View
265
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
1/14
LAPORAN PRAKTIKUM
PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA ORGANIK
(PSO)
DISUSUN OLEH
KELOMPOK 1
ANDHINA RIZKYA SATRIANI (G1C 011 002)
ELSY RINOVARI (G1C 011 012)
HARYANTI PATMALA (G1C 011 015)
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS MATARAM
2014
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
2/14
PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA ORGANIK
A. PELAKSANAAN PRAKTIKUM1. Tujuan Praktikum
Menentukan struktur senyawa organik dari suatu sampel menggunakan alat instrumen,
yaitu spektrofotometer UV-Vis, GC-MS, IR, dan NMR.
2. Hari, Tanggal PraktikumRabu, 14 Mei dan 21 Mei 2014
3. Tempat PraktikumLaboratoium Kimia Dasar dan Laboratorium Kimia Analitik, Fakultas MIPA,
Universitas Mataram.
B. LANDASAN TEORISpektrofotometri UV-VIS merupakan gabungan antara spektrofotometri UV dan
Visible. Menggunakan dua buah sumber cahaya berbeda, sumber cahaya UV dan sumber
cahaya visible. Meskipun untuk alat yang lebih canggih sudah menggunakan hanya satu
sumber sinar sebagai sumber UV dan Vis, yaitu photodiode yang dilengkapi denganmonokromator. Untuk sistem spektrofotometri, UV-Vis paling banyak tersedia dan paling
populer digunakan. Kemudahan metode ini adalah dapat digunakan baik untuk sample
berwarna juga untuk sample tak berwarna (Sastrohamidjojo, 2001: 9).
Semua molekul dapat mengabsorpsi radiasi dalam daerah UV, nampak karena mereka
mengandung elektron, baik sekutu maupun menyendiri, yang dapat dieksitasikan ke
tingkat energi yang lebih tinggi. Panjang gelombang dimana absorpsi itu terjadi,
bergantung pada berapa kuat elektron itu terikat dalam molekul itu. Elektron dalam suatuikatan kovalen tunggal terikat dengan kuat dan diperlukan radiasi berenergi tinggi atau
panjang gelombang pendek untuk eksitasinya. Misalnya alkana yang mengandung hanya
ikatan tunggal C-H dan C-C tak menunjukkan absorpsi di atas 160 nm (Underwood,
2002 : 388).
Spektrometer massa adalah suatu instrumen yang dapat menyeleksi molekul-molekul
gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya. Teknik ini tidak dapat dilakukan dengan
spektroskopi, akan tetapi nama spektroskopi dipilih disebabkan persamaannya dengan
pencatat fotografi dan spektrum garis optik. Umumnya spektrum massa diperoleh dengan
mengubah senyawa suatu sampel menjadi ion-ion yang bergerak cepat yang dipisahkan
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
3/14
berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e). proses ionisasi menghasilkan
partikel-partikel bermuatan positif, di mana massa yang terdistribusi adalah spesifik
terhadap senyawa induk. Selain untuk penentuan struktur molekul, spektrum massa
dipakai untuk penentuan analisis kuantitatif. Biasanya sampel ditembaki dengan berkas
elektron yang menghasilkan suatu ion molekul atau fragmen ionik. Fragmen-fragmen
bermuatan ini dapat dipisahkan menurut massanya (Khopkar, 2010: 403).
Spektra infra merah dihasilkan dari transisi antara keadaan energi vibrasi terkuantisasi.
Vibrasi molekul dapat bervariasi dari gerakan berpasang sederhana dua atom dari suatu
molekul diatomik sampai gerakan tiap atom dalam molekul polifungsional besar yang
jauh lebih kompleks. Tiap molekul memiliki mode vibrasi yang sedikit berbeda dari
molekul lain (dengan pengecualian enansiomer). Maka, spektrum infra merah dari
molekul adalah unik dan dapat digunakan untuk mengidentifikasi molekul tersebut
(Griffiths dan Haseth, 2007: 3, 5).
Dalam spektrum inframerah ke kiri kira-kira antara 1400-1500 cm-1 disebut daerah
gugus fungsi. Bagian dari spektrum ini menunjukkan absorpsi yang timbul karena ikatan
dan gugus. Kebanyakan puncak absorpsi dalam daerah spektrum ini dengan mudah
dikenal berasal dari gugus fungsi yang khas. Daerah spektrum inframerah ke kananyaitu
1400-1500 cm-1
dinamakan daerah sidik jari. Absorpsi dari bermacam-macam perubahan
ini menjadi kompleks dan umumnya sukar merunduk, menyebabkan daerah spektrum ini
menjadi kompleks dan umumnya sukar diartikan. Akan tetapi, kita dapat mengenal suatu
senyawa dengan menbandingkan spektrum tersebut dengan spektrum senyawa yang sudah
diketahui yang ada dalam buku-buku di perpustakaan. Apabila ternyata spektrum yang tak
dikenal tersebut mempunyai pola yang sama baik dalam daerah gugus fungsi maupun
dalam daerah sidik jari, berarti senyawa tersebut sejenis (Fessenden, 2010: 575).
Dalam NMR, sampel yang akan diselidiki diletakkan pada tempat yang memilikiradiasi elektromagnetik dan medan magnet. Radiasi elektromagnetik dijaga agar frekuensi
yang tetap sedangkan kekuatan medan magnet diubah-ubah. Pada kekuatan medan magnet
tertentu, energi yang dibutuhkan untuk membalik proton akan sama dengan energi
radiasi. Pada titik inilah terjadi serapan energi dan sebuah sinyal dapat diamati dan
direkam pada pelacakan NMR. Lacakan NMR adalah gambaran yang menghubungkan
absorbsi radiasi (sumbu-y) terhadap medan magnet (sumbu-x). Empat aspek penting suatu
lacakan NMR adalah sebagai berikut (Bresnick, 2003:103) :
1. Jumlah sinyal memberi informasi mengenai banyaknya jenis proton yang berbedayang terdapat pada molekul.
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
4/14
2. Posisi sinyal menjelaskan tentang lingkungan elektronik setiap proton.3. Intensitas sinyal mengungkap stiap jenis proton.4. Pemecahan splitting sinyal menjadi beberapa puncak menjelaskan tentang
lingkungan proton, dalam hubungannya dengan proton lain yang berdekatan.
C. ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM1. Alat-alat Praktikum
a. Botol vialb. Pipet tetesc. Spatulad. Spektrofotometer UV-Vise. FT-IRf. GC-MS?
2. Bahan-bahan Praktikuma. Sampel
b. Metanol
D. PROSEDUR KERJASampel (padatan)
Dimasukkan kedalambotol vial
Dilarutkan denganmetanol
Diuji denganspektrofotometer
Spektrofotometer
NMR
Spektrofotometer
GC-MS
Spektrofotometer
UV-Vis
Dibuat pelet
Diuji denganspektrofotometer
Spektrofotometer
IR
Hasil
Hasil
Hasil Hasil
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
5/14
E. HASIL PENGAMATAN1. Spektrovotometer UV-Vis
Panjang gelombang (nm) Absorbansi
378 0,008437
379 0,008632
380 0,009263
381 0,009001
382 0,008975
383 0,008793
384 0,008897
385 0,008298
386 0,008202
387 0,007843
2. Spektrofotometer GC-MS
3. Spektrofotometer IR
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
6/14
4. Spektrofotometer NMR
F. ANALISIS DATA1. Spektrofotometer UV-Vis
Dari tabel hasil pengamatan sepuluh panjang gelombang diatas didapatkan grafik
serapan pada UV-Vis sebagai berikut :
0.007
0.0075
0.008
0.0085
0.009
0.0095
378 379 380 381 382 383 384 385 386 387
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
7/14
Dari spektrum UV disats dapat dilihat bahwa serapan yang terjadi terdapat
pada panjang gelombang diatas 200 nm yaitu 378-387 nm dengan absorbansi 0,00926
A. Hal ini menunjukkan adanya ikatan rangkap terkonjugasi.
2. Spektrofotometri GS-MS
Dari spektrum diatas, didapatkan data sebagai berikut :
m/z = 138, 120, 92, 64, 39
Mr = 138 gr/mol
3. Spektrofotometri IR
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
8/14
Berdasarkan spektrum IR diatas didapatkan data sebagai berikut :
Daerah spektrum
(bilangan gelombang) cm-
1
Ikatan yg menyebabkan absorpsi
3750-3000 Regang O-H
3300-2900 Regang C-H, untuk, C=C-H, Aromatik-H
3000-2700 Regang C-H, untuk CH3, CH
2, CH, dan CHO
2400-2100 Regang C-C, C=C
1900-1650 Regang C=O, untuk asam, aldehida, keton,
amida, ester dan anhidrida
1675-1500 Regang C=C, pada alifatik dan aromatic,
1475-1300 Lentur CH, pada CH3, CH
2
1000-650 Lentur CH pada C=C-H, Aromatik-H
4. Spektrofotometer NMR
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
9/14
Berdasarkan spektrum NMR diatas didapatkan data sebagai berikut :
Pergeseran kimia Puncak
7,84 Singlet7,82
7,82
Doblet
7,44
7,47
7,46
Triplet
6,98 Singlet
6,97
6,96
6,94
Triplet
Berdasarkan hasil keempat spektrofotometer diatas, didapatkan senyawa yang
cocok yaitu asam salisilat, dengan pola fragmentasi sebagai berikut :
Asam salisilat
Dengan pola fragmentasi sebagai berikut :
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
10/14
G. PEMBAHASANPada praktikum kali ini yaitu menentukan struktur dari suatu senyawa organik,
telah dilakukan analisis dengan menggunakan beberapa alat instrumen, yaitu UV-Vis, IR,
GC-MS, dan NMR pada sampel yang tidak diketahui struktur serta rumus molekulnya.
Pengetahuan dasar yang diperlukan dalam proses penentuan struktur senyawa
kimia adalah pengetahuan mengenai spektroskopi. Beberapa ilmu spektroskopi yang
diperlukan adalah spektroskopi Ultraviolet-Vis (UV-Vis), Infra Red (IR), Mass
Spectroscopy (MS), dan Nuclear Magnetic Resonance (NMR). Dalam elusidasi struktur,
spectrum UV-Vis tidak terlalu memberikan informasi penting, namun dari spectrum ini
akan diperoleh informasi kromofor dan berbagai jenis ikatan rangkap yang ada pada
molekul yang akan memberikan gambaran kemungkinan kerangka dasar senyawa yang
tidak diketahui. Spektrum IR akan menyumbangkan informasi yang sangat penting
tentang berbagai gugus fungsi yang dimiliki oleh senyawa tersebut. Spektrum MS akan
memberikan informasi tentang berat molekul sehingga dapat dikalkulasi rumus molekul,
dan fragmen-fragmen yang ada pada molekul atau senyawa tersebut. Dan spectrum NMR
akan membantu untuk mengetahui berbagai jenis ikatan C-H, posisi ikatan sehingga akan
dapat menyimpulkan struktur kimianya dengan memadukan hasil dari keempat spektrum
tersebut (Sudarma, 2009).
Pada percobaan pertama, yaitu analisis yang dilakukan dengan menggunakan
spektofotometer UV-Vis. Sampel yang berbentuk padat dilarutkan dengan pelarut organic.
Dari persiapan sampel didapatkan sampel tersebut larut dengan metanol yang merupakan
pelarut polar. Prinsip kerja dari spektrofotometer UV-Vis adalah berdasarkan penyerapan
cahaya oleh molekul-molekul dari suatu senyawa. Semua molekul dapat menyerap radiasi
dalam daerah UV-Vis (tampak), karena molekul tersebut mengandung elektron, baik itu
berupa electron yang berpasangan maupun yang tidak berpasangan. Dimana electrontersebut dapat mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi pada panjang
gelombang bila mana absorpsi itu terjadi. Hal ini tergantung pada kekuatan elektron
tersebut terikat dalam molekul. Elektron dalam ikatan kovalen tunggal terikat dengan
kuat dan diperlukan radiasi berenergi tinggi atau panjang gelombang rendah untuk
eksitasinya (Underwood, 1986). Berdasarkan hasil analisis sampel yang diperoleh dengan
menggunakan spektrofotometer Uv-Vis maka diketahui bahwa senyawa tersebut
memiliki panjang gelombang maksimum sebesar 380 nm dengan serapan atau absorbansi
sebesar 0,00926. Dari panjang gelombang maksimum yang didapatkan tersebut maka
dapat diketahui jenis transisi yang mungkin terjadi, yaitu n ke * dan n ke * yang
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
11/14
menunjukkan adanya ikatan rangkap terkonjugasi di daerah absorbsi di atas 200 nm
sekitar 380 nm. Namun, seperti yang telah dijelaskan pada analisis data maka dari data
spectrum UV-Vis ini dapat disimpulkan bahwa sampel tersebut dalam strukturnya
merupakan senyawa dengan ikatan rangkap yang terkonjugasi karena memiliki daerah
absorbsi disekitar 380 nm.
Pada percobaan kedua, yaitu analisis dengan menggunakan spektrofotometri infra
red (IR). Sampel dianalisis langsung dalam bentuk padatan. Sampel berbentuk padatan ini
dapat dibuat pellet, pasta, atau lapis tipis. Pelet KBr dibuat dengan menggerus sampel dan
Kristal KBr (0,12,0% berdasar berat) sehingga merata kemudian ditekan sampai
diperoleh pelet atau pil tipis. Prinsip kerja dari IR yaitu bila radiasi infra merah
dilewatkan melalui suatu cuplikan, maka molekul-molekulnya dapat menyerap
(mengabsorpsi) energi sehingga terjadi transisi antara tingkat vibrasi dasar (ground state)
dan tingkat vibrasi tereksitasi (exited state). Pengabsorpsian energi pada berbagai
frekuensi dapat dideteksi oleh Spektrofotometer Infra Merah, yang memplot jumlah
radiasi infra merah yang diteruskan melalui suatu cuplikan sebagai fungsi frekuensi atau
panjang gelombang radiasi. Plot tersebut disebut spektrum infra merah, yang akan
memberikan informasi penting tentang gugus fungsional suatu molekul. Vibrasi molekul
hanya akan terjadi bila suatu molekul terdiri dari dua atom atau lebih. Untuk dapat
menyerap radiasi infra merah (aktif inframerah), vibrasi molekul harus menghasilkan
perubahan momen dwikutub. Dari hasil pengamatan diperoleh data beberapa peak-peak
yang muncul pada spectrum, yaitu terdapat regang O-H pada daerah 3750-3000 cm -1,
regang C-H untuk, C=C-H, aromatic H pada daerah 3300-2900 cm -1, munculnya Regang
C-H untuk, C=C-H sesuai dengan data UV-Vis yang menunjukkan adanya ikatan
terkonjugasi yang kemungkinan menunjukkan adanya struktur aromatic yaitu benzena,
karena pada benzena terdapat regang C-H untuk, C=C-H dan diperkuat juga munculnyaLentur CH pada C=C-H, aromatik-H pada daerah 1000-650 cm-1. Kemudian pada daerah
3000-2700 terdapat C-H stretching yang diperkuat juga pada daerah 1475-1300 cm-1
yang merupakan Lentur CH, pada CH2, CH3. Seperti yang telah kita ketahui bersama
bahwa bila ada regang CH pasti terdapat lentur CH juga. Hasil pembacaan selanjutnya
adalah terdapat Regang C-C dan C=C pada daerah 2400-2100 cm -1 yang juga
memperkuat bahwa benar terdapat ikatan terkonjugasi. Dan yang terakhir terdapat regan
C=O untuk asam, aldehid, keton, amida, ester dan anhidrida pada daerah 3000-2700 cm-1.
Jadi dari data IR dapat disimpulkan bahwa terdapat gugus O-H, C=O dan aromatic yang
kemungkinan senyawa tersebut merupakan golongan asam karboksilat.
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
12/14
Pada percobaan yang selanjutnya yaitu analisis sampel dengan GC-MS. Dimana
prinsip kerja GC-MS yaitu senyawa sampel ditembak oleh electron sehingga
menyebabkan senyawa terpisah menjadi fragmen yang merupakan muatan ion dengan
massa tertentu. Fragmen tertentu difokuskan menuju celah detector oleh empat
electromagnet yang diprogram oleh computer. Dari hasil analisis dengan GC-MS
didapatkan fragmen-fragmen secara berurutan yaitu m/z = 138, 120, 92, 64, 39. Yang
menunjukkan berarti sampel yang dianalisis mempunyai Mr = 138 gr/mol. Berdasarkan
aturan nitrogen jika jumlah berat molekul senyawa genap maka jumlah atom nitrogen
juga genap pada senyawa tersebut, namun tidak terdapat atom nitrogen karena tidak
adanya peak yang menunjukkan terdapatnya nitrogen. Oleh karena itu kemungkinan
rumus molekul atau senyawa pada sampel yaitu C7H6O3, karena pada UV-Vis
menunjukkan adanya ikatan rangkap terkonjugasi, dan pada IR adanya ikatan C-H
aromatic yang menunjukkan struktur aromatic, dan juga adanya gugus O-H dan C=O
pada IR yang menunjukkan gugus fungsi asam karboksilat. Dari analisis data didapatkan
struktur asam salisilat. Namun dari hasil GC-MS peak-peak yang menunjukkan fragmen-
fragmen tidak sesuai dengan struktur senyawa yang didapatkan. Karena seharusnya jika
ada aromatic benzena akan menunjukkan m/z sebesar 77. Akan tetapi fragmen terakhir
yang didapat dengan m/z sebesar 64 yang menunjukkan adanya C-H yang lepas pada
benzena. Berikut gambar fragmen-fragmen pada asam salisilat:
Pada asam salisilat fragmen pertama terpotong atau H-OH dengan m/z 120, selanjutnya
CO dengan m/z 92 dan CO dengan m/z yang tersisa 64.
Untuk percobaan selanjutnya yaitu dengan NMR tidak dilakukan. akan tetapi
telah diberikan data hasil analisis untuk sampel tersebut. Prinsip kerja dari NMR yaitu
bila sampel yang mengandung 1H atau 13C (bahkan semua senyawa organik) ditempatkan
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
13/14
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
(tingkat yang sedikit agak lebih stabil (+) dan keadaan yang kurang stabil (-) yang
energinya berbeda. Dari hasil analisis NMR didapatkan 5 peak (5 kumpulan H) yaitu
peak yang pertama berupa triplet pada pergeseran kimia dari TMS 6,94, peak yang kedua
berupa singlet dengan pergeseran 6,98, peak yang ketiga berupa triplet dengan pergeseran
7,46, peak yang keempat berupa doblet dengan pergeseran 7,82 dan peak yang kelima
berupa singlet dengan pergeseran kimia 7,84. Peak yang jauh dari TMS merupakan H
yang dekat dengan atom elektronegatif yang tak terperisai seperti golongan halogen, O,
dan N. atom elektronegatig akan menghasilkan efek induktif. Efek induktif atom
elektronegatif menyusut dengan cepat bila melewati sejumlah ikatan sigma. Efek induktif
dapat diabaikan setelah selang 3 karbon dari atom elektronegatif. Atom elektronegatif
mempunyai parsial negatif, dan karbon parsial positif sehingga electron dalam ikatan
sigma C-H akan tertarik ke arah C menjauhi H menyebabkan proyon H tidak terperisai.
Sehingga disimpulkan asam salisilat memiliki 5 kumpulan H yang berupa 2 singlet, 2
triplet dan 1 doblet. Peak H singlet yang paling jauh dari TMS yaitu H pada COOH
karena dekat dengan atom elektronegatif yaitu O. Dari gambar NMR terlihat adanya H2O
yang terbaca yang kemungkinan adanya kandungan air dalam asam salisilat. Dapat
disimpulkan data NMR tersebut dapat dikatakan sesuai dengan struktur senyawa target
yang dimaksud yaitu asam salisilat. Peak yang terletak paling menjauhi TMS pada
spektrum terjadi karena komponen tersebut paling bersifat polar, begitu juga sebaliknya
untuk komponen yang besifat non polar akan lebih dekat dengan TMS pada spektrum
NMR yang dapat terbaca. Sehingga data yang telah ada tersebut dapat mendukung data-
data dari spectrum yang lain untuk menentukan senyawa target yang dimaksud.
H. KESIMPULANBerdasarkan data, hasil pengamatan, dan pembahasan maka dapat disimpulkan
bahwa sampel yang dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis, IR, GC-
MS, dan NMR tersebut merupakan asam salisilat dengan rumus molekul C7H6O3dengan
struktur :
7/22/2019 PRAKTIKUM Penentuan senyawa organik
14/14
DAFTAR PUSTAKA
Bresnick, Stephen.2003.Intisari Kimia Organik.Jakarta:Hipokrates.
Fessenden, Ralph J. dan J. S. Fessenden. 2010. Dasar-dasar Kimia Organik. Tangerang:
Binarupa Aksara Publisher.
Khopkar, S. M. 2010.Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press.
Sastrohamidjojo, Hardjono. 2001. Spektroskopi. Yogyakarta: Liberty.
Smith, Brian C. 1995. Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectrometry. Florida:
CRC Press.
Sudarma. 2009.Kimia Bahan Alam. Mataram: Universitas Mataram Press.
Underwood A.L. dan Day R.A. 2002.Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta : Erlangga.
Recommended