Spektroskopi Massa (MS) adalah teknik analisis instrumental yang mengukur rasio massa terhadap muatan ($m/z$) dari partikel bermuatan (ion). Berbeda dengan spektroskopi lain, MS tidak menggunakan radiasi elektromagnetik (cahaya), melainkan prinsip fisik pembentukan dan pergerakan ion dalam medan magnet atau listrik.
Prinsip Kerja Utama MS
Secara garis besar, MS bekerja dengan cara “menghancurkan” molekul menjadi fragmen-fragmen kecil yang bermuatan, lalu mengukur berat masing-masing fragmen tersebut.
- Ionisasi: Molekul sampel diubah menjadi ion (biasanya ion positif) di dalam fase gas.
- Akselerasi: Ion-ion tersebut dipercepat menggunakan medan listrik.
- Defleksi (Pembelokan): Ion dilewatkan melalui medan magnet atau medan listrik. Ion yang lebih berat akan lebih sulit dibelokkan dibandingkan ion yang ringan.
- Deteksi: Detektor menghitung jumlah ion yang jatuh pada posisi tertentu dan mencatat massa-muatannya.
Komponen Instrumen MS
Instrumen MS modern memiliki tiga bagian fundamental yang berada dalam kondisi hampa udara (vakum) tinggi agar ion tidak bertabrakan dengan molekul udara:
- Sumber Ion (Ion Source): Tempat terjadinya ionisasi. Metode paling umum adalah Electron Impact (EI) untuk molekul kecil, atau Electrospray Ionization (ESI) yang sering digabungkan dengan HPLC (LC-MS).
- Penganalisis Massa (Mass Analyzer): “Jantung” alat yang memisahkan ion berdasarkan nilai $m/z$. Jenis yang populer adalah Quadrupole, Time-of-Flight (TOF), dan Ion Trap.
- Detektor: Menghitung jumlah ion dan mengirimkan data ke komputer untuk menghasilkan Spektrum Massa.
Membaca Spektrum Massa
Hasil dari MS adalah grafik yang disebut Spektrum Massa. Grafik ini memberikan informasi vital:
- Sumbu $x$: Rasio massa terhadap muatan ($m/z$). Karena muatan ($z$) biasanya $+1$, maka sumbu $x$ secara langsung menunjukkan massa fragmen.
- Sumbu $y$: Kelimpahan relatif (intensitas sinyal).
- Puncak Ion Molekul ($M^+$): Puncak yang mewakili berat molekul utuh dari sampel. Ini sangat berguna untuk menentukan rumus molekul.
- Pola Fragmentasi: “Sidik jari” kimiawi yang menunjukkan bagaimana molekul pecah, sehingga kita bisa menyusun kembali struktur aslinya seperti menyusun puzzle.
Aplikasi dan Gabungan Teknik (Hyphenated Techniques)
MS jarang berdiri sendiri. Kekuatannya berlipat ganda saat digabungkan dengan teknik pemisahan:
- GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry): Standar emas untuk analisis forensik (narkotika), lingkungan (pestisida), dan aroma makanan.
- LC-MS (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry): Digunakan dalam farmasi untuk studi metabolisme obat dan dalam kedokteran untuk skrining bayi baru lahir.
- Proteomik: Mengidentifikasi urutan asam amino dalam protein yang sangat kompleks.
Kesimpulan Rangkaian Dasar Kimia Analitik
Kita telah menempuh perjalanan dari memahami apa itu kimia analitik, cara menghitung kesalahan, metode klasik (titrasi/berat), hingga teknologi tinggi yang bisa menimbang molekul (MS) dan mendeteksi logam (AAS). Kimia analitik bukan sekadar tentang angka, melainkan tentang keandalan data untuk mengambil keputusan penting di dunia nyata.