya.

Pada senyawa organik, ikatan karbon-karbon mempunyai penyerapan cahaya

yang terjadi pada gelombang dalam jangkauan yang luas didalam area sidik jari

sehingga sangat sulit untuk membedakan spektrum inframerahnya. Ikatan tunggal

karbon-oksigen juga mempunyai penyerapan dalam area sidik jari yang berkisar

antara 1000 - 1300cm tergantung pada molekul yang mempunyai ikatan tersebut.

Ikatan-ikatan lainnya dapat diketahui secara mudah dengan memperhatikan

penyerapan di luar area sidik jari. Ikatan C-H (dimana hidrogen tersebut menempel

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

sinar pada jangkauan sekitar 2853-2962 cm. Area sidik jari beberapa ikatan tertera

pada tabel (2).

Tabel 2. Spektrum Sidik Jari Beberapa Senyawa

(Sumber :http://www.chem-is-try.org/wp-content /pengantar/pengantarkimia-terjemah_img_131.jpg)
http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/pengantar/pengantarkimia-terjemah_img_131.jpghttp://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/pengantar/pengantarkimia-terjemah_img_131.jpg


19/22



B. Tugas II8. Apa rancangan anda bila hendak menganalisis polychlorinated biphenyls dengan

metoda spektroskopi inframerah?

J awab:

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penfsiran spektrum infra merah yaitu:

1. Spektrum harus terselesaikan dan intensitas cukup memadai2. Spektrum diperoleh dari senyawa murni3. Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga pita yang teramati sesuai dengan

frekuensi atau panjang gelombangnya. Kalibrasi dapat dilakukan dengan

menggunakan standar yang dapat diandalkan, seperti polistirena film.

4. Metode persiapan sampel harus ditentukan. Jika dalam bentuk larutan, makakonsentrasi larutan dan ketebalan sel harus ditunjukkan.

Tahap Kalibrasi dan Standarisasi

Kalibrasi spektrofotometer infra merah diperlukan untuk menyesuaikan antara skala

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

spektrofotometer. Untuk mengkalibrasi skala panjang gelombang atau bilangan

gelombang dapat digunakan kisi defraksi, tetapi cara ini sulit dilakukan kecuali olehteknisi yang telah berpengalaman. Cara lain untuk mengkalibrasi ialah dengan

menggunakan standar sekunder yaitu film polistirene. Spektrum dari polistirene digunakan

sebagai pembanding terhadap spektrum sampel yang diukur oleh alat yang sama. Jika ada

pergeseran-pergeseran pita serapan darispektrum sampel maka dapat dilakukan koreksi.

Pada spektrofotometer infra merah yang single beam perlu diperiksa spektrum udara. Uap

air dan CO2 di udara dapat memberikan puncak-puncak serapan yang sangat

tajam,sehingga dapat menimbulkan kesalahan interpretasi spektrum.

Bahan:

1. Sampel larutan yang mengandung PCBs2. Bahan-bahan yang diperlukan dalam preparasi sampelAlat berupa spektrofotometer dengan rincian sebagai berikut:

1. Sumber radiasi inframerah dapat berupa Nernst Glower, Globar, atau kawatnikrom.

2. Cuplikan dapat dilarutkan dalam pelarut seperti karbon tetraklorida, karbondisulfide atau kloroform


20/22



Larutan (biasanya 15 %) ditempatkan dalam sel larutan yang terdiri dari bahan

transparan. Sel yang kedua berisi pelarut murni ditempatkan pada berkas sinar

referensi, sehingga serapan daripelarut dapat dicanceldan spektrum yang dicatat

merupakan senyawanya sendiri. Meskipun demikian untuk meyakinkan bahwa

serapan dari pelarut tidak mengganggu spektrum dari cuplikan, maka sebaiknya

perlu dibuat spektrum dari pelarut yang digunakan untuk mengetahui serapan-

serapan yang diberikan.

3. Monokromator dapat digunakan prisma, grating, atau filter.4. Detektor dapat digunakan detektor thermophile atau bolometer.5. Rekorder yang mencatat sinyal dalam bentuk spektrum sidik jari.Langkah-Langkah:

1. Tahap Preparasi Sampel dan persiapan wadah sampel disesuaikan dengan wujudsampel yaitu padatan.

2. Penyusunan komponen-komponen spektrofotometer dengan urutan sebagaiberikut: sumber radiasi-wadah sampel-monokromator-detektor-rekorder

jika tidak digunakan spektrofotometer modern dengan komponen-komponen

yang telah diatur.

3.

Melakukan kalibrasi spektrofotometer sebelum melakukan analisis sampel.4. Radiasi inframerah ditembakkan dari sumber radiasi.5. Radiasi IR tersebut dilewatkan melalui sampel, dan jumlah energi yang diserap

oleh sampel per cm panjang gelombang akan dicatat.

6. Cahaya IR yang diinginkan akan dipilih oleh monokromator sebelum terkenasampel. 'Interferometer' digunakan untuk mengukur panjang gelombang semua

dalam satu waktu berjalan.

7. Detektor akan mendeteksi sinyal dari monokromator kemudian mengirimkansinyal tersebut ke rekorder.

8. Data akan diterjemahkan ke dalam grafik yang diplot sebagai transmisi vspanjang gelombang oleh rekorder.

9. Grafik dapat dibandingkan dengan referensi standar yang diketahui.

9. Apa rekomendasi yang anda berikan kepada Budiman tentang masalah polusi air

ini? Bila hasil analisis anda dari sampel air sungai yang diberikan Budimanmenunjukkan kadar PCB sebesar 0,01 mg/L ? Apakah air sungai ini layak minum?


21/22



J awab:

Analisis sampel menunjukkan bahwa kadar PCBs sebesar 0,01 mg/L, air ini sudah

tidak layak minum karena seperti yang sudah dikeluarkan oleh pemerintah dan

Kementrian Lingkungan Hidup bahwa batas kandungan PCBs dalam air sebesar 1000

ng/ L atau 0,001 mg/L (peraturan MNLH No.51, tahun 2004; 3) maka apabila lebih dari

batas ini dapat dikatakan air sungai sudah terkontaminasi oleh polutan PCBs dan air

tersebut tidak layak untuk diminum dan dikonsumsi.

Rekomendasi yang saya berikan tentang masalah polusi air ini adalah :

- Setelah pengidentifikasian mengenai senyawa tersebut dan dari data yang telahdidapat bahwa senyawa tersebut terkandung di dalam sungai maka sebaiknya

dilakukan penanggulangan untuk mengisolasi daerah tesebut sementara dari aktivitas

penduduk disekitarnya.

- Melaporkan hasil penemuan sampel kepada BAPEDAL serta mengeluarkan suratizin untuk menutup pabrik dan menghentikan sementara aktivitasnya terkait dengan

pemeriksaan kandungan limbah yang diproduksi pabrik tersebut.

- Memeriksa dan mengidentifikasi aliran limbah yang berasal dari pabrik, darimanasaja limbah itu berasal dan memeriksa proses pengolahan limbah dari pabrik tersebut

sehingga dapat diketahui sumber dari polutan yang mencemari air sungai.

- Setelah itu memperbaiki sistem pengolahan limbah dari pabrik, agar tidakmencemari sungai lagi dan memberi sanksi tegas kepada pengelola pabrik terkait

pertanggungjawaban atas terjadinya pencemaran dan kerugian oleh penduduk.

- Melakukan beberapa program untuk mengembalikan kulitas air sungai sepertisemula dengan mempartisipasikan penduduk setempat seperti PROKASIH (Program

Kali Bersih) serta Program Penilaian Peringkat Kinerja Perusahaan (Proper) untuk

tujuan pemantauan kualitas air dari sungai tersebut.

- Terakhir, melakukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut yang dimulai daristudi teknologi pengendalian pencemaran air (PPA) yang kemudian melaksanakan

pembangunan pilot plant instalasi pengolahan air limbah (IPAL)


22/22


M k l h Ki i A litik | 22

DAFTAR PUSTAKA

Duinker, J.C and M.TH .J.Hillebrand. 1978. Minimizing Black Values in Chlorinated

Hydrocarbon Analysis .New York : Springer-Verlag Berlin Heidelberg

Fessenden, J Ralph & Joan S Fessenden. 1989. Kimia Organik Jilid 2 (Ed.3). Jakarta :

Penerbit Erlangga

Harvey, David.2000.Modern Anayitical Chemistry,USA : Mc Graw Hill

Hutzinger,O,Safe ,S., dan Zitko. V. 1974. The Chemistry of PCBs. Florida : CRC Press

Khopkar, S.H. 1990.Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press.

Sumar, Hendayana. 1994.Kimia Analitik Instrumen Edisi Kesatu.Semarang: IKIP Semarang

Press.

Skoog, Douglas A., West, Donald M., Holler, F. James. 1996. Fundamentals of Analytical

Chemistry Seventh Edition. United States: Saunders College Publishing.

Underwood, A.L., Day, R.A. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keenam. Jakarta:

Erlangga.

Documents

Makalah Kelompok Pemicu 4: Kimia Analitik 2011