MAKALAH ANALISA FARMASI II

SPEKTROFOTOMETRI MASSA

OLEH :KELOMPOK 5ABDUL MANAN:13081090100ARISTA MAULIDA :1308109010014AYANATUN HUSNA:13081090100HARYANTI:13081090100RAHMA PUTRI GAYO:13081090100

JURUSAN FARMASIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS SYIAH KUALADARUSSALAM, BANDA ACEH2015

ii

7

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah pada kesempatan ini, tiada kata yang pantas terucap, tiada kalimat yang patut terungkap, selain untaian persembahan syukur. Puja Allah, azza wa jalla dan Puji Robbul izzati. Tuhan seluruh alam yang telah memberikan begitu banyak limpahan rahmat, anugerah dan karunia-Nya yang begitu luar biasa kepada kam sehingga kami bisa menyelesaikan makalah ini.Shalawat serta salam senantiasa kita senandungkan dengan syahdunya kepada, Habibina wasyafiina, wa maulana Muhammad Rasulullah SAW, kepada keluarganya yang telah membimbingnya, kepada sahabat yang telah setia menemaninya, serta kita selaku umatnya yang InsyaAllah setia hingga akhir zaman. Amin.Dalam makalah ini, kami membahas tentang Spektrofotometri Massa. Kami sadari bahwa dalam makalah ini banyak terdapat kekurangan dan kesalahan, baik dari isi maupun dalam hal penyampaiannya. Untuk itu kami memohon maaf dan maklum serta selalu mengharapkan segala kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca yang budiman serta para pembimbing yang bijak. Semoga tulisan yang sederhana ini bisa bermanfaat, khususnya bagi kami dan umumnya bagi teman - teman semua dan semoga dapat menambah khazanah keilmuan kita. Amin.

Darussalam, 19 Mei 2015Mengetahui :

(Penulis)

DAFTAR ISIKATA PENGANTARiDAFTAR ISIii

I. PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang1II. DASAR TEORI2.1. Dasar Teori4BAB III APLIKASI SPEKTROFOTOMETRI MASSA3.1Pengertian dan kegunaan 6 3.2Aplikasi Spektrofotometri Massa 73.2.1Aplikasis Spektrofotometri Massa dalam Perkembangannya 73.2.2Aplikasi Umum Spektrometri Massa 73.3Penemuan Baru yang melibatkan Spektofotometri Massa 8

BAB IV KEUNTUNGAN KERUGIAN4.1. Keuntungan 104.2. Kerugian10DAFTAR PUSTAKA11LAMPIRAN12

1

BAB IPENDAHULUAN0. Latar BelakangPenggunaan spektrometer massa dimulai tahun 1960. Alat ini sangat sensitif dan hanya memerlukan sampel dalam ukuran mikro gram. Penggunaan spektrometer massa berkembang dengan pesat karena banyak senyawa organik dpat diionisasi pada keadaan uap dan dicatat berat molelkulnya dengan mengukur perbandingan massa terhadap muatan. Selain itu, ion molekul dapat diputus-putus lagi atau difragmentasi lebih kecil yang dapat berguna untuk penentuan struktur molekul.Kebanyakan metoda spektroskopi yang lain timbul dari penyerapan energi oleh molekul organik, tetapi spektroskopi massa memiliki prinsip yang berbeda. Dalam sebuah spektrometer, suatu sampel dalam keadaan gas dengan elektron berenergi cukup untuk mengalahkan potensial ionisasi pertama senyawa tersebut (potensial ionisasi kebanyakan senyawa organik antara 185-300 kkal/mol). Tabrakan antara sebuah molekul organik dan salah satu elektron berenergi tinggi menyebabkan lepasnya sebuah elektron dari molekul itu dan terbentuknya suatu ion organik. Ion organik yang dihasilkan oleh penembakan elektron berenergi tinggi tersebut tidak stabil dan pecah menjadi fragmen kecil, baik berbentuk radikal bebas maupun ion-ion lain. Dalam sebuah spektrometer massa yang khas, fragmen yang bermuatan positf ini akan dideteksi.Spektrum massa adalah alur kelimpahan jumlah relative fragmen bermuatan positif berlainan versus massa per muatan (m/z atau m/e) dari fragmen-fragmen tersebut. Muatan ion dari kebanyaka partikel yang dideteksi dalam suatu spektrometer massa adalah +1, maka nilai m/z sama dengan massa molekulnya (M). Suatu molekul atau ion pecah menjadi fragmen-fragmennya bergantung pada kerangka karbon dan gugus fungsional yang ada.Oleh karena itu, struktur dan massa fragmen memberikan petunjuk mengenai stuktur molekul induknya dan untuk menentukan bobot molekul suatu senyawa dari spektrum massanya

BAB IIDASAR TEORIMetode spektroskopi massa adalah suatu teknik analisis yang mendasarkan pemisahan berkas ion-ion yang sesuai dengan perbandingan massa dengan muatan dan pengukuran intensitas dari berkas ion-ion tertsebut. Dalam spektroskopi massa, molekul- molekul senyawa organk ditembak dengan berkas elektron dan diubah menjadi ion-ion bermuatan positif yang bertenaga tinggi (ion-ion molekuler atau ion- ion induk), yang dapat dipecah menjadi ion-ion lebih kecil (ion-ion pecahan).Spektrofometer Massa terdiri lima komponen utama yaitu system penanganan cuplikan, ruang pengionan dan pemercepat, tabung analisator, pengumpul ion danpenguat, pencatat. Cuplikan diuapkan dalam ruang cuplikan sebelum masuk ke ruang pengionan, yang selanjutnya ditembak dengan elektron berenergi tinggi, yang akan melepaskan ion-ion induk. Berkas dari ion-ion induk melewati medan magnet yang kuat dalam tabung analisator, yang dapat membelokkan berkas. Besarnya pembelokan tergantung massa ion.

Gambar 36. Skema Instrumentasi Spektrofometer MassaDalam penentuan struktur molekul suatu senyawa minimal diperlukan tiga atau empat data, data spektra UV-VIS, IR, NMR dan MS. Namun demikian kadang- kadang untuk senyawa yang kompleks gabungan keempat data tersebut juga belum cukup untuk menentukan struktur molekul senyawa.Dalam spektrofometer massa reaksi pertama suatu molekul adalah ionisasi pelepasan sebuah elektron, yang menghasilkan ion molekul. Peak untuk radikal ion ini biasanya adalah peak paling kanan dalam spektrum, bobot molekul senyawa ini dapat ditentukan. Diduga bahwa elektron dalam orbital berenergi tinggi adalah elektron yang pertama-tama akan lepas. Jika sebuah molekul mempunyai elektron-elektron n menyendiri, maka salah satunya akan dilepaskan. Jika tidak terdapat elektron n, maka akan dilepaskan sebuah elektron pi. Jika tidak terdapat elektron n maupun elektron pi, maka ion molekul yang akan terbentuk sengan lepasnya sebuah elektron sigma.Beberapa aturan yang dapat digunakan dalam Interprestasi Spektra MS :1. Hukum nitrogen Dalam identifikasi suatu rumus molekul maka hukum nitrogen sangat banyak memberikan bantuan. Hukum nitrogen menyatakan bahwa suatu molekul yang berat molekulnya genap, tidak mungkin mengandung nitrogen, kalaupun mengandung nitrogen maka jumlah nitrogennya harus genap. Dari sini dapat kita simpulkan bahwa , pecahan kolekul-molekul biasanya bermasa ganjil kecuali kalau terjadi rearrangement (penataan ulang).1. Aturan elektron genapAturan elektron genap menyatakan bahwa species-species elektron genap biasanya tidak akan pecah menjadi dua species yang mengandung elektron ganjil, ia tidak akan pecah menjadi radikal dan ion radikal, karena tenaga total dari campuran ini akan sangat tinggi.1. Jumlah ketidak jenuhanJumlah ketidak jenuhan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :Jumlah ketidakjenuhan = Karbon + (hidrogen /2) - (halogen /2) + (nitrogen trivalent /2)

BAB IIIAPLIKASI SPEKTROFOTOMETRI MASSA3.1 Pengertian dan kegunaanBab sebelumnya telah menjelaskan bahwa spektrofotometri massa (MS) merupakan instrumen analisa yang dapat menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massa atau beratnya. Teknik ini mampu menyediakan informasi kualitatif dan kuantitatif tentang atom dan komposisi molekuler dari senyawa organic dan anorganik. Awalnya, penemuan spektrofotometri massa dimulai dari Wilhelm Wien yang menemukan bahwa medan listrik dan medan magnet yang kuat membelokkan sinar canal, pada tahun 1899. Wilhelm Wien membuat peralatan madan magnet dan medan listrik parallel yang dapat memisahkan sinar positif berdasarkan perbandingan muatan per massa ( Q/M ). Wiem menemukan bahwa rasio muatan per massa bergantung pada sifat gas dalam tabung tidak bermuatan. Baru kemudian teknik spektrofotometri massa dikembangkan secara modern oleh Franci William Aston dan Arthur Jeffrey Dempster tahun 1918-1919 dengan prinsip kerja pembelokan partikel bermuatan dalam medan magnet.Berikut beberapa kegunaan atau studi kasus yang melibatkan Spektroskopi Massa: Mengetahui komposisi unsur dari bahan yang dianalisa sehingga diketahui berat dan rumus molekulnya Mengetahui unsur senyawa baik senyawa organic maupun anorganik Untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif suatu kompleks Untuk penentuan struktur senyawa dari komponen permukaan padatan dengan mengamati fragmen-fragmennya. Untuk menentukan perbandingan dan komposisi isotop atom dalam suatu sampel atau molekul. menghitung jumlah senyawa dalam sample dan mempelajari kimia ion fasa gas ( kimia ion dan neutron dalam vakum ). MS sekarang sangat umum di gunakan dalam labor analitik yang mempelajari sifat fisika atau sifat biologi dari senyawa-senyawa yang luar biasa bervariasi.

3.2 Aplikasi spektrofotometri massa3.2.1 Aplikasi spektrofotometri massa dalam perkembangannyaSpectrometri massa pertama dirancang untuk menentukan komponen dalam campuran hidrokarbon kompleks dalam minyak (tahun 1940), lalu berkembang penggunaannya untuk identifikasi berbagai komponen senyawa organik yang dihasilkan oleh industri kimia. Kemudian pada Pertengahan 1950, dirancang untuk penentuan unsure secara kualitatif dan kuantitatif berdasar mass to charge ratio ion-ion dasar yang dihasilkan oleh electric spark. Hal ini dimanfaatkan baik oleh industry elektronika maupun nuklir. Keduanya berdasar pada material yang sensitive untuk trace kontaminan.Spektrofotometri massa juga diaplikasikan untuk menganalis asam amino dan peptide yang pertama kali di laporkan tahun 1958. Carl-Ove Andersson mengobservasikan Ion-ion fragmen utama dalam metil ester. Baru kemudian pada awal tahun 1960, spektrometri massa digunakan untuk identifikasi dan analisis struktur molekul yang kompleks. Basisnya adalah pola fragmen ion masing-masing dengan massa berbeda, yang terbentuk saat molekul besar terionisasi. Perkembangan terakhir, Spektrometri Massa digunakan secara luas sebagai detector untuk kromatografi gas maupun cair.3.2.2 Aplikasi umum spektrometri massa Contoh aplikasi yang spektrometri massa paling sederhana jenis massa analizer seperti identifikasi komposisi sampel NaCl. Sample natrium klorida dalam komponen sumber ion, di uapkan ( membentuk gas ) dan diionkan ( di rubah ke dalam partikel yang bermuatan listrik ) Ion natrium ( Na ) dan klorida (C1). Atom natrium adalah monoisotop, dengan massa sekitar 23 amu. Atom klorida dan ion terdiri dari 2 isotop dengan kelimpahan 75 % 35 amu dan 25% 27 amu. Bagian analizer terdiri dari medan magnet dan medan listrik yang menggunakan sumber ion-ion yang berpindah melalui medan ,kecepatan partikel bermuatan dapat di tingkatkan atau di turunkan ketika melalui medan listrik dan arah tersebut dapat diubah oleh medan magnet. Tingkat pembelokan pada ion-ion yang bergerak bergantung pada rasio massa atau muatan ion-ion tersebut. Ion-ion yang lebih besar massa atau muatannya lebih sulit di belokkan oleh sumber magnet dari pada ion yang massa atau muatannya kecil, sesuai dengan hukum ke 2 newton f = m.a. Arus yang melewati analizer masuk ke defector, detektor merekam kelimpahan relatif masing-masing ion. Informasi ini di gunakan untuk menghitung kelimpahan relative masing-masing tipe ion. Sehingga dapat di gunakan untuk menentukan komposisi sampel ( natrium dan klorin ) dan komposisi isotop (perbandingan 35 C1 dan 37 C1).Gambar 1. Proses kerja pemisahan ion berdasarkan massanya pada MS

3.3 Penemuan baru yang melibatkan Spektrofotometri massa Beberapa tahun lalu sejumlah penelitian mengagumkan yang melibatkan spectro-massa baru dipublikasikan. Tahun 2007 lalu sejumlah artikel mempublikasikan bahwa Ilmuan berhasil menimbang partikel virus dengan menggunakan spektrofotometer massa Macromizer tepatnya menggunakan cryodetector berbasis MALDI TOF spektrometer massa (Macromizer) yang dilengkapi dengan 16 persimpangan terowongan superkonduktor. Prof. Bier, direktur Pusat Analisis Molekuler di Departemen Kimia di Mellon College of Science, US bersama dengan kelompoknya berhasil menganalisis kulit terluar dari virus HK97. Mereka selama penelitiannya mengumpulkan spektrum massa shell protein matang, dan juga mengumpulkan spektrum massa peningkatan faktor von Willebrand, yakni sebuah kompleks protein dalam darah yang diperlukan untuk pembekuan yang tepat. Prof. Bier bekerja sama dengan Roger Hendrix, seorang profesor ilmu biologi di University of Pittsburgh, yang mempelajari bagaimana kulit terluar dari virus HK97 merakit. Ia juga berkolaborasi dengan Dominic Chung, seorang profesor penelitian di Departemen Biokimia di University of Washington di Seattle, dan Tom Howard, seorang dokter di Los Angeles Raya VA Healthcare System, yang bersama-sama studi analisis von Willebrand factors. Hasil ini dianggap penemuan biologis baru yang menjadi langkah besar dalam penemuan alat klinis untuk diagnosis penyakit/infeksi virus atau darah secara cepat.Penemuan lainnya yaitu berhasilnya dikembangkan teknik spektrofotometri massa MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization) untuk analisa senyawa metabolit dalam darah dengan cepat. Yakni Para peneliti di Max Planck Institute for Chemical Ecology, Jena bersama dengan koleganya dari Czech Academy of Sciences di Prague berhasil mendeteksi senyawa hasil metabolisme seperti, gula, asam lemak, asam amio, dan senyawa organik lainnya dari jaringan hewan ataupun tumbuhan dengan cepat dan lengkap. Ditemukannya teknik ini akan memungkinkan analisis menggunakan satu tetes darah (kurang dari satu mikroliter) hanya untuk dapat menganalisa senyawa metabolisme yang terkandung dalam darah tersebut. Metode ini juga dapat digunakan untuk mendeteksi apakah sesorang telah menggunakan kokain/narkoba atau tidak dengan melihat metabolisme obat tersebut didalam darah.

BAB IVKEUNTUNGAN - KERUGIAN4.1. Keuntungan 1. Jika didapat data IR dan NMR yang cukup lengkap, maka MS ini dapat digunakan untuk konfirmasi dengan memperhatika bobot molekul dan kemungkinan rumus strukturnya.2. Dapat digunakan untuk menganalisis senyawa polimer dengan berat molekul tinggi.3. Spektro-massa sumber bunga api listrik umumnya mempunyai sensitivitas tinggi dan dapat menentukan berat molekul unsur dari senyawa sampai tingkat ppb.

4.2. Kerugian 1. Spektro-massa sumber bunga api listrik umumnya mempunyai sensitivitas tinggi dan dapat menentukan berat molekul unsur dari senyawa sampai tingkat ppb.2. Resolusinya rendah, sulit menggunakan spektro-massa untuk mengidentifikasi unsur yang berat massa molekul mirip pada suatu campuran.3. Pada spektrometer massa bunga api listrik, adanya ketidakberaturan dari sumber dan kurang reproduksibel, tetapi kekurangan ini dapat diatasi dengan memakai sistem deteksi fotografi.4. Spektrometri massa kini tidak digunakan dalam pengendalian mutu rutin tapi ditempatkan dalam suatu lingkungan penelitian dan pengembangan yang digunakan untuk mengatasi masalah-masalah spesifik yang berasal dari proses rutin atau dalam pnegembangan proses intrumentasi ini mahal dan membutuhkan dukungan personel yang sangat terlatih dan pemeliharaan yang teratur.

DAFTAR PUSTAKADasli Nurdin. (1986). Eludasi Struktur Senyawa Organik. Bandung : Angkasa.Garry D. Christian. (1971). Analitical Chemistry 2nd Edition. New York : John Wileys & Sons. Kealey, D. and Haines, P.J. (2002). Analytical Chemistry. Oxford, UK: BIOS Scientific Publishers Ltd.Khopkar SM. (1990). Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : UI Press.Larry G Hargis. (1988). Analytical Chemistry. Principles And Technigues. New Jersey : Prentice Hall Inc.Pecsok and Shield. (1968) Modern Methods of Chemical Analysis. New York : John Wiley&SonLAMPIRAN