KROMATOGRAFI GAS
I.
TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini,
mahasiswa diharapkan dapat :
1. Menjelaskan
teori kromatografi gas
2. Mengoperasikan
alat kromatografi gas dengan baik dan
benar
3. Menganalisis
suatu senyawa kimia baik secara kualitatif maupun kuantitatif dengan
menggunakan alat kromatografi gas
II.
ALAT
DAN BAHAN
Alat yang digunakan
1. Seperangkat
alat kromatografi gas
2. Alat
penyuntik
3. Botol
sampel
Bahan
yang digunakan
1. Tabung
gas helium, hydrogen, nitrogen, udara tekan bserta regulatornya
2. Senyawa
alcohol seperti :
-
Etanol
-
Butanol
-
Campuran etanol – butanol
III.
DASAR
TEORI
Kromatografi Gas adalah proses pemisahan
campuran menjadi komponen-komponennya dengan menggunakan gas sebagai fase
bergerak yang melewati suatu lapisan serapan (sorben) yang diam. Seluruh bentuk
kromatografi terdiri dari fase diam dan fase gerak. Sebagaiman dalam dalam fase
gas-cair, Kromatografi gas fase gerak dan fase diamnya diantaranya :
- Fase gerak adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak
- Fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya.
Bagaimana kecepatan suatu senyawa
tertentu bergerak melalui mesin, akan bergantung pada seberapa lama waktu yang
dihabiskan untuk bergerak dengan gas dan sebaliknya melekat dengan cairan
dengan jalan yang sama.
Dalam kromatografi gas, fase yang
bergerak (atau "mobile phase") adalah sebuah operator gas, yang
biasanya gas murni seperti helium atau yang tidak reactive seperti gas
nitrogen. Stationary atau fasa diam merupakan tahap mikroskopis lapisan cair
atau polimer yang mendukung gas murni, di dalam bagian dari sistem pipa-pipa
kaca atau logam yang disebut kolom. Instrumen yang digunakan untuk melakukan
kromatografi gas disebut gas chromatograph (atau "aerograph",
"gas pemisah").
senyawa gas yang sedang dianalisis
berinteraksi dengan dinding kolom yang dilapisi dengan berbagai tahapan
stationary. Ini menyebabkan setiap kompleks ke elute di waktu yang berbeda,
yang dikenal sebagai ingatan waktu yang kompleks. Perbandingan dari ingatan
kali yang memberikan kegunaan analisis GC-nya.
Kromatografi gas yang pada
prinsipnya sama dengan kromatografi kolom (serta yang lainnya bentuk
kromatografi, seperti HPLC, TLC), tapi memiliki beberapa perbedaan penting.
Pertama, proses memisahkan compounds dalam campuran dilakukan antara stationary
fase cair dan gas fase bergerak, sedangkan pada kromatografi kolom yang
seimbang adalah tahap yang solid dan bergerak adalah fase cair. (Jadi, nama
lengkap prosedur adalah "kromatografi gas-cair", merujuk ke ponsel
dan stationary tahapan, masing-masing.) Kedua, melalui kolom yang lolos tahap
gas terletak di sebuah oven dimana temperatur gas yang dapat dikontrol,
sedangkan kromatografi kolom (biasanya) tidak memiliki kontrol seperti suhu.
Ketiga, konsentrasi yang majemuk dalam fase gas adalah hanya salah satu fungsi
dari tekanan uap dari gas.
Kromatografi gas juga mirip dengan
pecahan penyulingan, karena kedua proses memisahkan komponen dari campuran
terutama berdasarkan titik didih (atau tekanan uap) perbedaan. Namun, pecahan
penyulingan biasanya digunakan untuk memisahkan komponen campuran pada skala
besar, sedangkan GC dapat digunakan pada skala yang lebih kecil (yakni
microscale).
Kromatografi gas terkadang juga dikenal
sebagai uap-tahap kromatografi (VPC), atau gas-cair kromatografi partisi
(GLPC). Alternatif nama ini, serta masing-masing singkatan, sering ditemukan
dalam literatur ilmiah.
Mekanisme kerja GC
dan Komponen dalam Kromatografi Gas :
1. Fase
Mobil (Gas Pembawa).
Fasa mobil (gas pembawa) dipasok dari tanki melalui
pengaturan pengurangan tekanan. Kemudian membawa cuplikan langsung ke dalam
kolom. Jika hal ini terjadi, cuplikan tidak menyebar sebelum proses pemisahan.
Cara ini cocok untuk cuplikan yang mudah menyerap.
Gas pembawa ini harus bersifat inert dan harus sangat murni.
Seringkali gas pembawa ini harus disaring untuk menahan debu uap air dan
oksigen. Gas sering digunakan adalah N2, H2 He dan Ar.
2. Injeksi sampel
Sejumlah kecil sampel yang akan
dianalisis diinjeksikan pada mesin menggunakan semprit kecil. Jarum semprit
menembus lempengan karet tebal (Lempengan karet ini disebut septum) yang mana
akan mengubah bentuknya kembali secara otomatis ketika semprit ditarik keluar
dari lempengan karet tersebut.
Injektor berada dalam oven yang mana
temperaturnya dapat dikontrol. Oven tersebut cukup panas sehingga sampel dapat
mendidih dan diangkut ke kolom oleh gas pembawa misalnya helium atau gas
lainnya.
Fase bergerak dalam kromatografi ini adalah gas, yang paling
lazim adalah helium, hidrogen, atau nitrogen. Kompenen pilihan gas spembawa
terutama tergantung pada karakteristik detektor. Kromatografi gas komersial
biasanya menyediakan katup pengatur tambahan untuk pengendalian tekanan yang
baik pada inlet kolom. Dekat inlet kolom ada suatu alat dimana sampel-sampel
dapat dimasuukan kedalam aliran gas pembawa. Sampel-sampel tersebut bisa berupa
gas atau cairan yang mudah menguap. Lubang injeksi dipanaskan agar sampel cair
teruapkan dengan cepat.
3. Kolom
Aliran gas selanjutnya menemui kolom yang diletakkan dalam
oven bertemperatur konstan. Ini adalah jantung instrumen tesebut, tempat dimana
proses kromartgrafi dasar berlangsung. Kolom memilki variasi dalam hal ukuran
dan bahan isian. Tabung diisi dengan bahan padat halus dengan luas permukaan
besar yang relatif inert. Padatan iitu sebenarnya hanya sebuah penyangga
mekanik untuk cairan, sebelum diisi kedalam kolom, padatan tersebut
diimpregnasi dengan cairan yang diinginkan yang berpareran sebagai fasa
stasioner sesungguhnya. Cairan ini harus stabil dan nonfolatil pada temperatur
kolom, pemisahan dan harus sesuai untuk
pemisahan tertentu.
Ada dua tipe utama kolom dalam
kromatografi gas-cair. Tipe pertama, Kolom Partisi, berisi bahan padat inert menyangga lapisan
tipis cairan, disebut Chromatography Gas Cair (GLC); Tipe kedua, Kolom Adsorbsi, berisi
partikel penyerap yang umumnya digunakan untuk analisa gas permanen dan
hydrokarbon rendah, biasa disebut Chromatography Gas Padat (GSC).
Kolom biasanya dibuat dari baja tak
berkarat dengan panjang antara 1 sampai 4 meter, dengan diameter internal
sampai 4 mm. Kolom digulung sehingga dapat disesuakan dengan oven yang
terkontrol secara termostatis.Kolom dipadatkan dengan tanah diatomae, yang
merupakan batu yang sangat berpori. Tanah ini dilapisis dengan cairan bertitik
didih tinggi, biasanya polimer lilin.
·
Temperatur kolom
Temperatur kolom dapat bervariasi
antara 50 oC sampai 250 oC. Temperatur kolom lebih rendah
daripada gerbang injeksi pada oven, sehingga beberapa komponen campuran dapat
berkondensasi pada awal kolom. Kolom memulai pada temperatur rendah dan
kemudian terus menerus menjadi lebih panas dibawah pengawasan komputer saat
analisis berlangsung.
·
Proses pemisahan pada kolom
Ada tiga hal yang dapat berlangsung
pada molekul tertentu dalam campuran yang diinjeksikan pada kolom:
·
Molekul dapat
berkondensasi pada fase diam.
·
Molekul dapat
larut dalam cairan pada permukaan fase diam
·
Molekul dapat
tetap pada fase gas
Dari ketiga kemungkinan itu, tak
satupun yang bersifat permanen.Senyawa yang mempunyai titik didih yang lebih
tinggi dari temperatur kolom secara jelas cenderung akan berkondensasi pada
bagian awal kolom. Namun, beberapa bagian dari senyawa tersebut akan menguap
kembali dengan dengan jalan yang sama seperti air yang menguap saat udara
panas, meskipun temperatur dibawah 1000C. Peluangnya akan
berkondensasi lebih sedikit selama berada didalam kolom.
Sama halnya untuk beberapa molekul
dapat larut dalam fase diam cair. Beberapa senyawa akan lebih mudah larut dalam
cairan dibanding yang lainnya. Senyawa yang lebih mudah larut akan menghabiskan
waktunya untuk diserap pada fase diam: sedangkan senyawa yang suka larut akan
menghabiskan waktunya lebih banyak dalam fase gas.
Proses dimana zat membagi dirinya
menjadi dua pelarut yang tidak bercampurkan karena perbedaan kelarutan, dimana
kelarutan dalam satu pelarut satu lebih mudah dibanding dengan pelarut lainnya
disebut sebagai partisi. Sekarang, anda bisa beralasan untuk memperdebatkan
bahwa gas seperti helium tidak dapat dijelaskan sebagai pelarut. Tetapi,
istilah partisi masih dapat digunakan dalam kromatografi gas-cair.
Substansi antara fase diam cair dan
gas. Beberapa molekul dalam substansi menghabiskan waktu untuk larut dalam
cairan dan beberapa lainnya menghabiskan waktu untuk bergerak bersama-sama
dengan gas.
4. Detektor
Setelah muncul dari kolom itu, aliran gas lewat melalui sis
lain detektor. Maka elusi zat terlarut dari kolom itu mengatur
ketidakseimbangan antaradua sisi detektor yang direkam secara elektrik. Laju
aliran gas pembawa adalah hal yang sangat penting, dan biasanya pengukur aliran
untuk itu tersedia. Secara normal gas-gas yang muncul dialirkan keluar pada
tekanan atmosfir. Karena pekerja laboratorium secara terus menerus terpapar
oleh uap senyawa-senyawa yang terkromatogafi yang mungkin tak baik walaupun
kadarnya biasanya kecil maka ventilasi pada keluaran instrumen harus
diperhatikan. Ketentuan bisa dibuat untuk menjebak zat terlarut yang dipisahkan
setelah muncul dari kolom jika hal ini dibutuhkan untuk penyelidikan lebih
lanjut.
Ada beberapa tipe detektor yang biasa
digunakan. Detektor ionisasi nyala dijelaskan pada bagian bawah penjelasan ini,
merupakan detektor yang umum dan lebih mudah untuk dijelaskan daripada detektor
alternatif lainnya.
Detektor ionisasi nyala
Dalam mekanisme reaksi, pembakaran
senyawa organik merupakan hal yang sangat kompleks. Selama proses, sejumlah
ion-ion dan elektron-elektron dihasilkan dalam nyala. Kehadiran ion dan
elektron dapat dideteksi.
Seluruh detektor ditutup dalam oven
yang lebih panas dibanding dengan temperatur kolom. Hal itu menghentikan
kondensasi dalam detektor.
Jika tidak terdapat senyawa organik datang dari kolom,
anda hanya memiliki nyala hidrogen yang terbakar dalam air. Sekarang, anggaplah
bahwa satu senyawa dalam campuran anda analisa mulai masuk ke dalam detektor.
Ketika dibakar, itu akan menghasilkan
sejumlah ion-ion dan elektron-elektron dalam nyala. Ion positif akan beratraksi
pada katoda silinder. Ion-ion negatif dan elektron-elektron akan beratraksi
pancarannya masing-masing yang mana merupakan anoda.Hal ini serupa dengan apa
yang terjadi selama elektrolisis normal.
Pada katoda, ion positif akan
mendatangi elektron-elektron dari katoda dan menjadi netral. Pada anoda,
beberapa elektron dalam nyala akan dipindahkan pada elektroda positif; ion-ion
negatif akan memberikan elektron-elektronnya pada elektroda dan menjadi netral.
Kehilangam elektron-elektron dari satu
elektroda dan perolehan dari elektroda lain, akan menghasilkan aliran
elektron-elektron dalam sirkuit eksternal dari anoda ke katoda. Dengan kata
lain, anda akan memperoleh arus listrik.
Arus yang diperoleh tidak besar, tetapi
dapat diperkuat. Jika senyawa-senyawa organik lebih banyak dalam nyala, maka
akan banyak juga dihasilkan ion-ion, dan dengan demikian akan terjadi arus
listrik yang lebih kuat. Ini adalah pendekatan yang beralasan, khususnya jka
anda berbicara tentang senyawa-senyawa yang serupa, arus yang anda ukur
sebanding dengan jumlah senyawa dalam nyala.
Kekurangan utama dari detektor ini
adalah pengrusakan setiap hasil yang keluar dari kolom sebagaimana yang
terdeteksi. Jika anda akan mengrimkan hasil ke spektrometer massa, misalnya
untuk analisa lanjut, anda tidak dapat menggunakan detektor tipe ini.
5. Pencatat
(Recorder)
Fungsi recorder sebagai alat untuk mencetak hasil percobaan
pada sebuah kertas yang hasilnya disebut kromatogram (kumpulan puncak grafik).
Hasil akan direkam sebagai urutan
puncak-puncak; setiap puncak mewakili satu senyawa dalam campuran yang melalui
detektor. Sepanjang anda mengontrol secara hati-hati kondisi dalam kolom, anda
dapat menggunakan waktu retensi untuk membantu mengidentifikasi senyawa yang
tampak-tentu saja anda atau seseorang lain telah menganalisa senyawa murni dari
berbagai senyawa pada kondisi yang sama.
Area dibawah puncak sebanding dengan
jumlah setiap senyawa yang telah melewati detektor, dan area ini dapat dihitung
secara otomatis melalui komputer yang dihubungkan dengan monitor. Area yang
akan diukur tampak sebagai bagian yang berwarna hijau dalam gambar yang
disederhanakan.
Perlu dicatat bahwa tinggi puncak tidak
merupakan masalah, tetapi total area dibawah puncak. Dalam beberapa contoh
tertentu, bagian kiri gambar adalah puncak tertinggi dan memiliki area yang
paling luas. Hal ini tidak selalu merupakan hal seharusnya..
Mungkin saja sejumlah besar satu
senyawa dapat tampak, tetapi dapat terbukti dari kolom dalam jumlah relatif
sedikit melalui jumlah yang lama. Pengukuran area selain tinggi puncak dapat
dipergunakan dalam hal ini.
·
Waktu retensi
Waktu yang digunakan oleh senyawa
tertentu untuk bergerak melalui kolom menuju ke detektor disebut sebagi waktu
retensi. Waktu ini diukur berdasarkan waktu dari saat sampel diinjeksikan pada
titik dimana tampilan menunujukkan tinggi puncak maksimum untuk senyawa itu.
Setiap senyawa memiliki waktu retensi
yang berbeda. Untuk senyawa tertentu, waktu retensi sangat bervariasi dan
bergantung pada: Titik didih senyawa. Senyawa yang mendidih pada temperatur
yang lebih tinggi daripada temperatur kolom, akan menghabiskan hampir seluruh
waktunya untuk berkondensasi sebagai cairan pada awal kolom. Dengan demikian,
titik didih yang tinggi akan memiliki waktu retensi yang lama.
Kelarutan dalam fase cair. Senyawa yang
lebih mudah larut dalam fase cair, akan mempunyai waktu lebih singkat untuk
dibawa oleh gas pembawa.. Kelarutan yang tinggi dalam fase cair berarti memiiki
waktu retensi yang lama.
Temperatur kolom. Temperatur tinggi
menyebakan pergerakan molekul-molekul dalam fase gas; baik karena
molekul-molekul lebih mudah menguap, atau karena energi atraksi yang tinggi
cairan dan oleh karena itu tidak lama tertambatkan. Temperatur kolom yang
tinggi mempersingkat waktu retensi untuk segala sesuatunya di dalam kolom.
Untuk memberikan sampel dan kolom,
tidak ada banyak yang bisa dikerjakan menggunakan titik didih senyawa atau
kelarutannya dalam fase cair, tetapi anda dapat mempunyai pengatur temperatur.
Semakin rendah temperatur kolom semakin
baik pemisahan yang akan anda dapatkan, tetapi akan memakan waktu yang lama
untuk mendapatkan senyawa karena kondensasi yang lama pada bagian awal kolom.
Dengan kata lain, menggunakan
temperatur tinggi, segala sesuatunya akan melalui kolom lebih cepat, tetapi
pemisihannya kurang baik. Jika segala sesuatunya melalui kolom dalam waktu yang
sangat singkat, tidak akan terdapat jarak antara puncak-puncak dalam
kromatogram.
Jawabannya dimulai dengan kolom dengan
suhu yang rendah kemudian perlahan-lahan secara teratur temperaturnya
dinaikkan.
Pada awalnya, senyawa yang menghabiskan lebih banyak
waktunya dalam fase gas akan melalui kolom secara cepat dan dapat dideteksi.
Dengan adanya sedikit pertambahan temperatur akan memperjelas perlekatan
senyawa. Peningkatan temperatur masih dapat lebih `melekatan` molekul-molekul
fase diam melalui kolom.
Penerapan
kromatografi gas
1. Untuk identifikasi senyawa
Dengan suatu kolom tertentu dan dengan semua fariabelnya
seperti temperatur dan laju alir, dikendalikan secara cermat, waktu retensi
atau volume retensi suatu zat terlarut merupakan suatu besaran dari zat
terlarut tersebut, seperti halnya titk didih atau halnya indek bias adalah
besaran. Ini menunjukkan bahwa sifat retensi dapat digunakan untuk mengetahui
suatu senyawa.
2. Analisis kuantitatif
Dengan GC tergantung pada hubungan antara jumlah suatu zat
terlarut dan ukuran dari pita elusi yang dihasilkan. Secara umum dengan
detektor diferensial, ukuran jumlah zat terlarut yang paling baik adalah luas
dibawah pita elusi. Jumlah zat terlarut = faktor kalibrasi x luas dibawah pita
elusi.
Keterbasan GC adalah volatilitas
sampel itu harus mempunyai tekanan uap yang cukup pada temperatur kolom
tersebut, dan ini segera menghilangkan banyak jenis sampel. Suatu perhitungan
yang aktual tidak mungkin dilakukan tetapi harus diperkirakan bahwa sekitar 20%
senyawa kimia yang diketahui kurang cukup volatil.kebanyakan sampel organik
tidak cukup volatil untuk memungkinkan penerapan langsung dari GC.
VI. ANALISA PERCOBAAN
·
Percobaan minggu pertama
Pemisahan
pada kromatografi gas didasarkan pada prbedaan kecepatan migrasi komponen
komponen suatu campuran di dalam kolom. Perbedaaan migrasi ini terjadi karena
perbedaan interaksi komponen tersebut dengan fasa diam dan fasa gerak. Fasa
diamnya berupa cairan yang melekat pada zat pendukung sedangkan fasa geraknya
berupa gas. Karena gas ini berfungsi membawa komponen sepanjang kolom hingga
mencapai detector, maka fasa geraknya disebut gas pembawa.
Sampel
yang disuntikan pada injection port akan mengalami perubanhan fase daric air
menjadi gas karena suhu pada injection portyang memanaskan sampel akan duibawa
oleh gas pembawa masuk ke dalam kolom untuk dipisahkan berdasarkan sifat
sampel. Sifat sampel yang memiliki sifat berbeda dengan kolom akan menyebabkan
sampel keluaar terlebih dahulu atau keluar lebih cepat, sedangkan sampel yang
memiliki sifat yang sama dengan kolom maka sampel akan keluar lebih lambat
karena perbedaan inilah akhirnya sampel terpisah.
Pada
grafik yang ditampilkan pada monitor computer, waktu retennsi antar etanol dan
butanol yang berbeda. Perbedaan ini bergantung pada titik didih masing masing
senyawa yang mendidih pada temperature yang lebih tinggi daripada temperature
kolom. Dengan demikian titik didih yang tinggi akan memiliki waktu retensi yang
lama
Komponen
yang memiliki titik didh rendah akan mudah menguap menjadi gas dan pergerakkan
nya lebih cepat di dalam kolom dibandungkan dengan komponen lain dengan titik
didih yang lebih tinggi untuk mencapai detector.
VII. KESIMPULAN
Dari
percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan :
1. Kromatografi
gas merupakan alat yang digunakan untuk memisahkan suatu komponen dari campran
dengan menggunakan fase gerak yang berupa gas pembawa dan fase geraknya berupa
cairan.padatan yang terdapat pada kolom
2. Semakin
lama waktu retensinya semakin banyak senyawa yang teruapkan
3. Factor
yang mempengaruhi waktu retensi antara lain titik didh senyawa, kelarutan dalam
fasa diam dan temperature kolom
Tidak ada komentar:
Posting Komentar