KROMATOGRAFI GAS
Oleh : Ida Musfiroh, Msi., Apt. Skoog, Fundamental of Analytical Chemistry, Eigthth Edition, 2004.
Function Separation of volatile organic compounds Volatile – when heated, VOCs undergo a phase transition into intact gas-phase species Separation occurs as a result of unique equilibria established between the solutes and the stationary phase (the GC column) An inert carrier gas carries the solutes through the column
Function Separation of volatile organic compounds Volatile – when heated, VOCs undergo a phase transition into intact gas-phase species Separation occurs as a result of unique equilibria established between the solutes and the stationary phase (the GC column) An inert carrier gas carries the solutes through the column
Asas Kromatografi Gas Pemisahan komponen senyawa kimia dengan : - sistem adsorpsi pada fase diam padat (Gas-solid Crhomatography)/ GSC atau... - sistem partisi di antara fase diam cair yang melapisi penyangga padat dan fase gerak gas (Gas-liquid Crhomatography)/GC. Pemisahan juga dapat terjadi akibat perbedaan titik didih/titik cair/titik leleh.
Parameter analisis
Analisis kualitatif : tR (waktu retensi) pada kondisi kromatografi yang sama.
Analisis kuantitatif : tinggi puncak, area dibawah puncak pada kondisi kromatografi yang sama.
Faktor kritis dlm GC
Resolusi (pemisahan), kecepatan dan kapasitas sampel.
Komponen instrumentasi
Gas Pembawa (hrs murni, pengotoran oleh oksigen merusak kolom dan detektor, menggangu garis dasar kromatogram pada suhu yang diprogram)---- fase gerak
Injektor sampel
Oven
Kolom
Detektor
Data sistem
Syring e Injecto r Gas tank
Colum n
Ove
Detect or
Gas Pembawa
Harus bersifat inert Helium (paling umum digunakan), Ar, N2, H2, O2. Tekanan inlet : 10-50 psi lebih besar dari tekanan kamar. Kecepatan alir 25-150 mL/menit untuk kolom pack. Kecepatan alir 1-25 mL/menit untuk kolom kapiler
Injektor Sampel
Berupa microsyringes .
Efisiensi kolom dipengaruhi oleh ukuran sampel.
Kolom Pack : 20 µL
Kolom kapiler : 100 kali lebih kecil
Injeksi yang lambat dan ukuran sampel yg berlebihan, menyebabkan band spreading dan pemisahan yang buruk.
Injector
A GC syringe penetrates a septum to inject sample into the vaporization camber
Instant vaporization of the sample, 280 C
Carrier gas transports the sample into the head of the column
Purge valve controls the fraction of sample that enters the column
Splitless (100:90) vs. Split (100:1) Syring e
Syring e
Injecto r
He
Injecto r
He Purge valve closed GC column
GC column
Purge valve open
Kolom 2 tipe kolom dalam GC : - Kolom Pack - Kolom open tubular atau kolom kapiler. Ukuran kolom bervariasi : < 2 m – 50 m atau lebih. Terbuat dari stainless steel, glass, silika atau teflon. Ukuran diameter : 10 – 30 cm
Pengaruh suhu Suhu optimum kolom dipilih berdasarkan titik didih sampel dan derajat pemisahan yang diinginkan. Kolom dilengkapi dengan termostat. Untuk sampel dg range titik didih yang lebar, membutuhkan Suhu Terprogram. Suhu terprogram : Suhu kolom ditingkatkan secara bertahap atau disebut dg Pemisahan bertahap.
Jenis Fase diam Dipilih berdasarkan polaritas sampel. 1.
Senyawa polar Carbowax/PEG 20 M 200 °C
DEGS
190°C
2. Non polar SE-30
350°C
Squalan 100°C 3. Semi polar OV-17 OV-210
Jenis fase diam-2
Fase diam adalah lemak sehingga dapat meleleh. Ketika meleleh gas pembawa akan membawa komponen analit berdasarkan kepolaran.
Kolom terdiri dari 2 macam :
1. Pack kolom max 5 m
2. Capiler kolom max 100 m (yang sering dig)
Kolom kapiler pembuatannya seperti soft capsul
Jenis fase diam-3
Kolom pack (gelas bersilika) – rapuh tetapi inert shg - jika ada zat-zat bersifat korosif (spt fenol) dlm sampel tdk diganggu oleh kolom. - kerusakan kolom akan terlihat (hitam dan pecah-pecah) - permeabilitasnya tinggi dan dpt dig. Kolom panjang dan atau kecepatan fase gerak tinggi
Macam-macam detektor dlm GC
FID (Flame Ionization Detector) , paling umum digunakan dlm bid. Farmasi. Kelemahan : semua terdeteksi termasuk pelarut FTD (Flame Thermal Detector) (N,P) FPD : untuk pestisida organofosfat karbamat. (senyawa fosfor dan Nitrogen shg yg akan terdeteksi adl seny yg memp. gugus P dan sulfur) ECD (Electron Capture Detector) (untuk pestisida organoklorin) shg tdk boleh menggunakan pelarut kloroform. misal : DDT, aldrin, dieldrin TCD (Thermal Capture detector) (untuk isolasi senyawa ,krn dpt ditampung) (paling tdk sensitif)
Karakteristik detektor yang ideal
Harus memiliki sensitivitas yg tinggi Stabilitas dan reproodusibilitas yang baik. Respon linier thd zat terlarut Mempunyai range suhu : suhu kamar – minimal 400°C. Waktu respon yang pendek, tdk tergantung dari kecepatan alir. Realibilitas tinggi dan mudah digunakan. Tdk merusak sampel. Kesamaan respon pd semua sampel.
Pengaturan kondisi alat -1 1.
Nyalakan alat sekaligus temperatur harus diatur 30°C diatas suhu analisis.
2.
Nyalakan gas pembawa, biarkan selama 30 menit.
Penerapan GC
Untuk senyawa yang kurang stabil pada suhu tinggi atau sifat atsirinya rendah dapat diperbaiki sifat-sifatnya dengan derivatisasi.
Pada derivatisasi semua gugus fungsi yang relevan harus dapat terderivat secara kuantitatif.
Teknik Sililasi : mengurangi antaraksi dipol-dipol serta menambah keatsirian
Penderivat
Pereaksi yang banyak digunakan untuk sililasi : N,O bis (trimetilsilil) trifluoroasetamida, BSTFA, TMCS, TMSDEA.
Gugus polar – OH, -COOH, -NH2, =NH, dan – SH dapat diubah menjadi gugus silil -O-Si(CH3)3 dengan pereaksi BSTFA atau BSA.
Penderivat
Kemudahan sililasi gugus fungsi adalah : alkohol>fenol>asam karboksilat>amin>amida.
Sedangkan alkohol : alkohol primer>sekunder>tersier dan pada amin : amin primer > amin sekunder
Menentukan kondisi analisis campuran Misal : Kita akan memisahkan campuran Caryophyllen (c), kamfer (k) dan mentol (m) (c) = 140°C --- C=C (ikatan rangkap) (k) = 160°C --- C=O (keton) (m) = 110°C --- OH (alkohol tersier) Suhu maksimum sampel 160°C Jika dilihat dari sifat kepolaran : (c)>(k)>(m)
Penyelesaian : analisis campuran
Jika yang digunakan kolom polar (carbowax) maka seny. Polar akan lebih lama tertahan dlm kolom : m – k – c
Jika yang digunakan kolom non polar c — k — m
Pelarut yang sering digunakan : heksan atau kloroform (penguapan sepat dan merata) – kurva menyempit dan simetris.
Peneyelesaian : Kondisi instrumentasi
Detektor : FID Kolom dipilih PEG 200°C (dipilih kolom yang mempunyai selisih 30°C antara titik leleh kolom dg suhu analisis. Suhu kolom : 160°C Suhu injektor : 160°C Suhu detektor 190°C : 30°C + suhu kolom Aliran gas 60 mL/menit
Soal untuk dibahas dalam diskusi Jika terdapat sampel yang mengandung Senyawa (A) fenol, (B) Organoklorin, (C) senyawa amin. struktur ditulis di papan tulis Pertanyaan : 1. Bagaimana jika dianalisis menggunakan detektor FID, TCD, FTD dan FPD, ECD senyawa apa saja yang dpt terdeteksi dg masing-masing detektor tersebut? berikan alasannya.
GC-Mass Spectrometry
GC-MS One of the most powerful detectors for gas Chromatography is the mass spectrometer. The combination of gas chromatography and mass spectrometer is known as GC/MS. Mass spectrometer measure the mass-tocharge ratio (m/z) of ions that have been produced from the sample.
GC-MS
Molecul-Mass spectrometer : sampel molecules enter the mass spectrometer through an inlet system. In the case of GC, the sample in in the form of vapor, and the inlet must interface between the atmospheric pressure GC system and the low pressure mass spectrometer system. An elaborate vacuum system is needed to maintain the low pressure.
In the mass spectrometer, sample molecules enteran ionization source, which ionizes the sample. The ionization sources for molecules mass spectrometry are energetic enough to break chemical bonds in the sample molecules but not so energetic as to decompose the sample molecules into their constituent atoms. The ionization sources in GC/MS produce fragments, which can also ionized : molecule ions
