MAKALAH KIMIA ANALISIS II

SPEKTROFOTOMETRI NUCLEAR MAGNETIC

RESONANCE ( NMR )

DOSEN PENGAMPU : BAMBANG WIJIANTO M.Sc.,Apt

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK : III (TIGA)

ANGGOTA : 1. WAHYU ELIZA (I21111001)

2. TUTUT RAHMAWATI (I21111009)

3. SRI MULYANA (I21111012)

4. SRI RAHAYU (I21111014)

5. ILHAM ISWAHYUDI (I21111029)

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2012

CP : WAHYU ELIZA (0857 5071 1201)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat karunia-Nya penulis

mampu menyelesaikan makalah dengan judul spektrofotometri nuclear magnetic

resonance (nmr)

Makalah ini merupakan tugas mata kuliah Kimia analitik II. Melalui makalah

yang berjudul spektrofotometri nuclear magnetic resonance (nmr) ini yang diharapkan

dapat menunjang nilai penulis di dalam mata kuliah Kimia analitik II. Selain itu,

dengan hadirnya makalah ini dapat memberikan informasi yang dapat menjadi

pengetahuan baru bagi pembacanya.

Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak

bambang wijianto M.Sc.,Apt. selaku dosen pengampu serta kepada seluruh pihak yang

terlibat di dalam penulisan makalah ini.

Penulis menyadari bahwa, masih banyak kesalahan dan kekurangan di dalam

penulisan makalah ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang

konstruktif untuk kesempurnaan makalah ini di masa yang akan datang. Semoga

makalah ini dapat bermanfaat.

Pontianak, 01 Oktober 2012

Penulis

i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

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

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Tujuan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3 Rumusan Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Sejarah Spektrofotometri Rensonansi Inti Magnetik (NMR) . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2 Pengertian Spektrofotometri Resonansi Inti Magnetik (NMR). .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.3 Jenis-jenis Spektrofotometri Rensonansi Inti Magnetik (NMR) .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.4 Kegunaan Spektrofotometri NMR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2.5 Instrumen Spektrofotometri NMR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2.6 Cara Kerja Spektrofotometri NMR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.7 Prinsip Kerja Spektrofotometri NMR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

2.8 Aplikasi Spektrofotometri NMR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

ii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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. 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. 

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. Ini sangat penting untuk

menduga bagian dari spektrum NMR yang mengandung informasi tentang lingkungan

masing-masing atom hidrogen dan struktur dari komponen yang dipelajari. Informasi

ketiga bahwa sebuah spektrum NMR menentukan perbandingan luas/daerah pita yang

berbeda, ini menjelaskan jumlah atom hidrogen yang relatif yang keluar pada masing-

masing posisi pada molekul yang diperoleh. Perbandingan ini petunjuk/bukti langsung

struktur dari struktur molekul dan harus mutlak sesuai untuk beberapa struktur yang

diusulkan sebelum struktur tersebut kemungkinan dipertimbangkan benar. 

Struktur kompleks pita-pita dapat mengandung informasi tentang jarak yang

memisahkan beberapa atom hidrogen yang melewati ikatan kovalen dan penyusun

spasial atom hidrogen yang melekat pada molekul, termasuk struktur dasarnya. Struktur

dasar menunjukkan pembungkusan atau penggabungan molekul yang memiliki ikatan

yang panjang, seperti struktur spiral DNA. Struktur kompleks pita NMR pada mulanya

spin coupling diantara beberapa atom hidrogen. Penggabungan ini merupakan

1

perputaran fungsi jarak melintasi ikatan dan geometri molekul. Dalam kasus molekul

kecil, pita yang kompleks mungkin disimulasikan tepat dengan perhitungan mekanika

kuantum atau didekati menggunakan mekanika kuantum yang sesuai dengan aturan.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang diataspenulis dapat merumuskan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimanakah teori dasar serta prinsip kerja spektrofotometri nuclear magnetic

resonance (nmr)?

2. Apa sajakah kegunaan spektrofotometri nuclear magnetic resonance (nmr)?

3. Bagaimana penerapan atau aplikasi spektrofotometri nuclear magnetic resonance

(nmr) dalam berbagai bidang ilmu?

1.3 Tujuan

1. Mengetahaui prinsip kerja spektrofotometri nuclear magnetic resonance (nmr).

2. Mengetahui penggunaan spektrofotometri nuclear magnetic resonance (nmr).

3. Mengetahui penerapan atau aplikasi spektrofotometri nuclear magnetic resonance

(nmr) dalam berbagai bidang ilmu.

2

BAB II

PEMBAHASAN

1.1. Sejarah Spektrofotometri Rensonansi Inti Magnetik (NMR)

Sebelum era 1950 para ilmuwan khususnya yang berkecimpung dalam bidang

kimia organik mersakan kurang puas terhadap apa yang telah dicapai dalam analisis

instrumental. Kekurangpuasan mereka terutama dari segi analisis kuantitatif, penentuan

struktur dan gugus hidrokarbon yang dirasa banyak memberikan informasi.

Pada waktu itu dirasa perlu menambah anggota teknik spektroskopi untuk tujuan lebih

banyak memberikan informasi gugus hidrokarbon dalam molekul. Dua orang ilmuwan

dari USA pada tahun 1951 yaitu Felix Bloch dan Edwardo M. Purcell (dari Harvard

university) menemukan bahwa inti atom terorientasi terhadap medan magnet.

Selanjutnya menurut Bloch dan Purcell setiap proton di dalam molekul yang sifat

kimianya berbeda akan memberikan garis-garis resonansi orientasi magnet yang

diberikan berbeda.

Bertolak dari penemuan ini lahirlah metode baru sebagai anggota baru teknik

soektroskopi yang diberi nama “Nuclear Magnetic Resonance (NMR)”.

Para ilmuwan di Indonesia mempopulerkan metode ini dengan nama spektrofotometer

Resonansi Magnet Inti (RMI). Spektrofotometri RMI sangat penting artinya dalam

analisis kualitatif, khususnya dalam penentuan struktur molekul zat organik. Spektrum

RMI akan mampu menjawab beberapa pertanyaan yang berkaitan dengan inti atom

yang spesifik seperti:

Gugus apa yang dihadapi?

Di mana lokasinya gugus tersebut dalam molekul?

Beberapa jumlah gugus tersebut dalam molekul?

Siapa dan dimana gugus tetangganya?

Bagaimana hubungan gugus tersebut dengan tetangganya?

Hasil spektoskopi RMI seringkali merupakan penegasan urutan gugus atau susunan

atom dalam satu molekul yang menyeluruh.

3

1.2. Pengertian Spektrofotometri Resonansi Inti Magnetik (NMR)

Spektrofotometer resonansi inti magnetik adalah suatu instrumen yang

menganalisa suatu sampel berdasarkan interaksi inti atom yang berputar di dalam

medan magnet dengan radiasi gelombang radio, sehingga menyebabkan magnet inti

beresonansi pada frekuensi yang bervariasi antara 4-600 MHz atau panjang gelombang

75-0,5 m.

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. Spektroskopi NMR

merupakan alat yang dikembangkan dalam biologi structural. Spektroskopi resonansi

magnet inti seringkali disingkat NMR termasuk ke dalam spektroskopi absorpsi seperti

halnya dengan spektroskopi infra merah atau spektroskpoi ultra violet. Dasar dari

spektroskopi NMR adalah absorpsi radiasi elektromagnetik dengan frekuensi radio oleh inti

atom. Frekuensi radio yang digunakan berkisar dari 0,1 sampai dengan 100 MHz. Bahkan,

baru-baru ini ada spektrometer NMR yang menggunakan radio frekuensi sampai 500 MHz.

Inti proton (atom hidrogen) dan karbon (karbon 13) mempunyai sifat-sifat magnet. Bila

suatu senyawa mengandung hidrogen atau karbon diletakkan dalam bidang magnet yang

sangat kuat dan diradiasi dengan radiasi elektromagnetik maka inti atom hidrogen dan

karbon dari senyawa tersebut akan menyerap energi melalui suatu proses absorpsi yang

dikenal dengan resonansi magnetik. Absorpsi radiasi terjadi bila kekuatan medan magnet

sesuai dengan frekuensi radiasi elektromagnetik.

Proton tunggal 1H adalah isotop yang paling penting dalam hydrogen. Isotop ini

melimpah hampir 100% dan jaringan hewan mengandung 80% air. 1H memproses momen

magnetik yang besar dari nuclei yang penting secara biologi. Ketika pada medan magnet

konstan, frekuensi NMR dari nuclei hanya bergantung pada momen magnetnya, frekuemsi

1H paling tinggi pada spekrometer yang sama. Sebagai contoh, pada spekrometer 360 MHz

untuk 1H, frekuensi untuk 31P adalah 145,76 MHz dan untuk 13C adalah sekitar 90 MHz. 

13C adalah isotop karbon yang dapat digunakan untuk NMR. Dialam ada hanya 1,1%.

Oleh karena itu, spektrum 13C yang diperoleh membutuhkan banyak waktu. Disamping itu

spektrum 13C lebarnya adalah 200 ppm, yang identifikasinya mudah diperoleh pada

metabolisme jaringan. Sensitiftas spektroskopi 13C dapat ditingkatkan dengan spektroskopi

proton-observed carbon-edited.

4

1.3. Jenis-jenis Spektrofotometri Rensonansi Inti Magnetik (NMR)

1. NMR 1H

Mengukur inti proton (1H)

Menentukan letak dan jumlah proton dalam senyawa

Spektroskopi NMR proton merupakan sarana untuk menentukan stuktur senyawa

organic dengan mengukur momen magnet atom hydrogen. Pada kebanyakan

senyawa, atom hydrogen terikat pada gugus yang berlainan ( seperti –CH2-, -CH3-, -

CHO, -NH2, -CHOH- ) dan spektum NMR proton merupakan rekaman sejumlah

atom hydrogen yang berada dalam lingkungan yang berlainan. Spektum ini tidak

dapat memberikan keterangan langsung mengenai sifat kerangka karbon molekul

sehingga diperlukan spektum NMR C-13.

Larutan cuplikan dalam dalam pelarut lembam ditempatkan diantara kutub magnet

yang kuat, dan proton mengalami geser kimia yang berlainan sesuai dengan

lingkungan molekulnya di dalam molekul. Ini diukur dalam radar NMR, biasanya

tetrametilsilan ( TMS ), yaitu senyawa lembam yang ditambahkan ke dalam larutan

cuplikan tanpa ada kjemungkinan terjadinya reaksi kimia.

Adapun pelarut yang biasanya digunakan yaitu karbontetraklorida,

deuterokloroform, deuteriumoksida, deuteroaseton, atau dimetilsulfoksida

terdeuterasi.

Spektoskopi NMR dapat digui\nakan sebagai alat sidik jari.dan juga memberikan

keterangan tentang jumlah setian tipe hydrogen. Ia juga memnerikan keterangan

tentang sifat lingkungan dari setiap atom hydrogen tersebut.

Kegunaan yang besar dari resonansi magnet inti adalah karena tidak setiap proton

dalam molekul beresonansi pada frekwensi yang identik sama. Ini disebabkan oleh

kenyataan bahwa berbagai proton dalam molekul dikelilingielektron dan

menunjukan sedikit perbedaan lingkungan elektronik dari 1 proton ke proton

lainnya. Proton-proton dilindungi oleh electron-elektron disekelilingnya.

Spectrum NMR tidak hanya dapat membedakan beberapa banyak proton yang

berbeda dalam molekul, teteapi ia juga mengungkapkan berapa banyak setiap tipe

proton berbeda yang terkandung dalam molekulnya.

5

Langkah-langkah menginterpretasikan spekta NMR :

1. jumlah sinyal, yang menerangkan tentang adanya beberapa macam perbedaan

dari proton-proton yang terdapat dalam molekul

2. kedudukan sinyal, yang menerangkan sesuatu tentang lingkungan elektronik

dari setiap macam proton.

3. Intensitas sinyal, yang menerangkan tentang berapa banyak proton dari setiap

macxam proton yang ada.

4. Pemecahan ( splinting ) dari sebuah sinyal menjadi beberapa puncak, yang

menerangkan tentang lingkungan dari sebuah proton dengan lainnya.

Pada spectrum H-NMR dalam elusidasi struktur perlu diperhatikan :

1. Luas di bawah puncak yang biasanya dinyatakan dengan intergrasi untuk

melihat perbandingan jumlah proton pada masing-masing puncak.

2. Terjadinya spin-spin splinting yang mengikuti segitiga pascal. Interaksi antara

ikatan electron yang mempunyai kencerungan berpasangan spin dari electron

dengan electron lainnya pada proton yang berdekatan.

3. Geseran kimia (chemical shift), yaitu kedudukan proton dalam spektum

tersebut.

2. NMR 13C

Kelebihan NMR 13C dibandingkan NMR 1H, yaitu:

a. memberi informasi tentang susunan atom C dalam suatu molekul.

b. dapat mengamati puncak resonansi tiap atom karbon senyawa organik dengan

BM 200-400.

c. Tidak ada pengaruh atom-atom karbon yang sama terhadap puncak spektrum

karena jumlahnya sedikit dalam molekul.

d. Pengaruh proton terhadap puncak spektrum C-13 dapat dihilangkan

Kelemahan NMR 13C :

a. Kelimpahan NMR 13C di alam sedikit.

b. Desain instrumen NMR 13C sangat rumit.

c. Umumnya digunakan untuk menganalisis senyawa organik.

Sinyal dari atom C13 dalam alat NMR dapat dideteksi karena adanya sejumlah kecil

atom karbon C-13 bersama-sama C-12. momen magnet yang dihasilkan oleh 13C

6

lebih kecil, bila dibandingkan dengan momen magnet proton, berarti sinyalnya

jauh lebih lemah.

Pelarut yang biasanya digunakan serupa dengan NMR proton, tetapi jangka

resonansi C jauh lebih besar. Sehingga spektum NMR-13C jauh lebih teresolusi,

umumnya setiap karbon dalam molekul dapat ditetapkan sinyalnya. Sama halnya

seperti pada NMR proton, atom karbon penyulihannya berlainan akan

menunjukkan geseran dalam jangka yang khas. Spectrum NMR 13C pada

hakikatnya merupakan pelengkap NMR proton.

Pada spectrum C-NMR dalam elusidasi struktur perlu diperhatikan :

1. Luas di bawah puncak yang biasanya dinyatakan dengan intergrasi untuk

melihat perbandingan jumlah carbon yang ekuivalen secara magnetic pada

masing-masing puncak..

2. Terjadinya spin-spin splinting yang mengikuti segitiga pascal. Interaksi

antara ikatan electron yang mempunyai kencerungan berpasangan spin dari

electron dengan electron lainnya pada proton yang diikat. Spin-spin slinting

ini sering dihilangkan dengan cara di dekloping guna menghindari puncak-

puncak yang tumpang tindih.

3. Geseran kimia (chemical shift), yaitu kedudukan karbon dalam spektum

tersebut. Ini juga menggambarkan letak dan kedudukan karbon dalam

molekul.

3. NMR 19F

Mempunyai bilangan kuantum spin ½ dan momen magnet 2,6285 magneton inti.

Frekuensi resonansi F-19 pada 14,092G adalah 56,4MHz.

Berguna untuk senyawa-senyawa organik fluor.

4. NMR 31P

Mempunyai bilangan spin ½ 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.

7

1.4. Kegunaan Spektrofotometri NMR

Banyak informasi yang dapat diperoleh dari spektra NMR. Pada umumnya

metode ini berguna sekali untuk mengidentifikasi struktur senyawa atau rumus bangun

molekul senyawa organik. Meskipun Spektroskopi Infra Merah juga dapat digunakan

untuk tujuan tersebut, analisis spektra NMR mampu memberikan informasi yang lebih

lengkap.

Dampak spektroskopi NMR pada senyawa bahan alam sangat penting. Ini

dapat digunakan untuk mempelajari campuran analisis, untuk memahami efek dinamis

seperti perubahan pada suhu dan mekanisme reaksi, dan merupakan instrumen tak

ternilai untuk memahami struktur dan fungsi asam nukleat dan protein. Teknik ini dapat

digunakan untuk berbagai variasi sampel, dalam bentuk padat atau pun larutan.

1.5. Instrumen Spektrofotometri NMR

Instrumen NMR terdiri atas komponen-komponen utama berikut:

a. Magnet

Sensitivitas dan resolusi dari Spektrometer NMR tergantung pada kekuatan

dan kualitas magnetnya. Dengan bertambahnya kekuatan medan magnet, sensitivitas

dan resolusi akan bertambah pula. Terdapat tiga jenis magnet dalam Spektrometer

NMR yaitu magnet pokok, elektromagnet, dan magnet “superconducting”.

b. Tempat Sampel dan Probe Sampel

Biasanya tempat sampel berupa tabung berbentuk silinder dengan diameter

luar 5 mm dan berisi sekitar 0,4 ml cairan. Dapat juga digunakan tabung mikro

untuk sampel yang mempunyai volume lebih kecil. Tempat sampel terletak di antara

dua kutub magnet. Agar terkena medan magnet yang merata, sampel diputar pada

sumbunya.

Probe sampel NMR merupakan sebuah alat untuk menempatkan dengan tepat

tempat sampel di medan magnet. Probe sampel tidak hanya terdiri dari tempat

sampel tapi juga kumparan generator FR, kumparan osilator FR dan kumparan

detektor FR.

c. Generator FR

Pada celah magnet terdapat sepasang kumparan diletakkan paralel terhadap

magnet dan dihubungkan dengan generator frekuensi radio (FR) misalnya 60 MHz.

8

Kumparan ini akan memberikan radiasi elektromagnetik yang digunakan untuk

mengubah orientasi perputaran proton.

Dengan mengubah arus searah melalui kumparan ini, kekuatan medan magnet

dapat berubah beberapa ratus miligauss. Umumnya kekuatan medan magnet berubah

secara otomatis terhadap waktu dan perubahannya linier dengan gerakan kertas

rekorder.

d. Osilator FR

Signal dari osilator FR masuk ke dalam sepasang kumparan yang letaknya

tegak lurus dengan medan magnet. Osilator digunakan dengan frekuensi tertentu

misalnya 60, 90, atau 100 MHz. Pada spektrometer NMR resolusi tinggi, frekuensi

harus konstan. Output dari osilator FR lebih kecil dari 1 watt dan harus tetap konstan

sampai 1% selama jangka waktu tertentu.

e. Detektor FR

Tegak lurus dengan kumparan osilator FR adalah kumparan detektor FR. Bila

radiasi diserap maka putaran inti akan menghasilkan signal dengan frekuensi radio

(FR) pada kumparan detektor FR. Signal FR yang dihasilkan biasanya kecil dan

harus diperkuat dengan faktor 105 atau lebih sebelum dicatat atau direkam pada

rekorder.

f. Amplifier

Berfungsi sebagai penguat sinyal listrik, karena sinyal yang diterima detektor

sangat kecil, umumnya perbesarannya mencapai 105 kali.

g. Rekorder

Respon yang dihasilkan pada detektor dicatat atau direkam sebagai signal

resonansi atau puncak. Kertas rekorder bergerak dari kiri ke kanan sesuai dengan

kenaikan kekuatan medan magnet.

1.6. Cara Kerja Spektrofotometri NMR

NMR bekerja secara spesifik sesuai dengan inti atom yang dipakai. Jenis

radiasi yang dipakai pada pengukuran NMR adalah radiasi frekuensi radio. Adapun

cara kerjanya adalah :

a. Larutan cuplikan dimasukkan ke dalam tabung berputar dalam medan magnet,

9

b. Lalu sejumlah radiasi pada frekuensi radio dipancarkan ke sel yang berputar

dalammedan magnet,

c. Proton dalam senyawa akan beresonansi sambil memancarkan sejumlah energi

frekuensi radio,

d. Energi yang dipancarkan tersebut diterima oleh penerima frekuensi radio

Selanjutnya energi frekuensi radio diterima oleh detektor, yang kemudian

mengamplifikasi dan mengubahnya menjadi besaran terukur.

e. Hasil pengukuran NMR proton berupa spektra NMR proton dimana garis vertikal

menunjukkan serapan sedangkan garis horizontal menunjukkan pergeseran kimia

(δ, ppm),

1.7. Prinsip Kerja Spektrofotometri NMR

Metode spektroskopi jenis ini didasarkan pada penyerapan energi oleh partikel

yang sedang berputar di dalam medan magnet yang kuat. 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 diukur.

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

Di dalam medan magnet, inti aktif NMR (misalnya 1H atau 13C) menyerap

pada frekuensi karakteristik suatu isotop. Frekuensi resonansi, energi absorpsi dan

intensitas sinyal berbanding lurus dengan kekuatan medan magnet. Sebagai contoh,

pada medan magnet 21 tesla, proton beresonansi pada 900 MHz. nilai magnet 21 T

dianggap setara dengan magnet 900 MHZ, meskipun inti yang berbeda beresonansi

pada frekuensi yang berbeda.

Di Medan magnet bumi, inti yang sama beresonansi pada frekuensi audio.

Fenomena ini dimanfaatkan oleh spektrometer NMR medan bumi, yang lebih murah

dan mudah dibawa. Instrumen ini biasa digunakan untuk keperluan kerja lapangan dan

pengajaran.

10

Spektroskopi NMR mengandung muatan listrik yang pejal dan rumit, dimana

kita harus menentukan elemen dasar. Kita harus ingat bahwa kita berhubunagn dengan

intense magnetic field ( lading magnet yang kuat ) yang dibutuhkan sangat besar, suplai

tenaga dengan control yang teliti, dan ketelitian control frekuensi.

Di tahun 1924, Pauli menduga bahwa inti atom mempunyai sifat spin dan

momen magnetic. Bila inti diletakan dalam medan magnet, tigkat-tinakat energinya

akan terurai. Bloch dan Purcell menunjukkan bahwa inti mengabsorpsi radiasi

elektromagnetik pada medan magnet yang lebih kuat karena tingkat energi

menginduksi gaya magnet.

Setiap inti dikelilingi oleh awan elektro yang selalu bergerak . pada pengaruh

medan magnet, electron ini dipaksa bersirkulasi sedemikian rupa dalam usaha melawan

medan magnet ini. Akibatnya, ini seakan-akan mendapat efek perlindungan

( shielding ) terhadap medan magnet luar. Dengan kata lain kuat medan atau frekwensi

medan magnet harus ditambah agar inti dapat mengalami resonansi. Caranya yaitu

dengan mengatur medan magnet melalui aliran arus searah yang akan menghasilkan

sapuan ( sweeping ) pada periode yang sempit. Banyaknya medan tiang ditambahkan

dapat dikonversikan menjadi frekwensinya yang ekuivalen.

Nilai pergeeran kimia tergantung pada lingkungan kimia suatu proton, sedang

lingkungan lingkungan kimia suatu proton tergantung pada besar kecilnya efek

perlindungan oleh electron-elektron di lingkunagn proton tersebut. Pergeseran kimia

diukur dalam besaran medan atau frekwensi. Perbandingan perubahan frekwensi yang

diperlukan terhadap frekwnsi standar, dinyatakan dalam δ ppm. Standar yang

digunakan adalah zat yang protonnya mempunyai perlindungan sebesar mungkin untuk

memudahkan perbandingan.

Makin besar nilai δ, makin besar medan yang diperlukan untuk

mengkompensasikannya agar terjadi resonansi. Harga δ dipengaruhi juga, diantaranya

pelarut dan adanya jembatan hydrogen.

Pergeseran kimia digunakan untuk identifikasi gugus fungsi dan dapat

digunakan sebagai penolong untuk menentukan letak suatu gugus dalam penentuan

stuktur molekul.

11

1.8. Aplikasi Spektrofotometri NMR

1. Bidang Kedokteran.

Spektroskopi NMR merupakan alat yang dikembangkan dalam biologi

struktural. NMR manjadi sebuah teknik alternatif selain kristalografi X-Ray, untuk

memperoleh informasi struktur dan resolusi dinamik atomik dan studi interaksi

molekuler dari makromolekul biologi pada kondisi larutan secara fisiologi. Usaha

sangat penting untuk memperluas aplikasi NMR untuk sistem molekul yang lebih

besar, karena jumlah yang lebih besar secara biologi dibutuhkan kompleks

makromolekul dan makromolekuler yang memiliki massa molekuler melebihi

range yang sacara prakis digunakan untuk spektroskopi NMR konvensional dalam

larutan. Peningkatan ukuran ini memberikan batasan, contohnya, penentuan

struktur protein yang tidak dapat dikristalkan, termasuk membran protein integral,

penelitian interaksi molekuler melibatkan molekul besar dan penghimpunan

makromolekuler, dan penentuan struktur dari oligonukleotida yang lebih besar dan

kompleks dengan protein.

2. Bidang Biologi Molekuler

Untuk protein dan protein komplek dengan massa molekuler sekitar 25-30

kDa kualitas spektra menurun dengan cepat membatasi mayor A ketika bekerja

dengan makromolekul besar yang berasal dari kecepatan relaksasi tinggi signal

NMR, menyebabkan garis tajam yang melebar, yang berpindah menuju resolusi

spektra yang lebih sedikit dan perbandingan signal-to-noise yang rendah. Banyak

peningkatan kualitas spektra NMR dari biologi makromolekuler dengan massa

molekuler sekitar diatas 25 kDa dapat diperoleh dengan deuterasi, teknik yang

telah dipakai dalam biologi NMR selama lebih dari 30 tahun. Dikombinasikan

dengan label 15N dan 13C, label 2H mengalami pemulihan yang sangat

mengesankan sekitar 10 tahun yang lalu dan telah menjadi alat yang paling penting

untuk menentukan struktur yang lebih besar dalam larutan. 

3. Studi Larutan NMR pada Protein Membran

Protein membran berperan pada beberapa fungsi fisiologi yang penting, dan

dalam membentuk kunci target obat-obatan. Studi struktural protein membran oleh

X-ray crystallography atau oleh NMR spektrokopi lebih sulit dari pada untuk

protein yang dapat dilarutkan. Karena sistem membran yang nyata terlalu besar

12

untuk diteliti dengan ekperimen larutan NMR, protein membran sering diencerkan

dalam detergen micelles. Dari system micellar, spektra dapat diperoleh

menggunakan TROSY (Transverse Relaxation-Optimized Spectroscopy).

Membran protein dalam detergen/lemak micelles menghasilkan sedikit resonansi

NMR dan signal overlap berkurang daripada protein globular dari massa molekuler

yang sama. Walaupun molekul detergen dapat menunjukkan fraksi yang besar dari

keseluruhan massa yang besar dari pencampuran micelles, pelabelan isotop yang

sesuai seperti tanda 13C, 15N dari protein dan atau menggunakan detergen

deuterasi, memastikan bahwa signal NMR protein dapat dideteksi dengan besar

atau tanpa interferensi dari signal molekul detergen.

NMR pada biologi melekuler dilakukan pada sample dalam bentuk larutan yang

terlebih dahulu dilakukan pemurnian atau ekstraksi. Dengan NMR dapat diketahui

struktur molekulernya dan perubahan yang terjadi ketika mendapat ganguan dari

luar (rangsangan, penyakit atau penambahan zat lain) .

13

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Spektrofotometer resonansi inti magnetik adalah suatu instrumen yang

menganalisa suatu sampel berdasarkan interaksi inti atom yang berputar di dalam

medan magnet dengan radiasi gelombang radio, sehingga menyebabkan magnet

inti beresonansi pada frekuensi yang bervariasi antara 4-600 MHz atau panjang

gelombang 75-0,5 m.

2. Spektrofotometri rensonansi inti magnetik terdiri dari beberapa jenis yaitu NMR 1H, NMR 13C, NMR 19F dan NMR 31P.

3. Spektrofotometri resonansi inti magnetik berguna untuk mengidentifikasi struktur

senyawa atau rumus bangun molekul senyawa organik. Meskipun Spektroskopi

Infra Merah juga dapat digunakan untuk tujuan tersebut, analisis spektra NMR

mampu memberikan informasi yang lebih lengkap.

14

DAFTAR PUSTAKA

Bassett, J., R.C. Denney, G.H. Jeffery, dan J. Mendham, 1994, Kimia Analisis Kuantitatif

Anorganik, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta.

Hart. 2003. Organical Chemistry. United States : Mac Graw Hill.

Keenan R. 1992. Kimia untuk Universitas. Jakarta : Erlangga.

Khopkar S. 2007. Konsep Dasar kimia Analitik. Jakarta : UI Press.

Rohman. 2007. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta : Pustaka Pelajar.

15