Spektrometri Massa merupakan salah satu
prinsip kimia. Pemboman molekul oleh sebuah arus elektron pada energi mendekati
70 elektron volt dapat menghasilkan banyak perubahan pada struktur molekul.
Salah satu proses yang terjadi yang disebabkan
oleh pemboman dengan
elektron adalah keluarnya
sebuah elektron dari molekul sehingga terbentuklah kation radikal [M]+. Ion berenergi tinggi ini
serta hasil fragmentasinya merupakan dasar bagi cara analisis spektrometri
massa (Pine, 1988).
Sampel
dimasukkan, diuapkan dan
diumpankan dalam suatu
aliran yang berkesinambungan ke
dalam kamar pengionan. Di dalam kamar ini, sampel melewati suatu aliran
elektron berenergi tinggi, yang
menyebabkan ionisasi beberapa molekul sampel
menjadi ion-ion molekul.
Setelah terbentuk sebuah
ion molekul dapat mengalami fragmentasi dan penataan
ulang. Proses ini berjalan sangat cepat (10-10 – 10-16detik).
Partikel yang berumur panjang yang dapat dideteksi oleh pengumpul ion dan hanya
produk-produk fragmentasinya menunjukkanpeak. Setelah radikal-radikal ion dan
partikel-partikel lain itu terbentuk, mereka diumpankan melewati dua elektroda,
lempeng pemercepat ion, yang mempercepat partikel bermuatan positif. Dari lempeng
pemercepat, partikel bermuatan positif menuju ke tabung analisator, di mana
partikelpartikel ini dibelokkan oleh medan magnet sehingga lintasannya
melengkung.
Jari-jari
lintasan melengkung
bergantung pada kecepatan partikel,
yang pada gilirannya bergantung
pada kuat medan magnet; voltase pemercepat dan m/e partikel. Pada kuat
medan dan viltase
yang sama, partikel
dengan m/e tinggi
akan memiliki jari-jari yang
lebih besar, sedangkan yang m/e nya rendah akan mempunyai jari-jari yang lebih
kecil.
Arus
uap dari pembocor
molekul masuk ke
dalam kamar pengion
ditembak pada kedudukan tegak
lurus oleh seberkas
elektron yang dipancarkan
dari filamen panas.
Satu dari
proses yang disebabkan
oleh tabrakan tersebut
adalah ionisasi dari molekul yang berupa uap dengan
kehilangan satu elektron dan terbentuk ion molekul bermuatan positif
- Karena molekul senyawa organik mempunyai elektron berjumlah genap maka proses pelepasan satu elektron menghasilkan ion radikal yang mengandung satu elektron tidak berpasangan.
- Proses lain, molekul yang berupa uap tersebut menangkap sebuah elektron membentuk ion radikal bermuatan negatif (b) dengan kemungkinan terjadi jauh lebih kecil daripada ion radikal bermuatan positif (Sudjadi, 1985).
Pada sistem GC-MS ini, yang berfungsi sebagai
detektor adalah spektrometer massa itu
sendiri yang terdiri
dari sistem analisis
dan sistem ionisasi,
dimana Electron Impact ionization
(EI) adalah metode ionisasi yang umum digunakan (Agusta, 2000).
Spektrometer
massa pada umumnya digunakan untuk:
- Menentukan massa suatu molekul
- Menentukan rumus molekul dengan menggunakan Spektrum Massa Beresolusi Tinggi (High Resolution Mass Spectra)
- Mengetahui informasi dari struktur dengan melihat pola frakmentasinya
Ketika uap suatu senyawa dilewatkan dalam
ruang ionisasi spektrometer massa, maka zat
ini dibombardir atau
ditembak dengan elektron.
Elektron ini mempunyai
energi yang cukup untuk melemparkan elektron dalam senyawa sehingga akan
memberikan ion positif, ion
ini disebut dengan
ion molekul (M+). Ion
molekul cendrung tidak stabil dan terpecah menjadi
frakmen-frakmen yang lebih kecil. Frakmen-frakmen ini yang akan menghasilkan
diagram batang (Dachriyanus, 2004).
Spektrometer mampu menganalisis cuplikan yang
jumlahnya sangat kecil dan menghasilkan data yang berguna mengenai struktur dan
indentitas senyawa organik. Jika
efluen dari kromatofrafi
gas diarahkan ke
spektrometer massa, maka
informasi mengenai struktur untuk masing-masing puncak pada kromatogram dapat diperoleh. Karena
laju aliran yang rendah dan ukuran cuplikan yang kecil, cara ini paling mudah diterapkan pada
kolom kromatografi gas
kapiler. Cuplikan disuntikkan
ke dalam kromatografi gas
dan terkromatografi sehingga
semua komponenya terpisah. Spektrum massa
diukur secara otomatis
pada selang waktu
tertentu atau pada maksimum
atau tengah-tengah puncak
ketika keluar dari
kolom. Kemudian data disimpan
di dalam komputer,
dan daripadanya dapat
diperoleh hasil kromatogram disertai integrasi
semua puncak. Disamping
itu, kita dapat
memperoleh spektrum massa masing-masing
komponen. Spektrum ini
dapat dipakai pada
indentifikasi senyawa yang pernah
diketahui dan sebagai
sumber informasi struktur
dan bobot molekul senyawa baru
(Gritter, 1991).
Dalam spektrometer massa, reaksi pertama
suatu molekul adalah ionisasi awalabstraksi
(pengambilan) sebuah elektron.
Hilangnya sebuah elektron
menghasilkan ion molekul. Dari
peak untuk radikal ion ini, yang
biasanya adalah peakyang paling kanan
dalam spektrum, bobot molekul senyawa itu dapat ditentukan. (Ingat, ini adalah bobot molekul
untuk sebuah molekul
yang mengandung isotop-isotop
tunggal dan bukanlah suatu
bobot molekul rata-rata).
Timbul pertanyaan, „elektron
mana yang terlepas dari
molekul?.” Pertanyaan ini tidak
dapat dijawab dengan
tepat. Diduga bahwa elektron
dalam orbital berenergi-
tertinggi (elektron yang
paling longgar) 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
pi, maka ion
molekul akan terbentuk
dengan lepasnya sebuah elektron sigma (Fessenden, 1986).
Peningkatan
penggunaan GC-MS banyak
digunakan yang dihubungkan dengan komputer dimana dapat
merekam dan menyimpan data dari sebuah analisis akan berkembang pada pemisah
yang lebih efesien. Karena komputer dapat diprogram untuk mencari spektra
library yang langka, membuat indentifikasi dan menunjukkan analisis dari
campuran gas tersebut (Willett, 1987).
Tags
Fisika