D I K T A T U T S S E M E S T E R 3 P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1 UJIAN TENGAH SEMESTER III – KIMIA ANALISIS 2006/2007 HARI:Senin, 18 Desember 2006; JAM : 11.00-12.30 (90 MENIT) Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D, Ir. Dianursanti, MT dan Dr. Heri H., Meng Sifat Ujian : OPEN BOOK Soal no. 1 (bobot 50%) A. Suatu senyawa aromatik dianalisis menggunakan teknik spektroskopi. Hasil spektroskopi massa diketahui bahwa rumus molekul senyawa tersebut adalah C8H8O. Hasil dari spektrum infra merah menunjukkan bahwa senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak memiliki gugus OH, memiliki gugus karbonil (C=O) dan aldehid –C(=O)-H. Spektrum NMR dari senyawa tersebut adalah seperti berikut ini. Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri ke kanan adalah 1:4:3. Tentukan struktur molekul yang tepat beserta argumentasinya. B. Apa kelebihan dan kelemahan spektroskopi NMR dibandingkan dengan spektroskopi IR dan spektroskopi massa. Soal no. 2 (bobot 50%) Bila dalam suatu percobaan anda menggunakan gas chromatograph untuk menguji kandungan senyawa hidrokarbon terkhlorinasi dalam air minum yang tercemar.Sampel standar anda terdiri dari campuran hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene. Sampel diinjeksikan pada gas chromatograph (GC) yang dilengkai dengan electron capture detector (EC). Data berupa luas
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
UJIAN TENGAH SEMESTER III – KIMIA ANALISIS 2006/2007
HARI:Senin, 18 Desember 2006; JAM : 11.00-12.30 (90 MENIT)
Pengajar : Elsa Krisanti Mulia, Ph.D, Ir. Dianursanti, MT dan Dr. Heri H., Meng
Sifat Ujian : OPEN BOOK
Soal no. 1 (bobot 50%)
A. Suatu senyawa aromatik dianalisis menggunakan teknik spektroskopi. Hasil spektroskopi
massa diketahui bahwa rumus molekul senyawa tersebut adalah C8H8O. Hasil dari spektrum
infra merah menunjukkan bahwa senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak
memiliki gugus OH, memiliki gugus karbonil (C=O) dan aldehid –C(=O)-H. Spektrum NMR
dari senyawa tersebut adalah seperti berikut ini. Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri
ke kanan adalah 1:4:3.
Tentukan struktur molekul yang tepat beserta argumentasinya.
B. Apa kelebihan dan kelemahan spektroskopi NMR dibandingkan dengan spektroskopi IR
dan spektroskopi massa.
Soal no. 2 (bobot 50%)
Bila dalam suatu percobaan anda menggunakan gas chromatograph untuk menguji kandungan
senyawa hidrokarbon terkhlorinasi dalam air minum yang tercemar.Sampel standar anda terdiri
dari campuran hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene. Sampel diinjeksikan pada gas
chromatograph (GC) yang dilengkai dengan electron capture detector (EC). Data berupa luas
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
area puncak akan digunakan sebagai kuantitas senyawa yang terdeteksi, yang juga terdapat
dalam sampel.
Spesifikasi GC yang digunakan :
Flow rate : 50 mL/min; use Argon or helium carrier gas
Filament current : 180mA.
Column temperature : 90 degrees C.
Column packing : 10% DC-200 on Chromosorb P
Column size:25 m, 0.25 mm ID, 0.25 mm film thickness
Attenuation : 7
Sample size: 5 microliters
Suggested column : DC-200, 10% or Carbowax 20M, 10% on 60-80 mesh
Chromosorb P
Hasil yang diperoleh :
Dari 5 μL larutan standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene masing-masing
menunjukkan puncak pada 3.4 dan 7.8 menit
Sebanyak 5μL dari campuran sampel standar menghasilkan data sbb:
# Hexachlorobenzene
(mL)
Pentachlorobenzene (mL) Luas area puncak
hexachlorobenzene (Unit luas)
1 0.1 1.9 125.5
2 0.2 1.8 251.0
3 0.3 1.7 376.5
4 0.4 1.6 502.5
5 0.5 1.5 627.5
Dengan cara yang sama seperti sampel standar, dari hasil injeksi 5 μL sampel air minum
diperoleh puncak pada 3.4 menit dengan luas puncak senilai 309.56 unit luas
Pada salah satu campuran standar hexachlorobenzene dan pentachlorobenzene yang
digunakan menunjukkan data sbb: lebar dasar puncak pada hexachlorobenzene dan
pentachlorobenzene berturut-turut adalah 2.45 menit dan 3.85 menit.
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
Bagaimana anda menentukan :
1. konsentrasi senyawa hexachlorobenzene dalam sampel air minum
2. Resolusi kolom (Rs) [tanpa satuan]
3. Jumlah piringan rata-rata (N rata-rata)
4. tinggi piringan (H) dalam m
5. panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusi terbaik)
6. waktu elusi yang diperlukan untuk mengelusi semua senyawa hidrokarbon terkhlorinasi pada
nilai
resolusi terbaik di atas.
7. Apa yang terjadi pada efisiensi kolom bila hal berikut terjadi :
a. meningkatkan laju alir fasa gerak
b. mengurangi ukuran partikel isi kolom
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
Jawaban
1.
A. Rumus molekul C8H8O dari spektroskopi massa.
Senyawa tersebut adalah senyawa aromatik yang tidak memiliki gugus OH, memiliki gugus
karbonil (C=O) dan aldehid –C(=O)-H, data tersebut diperoleh dari spektrum IR.
Perbandingan luas kelompok puncak dari kiri ke kanan 1:4:3
Dari spektrum NMR a singlet diperoleh R – CO- H(δ=9,4-10,4 ppm)
Dari spektrum NMR b kwartet diperoleh Ar-H (δ= 6,0-8,0 ppm)
Dari spektrum NMR c singlet diperoleh Ar-CH3 (δ=2,2-2,5 ppm)
a: 1 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada
yang berdekatan (sebuah proton yang tak memiliki proton tetangga).
b:4 kwartet : memiliki 3 proton tetangga dari lingkungan C.
c:3 singlet : tidak dipengaruhi oleh proton tetangga manapun karena tidak ada
yang berdekatan.
Jadi, senyawa yang mungkin adalah :
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
Karena senyawa tersebut cocok dengan rumus molekulnya (C8H8O) yang diperoleh dari MS,
karena senyawa tersebut cocok dengan data yang diperoleh dari spektrum IR dan sesuai dengan
data yang diperoleh dari pembacaan spektrum NMR.
B.
Kelebihan NMR dibanding IR dan MS:
- Spektroskopi NMR dapat mempelajari struktur molekul dari suatu senyawa,
sedangkan spektroskopi IR hanya dapat mengetahui gugus fungsionalnya, untuk
spektroskopi massa kita hanya dapat mengetahui data bobot molekul & perumusan
tentang tatanan gugus spesifik dalam molekul.
- Pada spektroskopi NMR kita dapat mengetahui jumlah, sifat dan lingkungan hidrogen
dalam molekul.
- Pada spektroskopi NMR juga dapat mempelajari proses dinamik & laju proses
mempelajari reaksi balik yang tidak dapat diikuti dengan metode kinetika klasik.
- Pada spektrum NMR suatu senyawa dapat dibuat secara langsung dari senyawa bentuk
cairan murni.
Kekurangan NMR dibandingkan IR dan MS:
- Pada spektroskopi NMR dipengaruhi suhu karena sawar rotasi sekitar ikatan karbonil
nitrogen yang memiliki karakter sebagai ikatan rangkap dua.
- Untuk melakukan spektroskopi NMR/ didukung data-data dari spektroskopi IR dan
spektroskopi massa sehingga sebelum melakukan spektroskopi NMR dilakukan
spektroskopi IR dan spektroskopi massa.
- Spektrum NMR hanya dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang
telah diketahui.
2.a.
Diket :
Volume
Hexacholorobenzene (ml)
Volume
Pentachlorobenzene (ml)
Luas Puncak
Hexachlorobenzene (unit
luas)
0.1 1.9 125.5
0.2 1.8 251.0
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
0.3 1.7 376.5
0.4 1.6 502.5
0.5 1.5 627.5
Dibuat kurva kalibrasi antara % volume antara hexachlorobenzene dengan luas puncak.
% volume hexachlorobenene Luas Puncak
5 125.5
10 251.0
15 376.5
20 502.5
25 627.5
Untuk mengetahui kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel yang mempunyai
puncak 3,4 menit dengan luas 309,56 unit luas, maka :
y= 25,1 x
309,56=25,1 x
x=12,33
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
Sehingga diperoleh untuk kandungan senyawa hexachlorobenzene dalam sampel adalah
12,33% volume dari 5 μL atau sama dengan 0,617 μL dalam 5 μL.
b. Diketahui :
1:Hexachlorobenzene
TR1 : 3,4 menit
W1 : 2,45 menit.
2: Pentachlorobenzene
TR2: 7,8 menit
W2: 3,85 menit
𝑅𝑠 =2(𝑡𝑅2 − 𝑡𝑅1)
𝑤1 + 𝑤2=
2(7.8 − 3.4)
2.45 + 3.85= 1.4
c. Jumlah piringan rata-rata (Nrata-rata)
Diketahui :
1: Hexachlorobenzene
TR1 : 3,4 menit
W1 : 2,45 menit.
2: Pentachlorobenzene
TR2: 7,8 menit
W2: 3,85 menit; persamaan menghitung N:
𝑁 = 16 (𝑡𝑅
𝑤)
2
𝑁 = 16 (𝑡𝑅1
𝑤1)
2
= 16 (3.4
2.45)
2
= 30.8138
𝑁 = 16 (𝑡𝑅2
𝑤2)
2
= 16 (7.8
3.85)
2
= 6567166
Dapat diperoleh Nrata-rata
�̅� =𝑁1 + 𝑁2
2=
31 + 66
2= 485.149 𝑝𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛
d. Tinggi piringan (H) dalam meter.
Jawab :
Diketahui :
L(pjg kolom)=25 m
N= 49 piringan.
𝐻 =𝐿
𝑁=
25
49= 0,51 𝑚
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
e. Panjang kolom pada resolusi kolom yang optimal untuk pemisahan puncak (resolusi terbaik) =
Rs = 1,5.
Rs1 = 1,4
RS2 = 1,5
N1 = 49
Dari persamaan :
𝑅𝑠 =1
4√𝑁 (
𝛼 − 1
𝛼) (
𝑘′
𝑘 + 1)
Kita dapat mengetahui hubungan antara Rs dengan Rs ≈ √𝑁
Sehingga,
𝑅𝑠1
𝑅𝑠2=
√𝑁1
√𝑁2
1.4
1.5=
7
√𝑁2
0.93 =7
√𝑁2
𝑁2 = 56.6 = 57 𝑝𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛
Untuk memperoleh nilai panjang kolom, menggunakan rumus :
H=L/N
L2 = H.N2= 0,51.57= 29,07 m
f. waktu elusi yang diperlukan :
Diketahui :
A: kondisi awal B : setelah terkhlorinasi
TRA : 3,4 menit
(𝑡𝑅)𝐵 = 16𝑅𝑠
2
𝜇(
𝛼
𝛼 − 1) (
1 + 𝑘′𝐵
𝑘′𝐵
)
2
𝑡𝑅 = 𝑅𝑠2 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑅𝑠 = √𝑁, 𝑚𝑎𝑘𝑎
𝑁 = 𝑡𝑅2
𝑁𝐵 = 77
66
77=
(7,8)2
(𝑡𝑅)2
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
𝑡𝑅 = 8,4 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
g. Hal yang terjadi pada efisiensi kolom bila :
a. meningkatkan laju alir fasa gerak:
Apabila laju alir fasa gerak ditingkatkan maka efisiensi kolom akan meningkat, hal ini
dikarenakan kepolaran akan semakin kecil. Dengan fasa diam, maka rantai hidrokarbon semakin
panjang dan waktu retensi semakin kecil.
b. mengurangi ukuran partikel isi kolom : Dengan mengurangi ukuran partikel isi kolom,
efisiensi kolom akan ikut meningkat pula dikarenakan laju alir fasa meningkat.
D I K T A T U T S S E M E S T E R 3
P R O G R A M S T U D I T E K N O L O G I B I O P R O S E S 2 0 1 1
P E
N
D
I
D I
K
A N
I M
T
K
2
0
1
1
D E
K
A
T
P
R
O
F
E
S
I
O N
A
L
UJIAN TENGAH SEMESTER I-KIMIA ANALITIK 2006/2007
HARI : RABU 11 OKTOBER 2006 ; JAM : 10.00-11.40 (100 MENIT)