KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah ini tanpa suatu halangan yang berarti. Adapun tujuan dari penyusunan makalah yang berjudul “KROMATOGRAFI GAS-CAIR (GLC)” (GLC) ” ini adalah sebagai pemenuhan tugas yang diberikan demi tercapainya tujuan pembelajaran yang telah direncanakan. Selain itu, agar dapat mengetahui tentang pengertian GLC, GLC, peralatan dasar GLC ,
prinisp kerja, dan
keuntungan dan kelemahan GLC. Kami menyadari dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu, kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan demi terciptanya makalah yang lebih baik selanjutnya. Dan semoga dengan hadirnya makalah ini dapat memberi manfaat bagi pembaca sekalian.
Penyusun,
DAFTAR ISI Kata Pengantar ……………………………............................................................. 1 Daftar Isi …………………………………………………………..……………… 2 I.
Pendahuluan a. Latar Belakang ……………………………………………………..3 b. Rumusan Masalah …………………………………………………. 3 c. Tujuan Penulisan …………………………………………………. 3
II. Pembahasan 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Pengertian GLC …………………………………………………….. Prinsip Kerja Alat GLC ……………………………………………. Bagian –bagian pada GLC ………………………………………… Instrumen pada GLC………………………………………………. Cara kerja GLC …………………………………………………… Keuntungan dan kekurangan GLC ……………………………….
III.Penutup …………………………………………………………………… Daftar pustaka …………………………………………………………….
4 5 5 7 12 13 15 16
BAB I PENDAHULUAN 1.1LATAR BELAKANG
Pemisahaan campuran menjadi komponen-komponennya adalah hal yang penting dalam semua cabang kimia dan tak kalah pentingnya dalam banyak bidang lain di mana teknik-teknik kimia digunakan untuk memecahkan berbagai masalah. Jadi,dampak dari suatu teknik pemisahan yang ampuh dan serba guna akan dirasakan oleh seluruh ilmu pengetahuan modern. Dalam kaitan ini, ketelitian kromatografi jarang sekali ditekankan. Dengan menggunakan metode kromatografi, dalam banyak kasus pemisahaan dituntaskan jauh lebihcepat dan lebih efektif daripada sebelumnya, dan banyak pemisahan-pemisahan yang tak pernah dilakukan dengan teknik-teknik lainnya telah berhasil. Kromatografi adalah suatu method pemisahan fisik, di mana komponenkomponen yang dipisahkan didistribusikan diantara dua fasa, salah satu fasa tersebut adalah suatu lapisan stasioner dengan permukaan yang luas, yang lainnya sebagai fluida yang mengalir lembut di sepanjang landasan stationer.
1.2 Rumusan masalah
Perkembangan teoritis dan pemahaman menyeluruh tentang proses GLC dan fakto-faktor yang menentukan kinerja.
1.3 Tujuan
Mengahadirkan materi dasar yang akan memperkenalkan berbagai aspek dari proses kromatografi , menjelaskan dalam istilah yang sederhana bagaimana prinsip kerja instrumen.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 1. Pengertian GLC Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisa (analisa
kualitatif dan analisa kuantitatif), kromatografi gas dijajarkan sebagai cara analisa yang dapat digunakan untuk menganalisa senyawa-senyawa organic. Kita telah mengetahui bahwa ada dua jenis kromatografi gas, yatiu kromatografi gas padat (KGP), dan kromatografi gas cair (KGC). Dalam kedua hal ini sebagai fasa bergerak adalah gas (hingga keduanya disebut kromatografi gas), tetapi fasa diamnya berbeda. Meskipun kedua cara tersebut mempunyai banya persamaan. Perbedaan antara kedunya hanya tentang cara kerja. Pada kromatografi gas padat (KGP) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair (KGC) terdapat partisi (larutan). Kromatografi ga padat (KGP) digunakan sebelum tahun 1800 untuk memurnikan gas. Metode ini awalnya kurang berkembang. Penemuan jenis-jenis padatan baru sebagi hasil riset memperluas penggunaan metode ini. Kelemahan metode ini mirip dengan kromatografi cair padat. Sedangkan kromatografi gas cair sering disebut oleh para pakar kimia organic sebagai kromatografi fasa uap. Pertama kali dikenalkan oleh James dan Martin pada tahun 1952. metode ini paling banyak digunakan karena efisien, serba guna, cepat dan peka. Cuplikan dengan ukuran beberapa microgram sampel dengan ukuran 10 gram masih dapat dideteksi. Sayangnya komponen cuplikan harus mempunyai tekanan beberapa torr pada suhu kolom.
2. Prinsip Kerja alat GLC Prinsip kerja, Kromatografi merupakan medan yang bergerak cepat karena
sangat pentingya dalam praktek dalam banyak bidang penelitian. Usaha-uasaha berlanjut sepanjang banyak jalur, beberapa diantaranya adalah : detector yang lebih baik, bahan kemasan kolom yang baru, hubungan dengan instrument lain (seperti spectrometer massa) yang dapat membantu untuk mengidentifikasi komponen-komponen yang dipisahkan. Untuk memahami prinsip kerja dari kromatografi gas khususnya kromatigrafi gas cair (KGC), yang lazim ditemui adalah pada helium, hydrogen, dan juga
nitrogen dapat digambarkan dengan menggunakan gambar dari kamar-kamar khayal yang masing-masing berisi suatu porsi cairan atsiri, yang berfungsi sebagai fase stasionernya. Pada kamar pertama dimasukan suatu sampel fasa gerak, suatu gas seperti nitrogen, yang mengandung uap suatu senyawa organic, katakan benzene, jika cairan itu cocok maka sejumlah benzena akan melarut kedalamnya, dan sejumlah lain akan tetap tinggal dalam runag diatasnya. Hal ini dinyatakan dalam Hukum Henry dalam bentuknya yang biasa menyatakan bahwa tekanan parsial yang dilakukan oleh sutau zat terlarut dalam larutan encer akan berbanding lurus dengan fraksi molnya. Jadi untuk disrribusi dalam keadaan setimbang (dari) benzena antara cairan dan fase-fase uap dalam kamar tersebut dapat dituliskan Pbenzena = kXbenzena Dimana Pbenzena dalah tekanan parsial benzene dalam fase uap, Xbenzena fraksi mol benzene dalam cairan, dan k suatu tetapan. Dealam kromatografi gas, tekana parsial dan fraksi mol sering digantikan oleh factor-faktor konsentrasi yang menghasilkan koefisien distribusi K yang tak berdimensi : K= konsebtrasi benzene dalam fase cair, bbt/mol = C Konsentrasi cair dalam fase gas, bbt/mol C Kamar-kamar kesetimbangan dalam gambaran sebelumya disebut Lempeng teoritis, selanjutnya suatu kolom kromatografi bekerja pada kondisi aliran berkesinambungan (dari) fase gerak, dan kesetimbangan tidak akan tercapai pada titik manapun dalam kolom itu. Namun setelah menjalani penggal tertentu kolom, suatu campuran akan telah mengalami derajat fraksionasi
yang
samaseperti
yang
akan
dicapai
dalam
satu
tahap
kesetimbangan. Penggal kolom yang mencapai ini disebut Tinggi Ekivalen suatu Lempeng Teoritis atau HETP. Panjang kolom total dibagi dengan HETP adalah banyaknya lempeng teoritis n dalam kolom, dan lazim untuk menilai penampilan kolom dengan menggunakan banyaknya lempeng ini. 3. Bagian-bagian pada GLC
1. Gas Pembawa Gas pembawa ditempatkan dalam tabung bertekanan tinggi. Untuk memperkecil tekanan tersebut agar memenuhi kondisi pemisahan maka digunakan drager yang dapat mengurangi tekanan dan mengalirkan gas
dengan laju tetap. Aliran gas akan mengelusi komponen-komponen dengan waktu yang karaterisitik terhadap komponen tersebut (waktu retensi). Karena kecepatan gas tetap maka komponen juga mempunyai volume yang karateristik untuk gas pembawa (volume retensi). Adapun persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi oleh gas pembawa adalah : 1. inert, agar tidak terjadi interaksi dengan pelarut. 2. murni, mudah didapat dan murah harganya. 3. dapat mengurangi difusi dari gas 4. cocok untuk detektor yang digunakan.
2. Tempat Injeksi Sebelum memasuki kolom maka ia harus dirubah menjadi uap dan ini dilakukan pada tempat injeksi. Suhu pada tempat injeksi ini haruslah ± 50
0
C diatas titik didih tertinggi yang ada dalam campuran cuplikan dan tidak boleh terlalu tinggi karena kemungkinan dapat mengurai senyawa yang akan dianalisa.
3. Kolom Ada 2 jenis kolom yang digunakan dalam kromatografi gas secara umum, yaitu kolom jejal (packed columns) dan kolom tubuler terbuka (open tubulas columns). kolom jejal (packed columns) adalah kolom metal atau gelas yang diisi bahan pengepak terdiri dari penunjang padatan yang dilapisi fase cair yang tidak menguap (untuk kromatografi gas-padatan). Kolom tubuler terbuka sangat berbeda dengan kolom jejal, yaitu gas yang mengalir sepanjang kolom tidak mengalami hambatan, karena kolomnya merupakan tabung tanpa bahan pengisi. Kolom jejal umumnya mempunyai panjang yang berkisar antara 0,7 sampai 2 meter, sedangkan kolom tubuler terbuka dapat mempunyai panjang dari 30 sampai 300 meter. Kolom yang panjang ini biasanya dibuat dalam bentuk melilit bergulung seperti spiral. Kemampuan memisahkan komponen per meter kolom pada kolom tubuler terbuka tidak jauh berbeda dengan pemisahan pada kolom jejal. Meskipun demikian, penggunaan kolom yang sangat panjang bersama-sama dengan
waktu analisis yang relatif cepat merupakan alat penolong yang berharga bagi para ahli kimia untuk dapat memisahkan komponen-komponen yang perbedaannya kecil didalam sifat-sifat fisiknya. Ada 2 jenis kolom tubuler terbuka, yaitu WCOT (Wall Coated Open Tubular Columns) dan SCOT (Support Coated Open Tubular Columns). 4. Detektor Detektor dapat menunjukan adanya sejumlah komponen didalam aliran gas pembawa serta sejumlah dari komponen-komponen tersebut. Detektor yang diinginkan adalah detektor yang mempunyai sensitifitas yang tinggi, noisenya rendah, responnya linear, dapat memberikan respon dengan setiap senyawa, tidak sensitif terhadap perubahan temperatur dan kecepatan aliran dan juga tidak mahal harganya. 5. Rekorder (pencatat) Rekorder jenis potensiometer yang dipergunakan dalam kromatografi gas adalah servo-operated voltage balancing device.
4. Instrumen pada GLC Instrumentasi
Gambar 1. Salah Satu Contoh Instrumentasi Pada Kromatografi Gas Sumber: teaching.shu.ac.uk
Komponen-komponen yang terdapat dan bekerja pada sistem kromatografi anatara lain: 1.Penyuplai Gas Tabung berisi gas yang tidak ikut bereaksi terhadap analisis yang dilakukan. Gas yang dapat dipakai anatara lain: helium, argon, nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen. Jenis gas yang dipakai ini bergantung pada jenis detektor yang digunakan. Penyuplai gas ini dihubungkan dengan dua regulator tekanan. Regulator ini digunakan sebagai pengatur laju alir dari gas. Laju alir ini dapat dilihat dari alat yang disebut sebagai rotometer. Kecepatan atau laju alir yang digunakan biasanya antara 29 sampai 150 ml/menit untuk packed colomn. Apabila digunakan capillar column laju alir yang diberikan lebih kecil yaitu 1 sampai 25 ml/menit. Selain rotometer, dapat pula digunakan soap buble flow meter . Alat pengukur ini diletakkan di ujung kolom atau di detector. 2.Sistem Injeksi Sampel Bagian dimana suntikan atau syringe yang berisi sampel disuntikkan. Syringe yang digunakan adalah syringe khusus yang berukuran diameter suntikan mikro. Suntikan ini dapat memuat 10-20 mikroliter sampel. Ujung dari syringe ini diinjeksikan melalui septum karet silikon kedalam port gas o
yang memiliki suhu 50 C. Gas ini berada pada pangkal atau kepala kolom. 3.Kolom Kolom merupakan tempat dimana sampel dielusi oleh eluent. Panjag dari kolom ini berkisar anatara 2 m sampai 50 m. Panjang garis tengahnya antara 10-30 cm. Kolom ini terbuat dari stainless steel, kaca, silika yang dileburkan, atau teflon. Ada dua jenis kolom pada kromatografi gas. Yaitu packed coloumn dan open tubular coloumn. Dari keefisienannya, open tubular coloumn lebih tinggi dibandingkan jenis kolom yang satunya. Hal i ni dikarenkan jenis kolom tubular terbuka atau juga disebut dengan capillar
coloumn telah mengalami perkembangan teknologi. Packed coloumn merupakan
pioner
terbuatnya
kolom
kromatografi
maka
dari
itu
spesifikasinya lebih sederhana. Pada kolom harus diatur suhu tertentu agar alat dapat digunakan. Optimum suhu yang dikontrol bergantung pada titik didih sampel dan derajat pemisanhan. 4.Detektor Alat pendeteksi sampel yag diletakkan pada ujung kolom. Detektor ini mendeteksi waktu retensi. Waktu retensi adalah waktu yang digunakan oleh sampel melakukan elusi. Elusi adalah proses teralirnya sampel oleh eluent melalui kolom. Diperlukan karakteristik khusus agar detektor bekerja secara maksimal. Karakteristik untuk detektor yang ideal adalah: a) Kesensitifitasan yang baik. Pada umumnya sensitifitas detektor pada saat sekarang bermilai antara 10-8-10-15 g/s. b) Stabilitas yang baik c) Respon linier pada larutan d) Temperatur range maksimal 400o C e) Waktu respon yang cepat f) Reliabilitas yang tinggi g) Respon yang sama pada semua analit h) Tidak merusak sampel Parameter yang menentukan kinerja detektor Semua
detektor
tersebut
diatas
sangat
berbeda
dalam
prinsip
operasionalnya, hal ini yang membuat perbandingan menjadi sulit. Akan tetapi, terdapat sejumlah karakteristik yang mana dapat digunakan sebagai perbandingan yaitu :
Selektivitas
Sensitivitas
Noise dan Kuantitas minimum yang dapat terdeteksi Linear range (rentang linier)
(a) Selektivitas Selektivitas detektor bergantung pada prinsip operasionalnya dan respon terhadap bermacam senyawa, misalnya T.C.D. yang mengukur perbedaan antara konduktivitas gas pembawa dan komponen analit dapat merespon terhadap semua senyawa sementara F.P.D. dengan filter S dan P hanya memberi respon pada senyawa-senyawa sulfur dan fosfor, tergantung pada filter yang digunakan. (b) Sensitivitas Sensitivitas dinyatakan sebagai respon yang dapat dihasilkan dengan jalan memberi sejumlah sampel yang telah ditentukan. Hal ini dapat dihitung dengan pembagian area (dinyatakan dalam ampere x sec = coulomb) dengan berat sampel dalam gram. Sensitivitas juga dapat dinyatakan dalam ketinggian puncak dan konsentrasi dapat digunakan sebagai pengganti berat sampel. (c) Noise dan Konsentrasi minimum yang dapat terdeteksi Output elektrik dari detektor dapat ditingkatkan hingga tingkat berapapun dengan menggunakan electrical amplification. Akan tetapi electrical noise dalam detektor dan elektronik juga diperbesar sampai batas di mana noise adalah cukup tinggi untuk menyembunyikan respon detektor. Oleh karena itu tingkat noise membatasi konsentrasi komponen yang dapat terdeteksi. Kuantitas minimum yang dapat terdeteksi adalah jumlah yang memberi respon detektor yang sepadan dengan dua kali tingkat noise.
Misal : noise level =4 Kuantitas minimum yang dapat terdeteksi : 8 microvolts (d) Kisaran Linier
Analisa kuantitaif yang akurat bergantung pada hubungan linier antara konsentrasi dan respon detektor. Dengan mempertimbangkan respon detektor ideal terhadap aliran masa R = K ( dm / dt ) Ploting R terhadap dm/dt akan memberikan garis lurus dengan kemiringan K Dalam prakteknya hal ini akn menghasilkan garis lurus yang panjang, untuk mengurangi range maka lebih tepat menggunakan persamaan a log R = log K + log (dm/dt), yang akan memberikan garis lurus ( y= a +bx) Liniearitas dari detektor dapat digambarkan sebagai kemiringan dari kurva respon detektor yang plotkan pada skala log-log. Detektor ideal akan memiliki kemiringan = 1. FID dalam prakteknya memiliki range 0,95 hingga
0,99.
Linear
range
dari
detektor
digambarkan sebagai
perbandingan dari konsentrasi terkecil hingga terbesar didalam mana detektor adalah linier.
5. Cara Kerja GLC
Cara pemisahan dari sistem ini sangat sederhana sekali, cuplikan yang akan dipisahkan diinjeksikan kedalam injektor, aliran gas pembawa yang inert akan membawa uap cuplikan kedalam kolom. Kolom akan memisahkan komponen-komponen cuplikan tersebut. Komponen-komponen yang telah terpisah tadi dapat dideteksi oleh detektor sehingga memberikan sinyal yang kemudian dicatat pada rekorder dan berupa puncak puncak (kromatogram). 6. Keuntungan dan Kekurangan GLC
Kelebihan dan keuntungan menggunakan krometografi cairan gas (KGC) a. Kecepatan
Gas merupakan fasa bergerak sangat cepat mengadakan kesetimbangan antara
fasa bergerak dengan fasa diam
Kecepatan gas yang tinggi dapat juga digunakan
b. Sederhana c. Sensitive, Karena sensitifitas yang tinggi dari KGC maka hnay memerlukan sejumlah kecil dari cuplikan, biasanya dalam ukuran mikroliter d. Dapat memisahkan molekul-molekuldari suatu campuran yang sulit dipisahkan dengan cara-cara lain contohnya pemisahan metal ester-metil ester dari asam stearat dengan titik didih 232 C pada tekanan 15 mmHg seperti CH (CH ) COOH e. Dapat digunakan utnuk analisa kulaitatif dan analisa kuntitatif f. Alat KGC dapat dipakai dalam waktu yang lama dan berulang-ulang Sedangkan kekurangan menggunakan kromatografi cairan gas (KGC) adalah :
12
a. KGC berkembang sangat cepat, sehingga sangat sukar dalam memilih fasa cair untuk proses pemisahan b. Tr berharga dua kali dari waktu retensi udara c. Dalam KGC didasarkan pada polaritas dari komponen d. Biasanya pada KGC terdapat kesalahan-kesalahan pada analisanya yang timbul dari :
Cara penyiapan cuplikan
Penampilan detejtor
Penampilan pencatat
Cara kuantitatif
Perhitungan
7. Aplikasi kromatografi GLC
Kromatografi gas telah digunakan pada sejumlah besar senyawa-senyawa dalam berbagai bidang. Dalam senyawa organic dan anorganik, senyawa logam, karena persyaratan yang digunakan adalah tekanan uap yang cocok pada suhu saat analisa dilakukan. Berikut akan kita lihat beberapa kegunaan kromatografi gas pada bidang-bidangmya adalah :
a.
Polusi udara Kromatografi gas merupakan alat yang penting karena daya pemisahan yang digabungkan dengan daya sensitivitas dan pemilihan detector GLC menjadi alat yang ideal untuk menentukan banyak senyawa yang terdapat dalam udara yang kotor, KGCdipakai untuk menetukan Alkil-Alkil Timbal, Hidrokarbon, aldehid, keton SO , H S, dan beberapa oksida dari nitrogen dll 13
b. Klinik Diklinik kromatografi gas menjadi alat untuk menangani senyawa-senyawa dalam klinik seperti : asam-asam amino, karbohidrat, CO , dan O dalam darah, asam-asam lemak dan turunannya, trigliserida-trigliserida, plasma steroid, barbiturate, dan vitamin c. Bahan-bahan pelapis Digunakan untuk menganalisa polimer-polimer setelah dipirolisa, karet dan resin-resin sintesis. d. Minyak atsiri, digunakan untuk pengujian kulaitas terhadap minyak permen, jeruk sitrat, dll e. Bahan makanan, digunakan dengan TLC dan kolom-kolom, untuk mempelajari pemalsuanatau pencampuran, kontaminasi dan pembungkusan dengan plastic pada bahan makanan, juga dapat dipakai unutk menguji jus, aspirin, kopi dll f.
Sisa-sisa peptisida, KGC dengan detector yang sensitive dapat menentukan atau pengontrolan sisa-sisa peptisida yang diantaranya senyawa yang mengandung halogen, belerang, nitrogen, dan fosfor
g. Perminyakan,
Kromatografi
gas
dapat
digunakan
unutk
memisahkan
dan
mengidentifikasi hasil-hasildari gas-gas hidrokarbon yang ringan h. Bidang farmasi dan obat-obatan, Kromatografi gas digunakan dalam pengontrolan kualitas, analisa hasil-hasilbaru dalam pengamatan metabolisme dalam zat-zatalir biologi. i.
Bidang kimia/ penelitian, digunakan untuk menentukan lama reaksi pada pengujian kemurnian hasil.
14
BAB III PENUTUP
Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.
Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca.
15
DAFTAR PUSTAKA Clark,
Jim.
“Cromatography”.
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/
materi_kimia/instrument_cromatography GLC (26 November 2012) Nova. “Understanding Spectrum of GC-MS in Detecting Contaminats”. http://www.fourier sys.com/pdfs/new_experiments/nova_GLC.pdf (26 November 2012) Riyandi,
Wahyu.
“Prinsip
Dasar
GC-MS”.
http://wahyuriyadi.
blogspot.com/2009/10/prinsip-dasar-GC-MS.html (26 November 2012) th
Skoog. 1998. Fundamentals of Analytical Chemistry 8 Edition. U.K: Thomson Takeuchi, Brian M. “Instrumentation GC-MS”. http://www.files.vt.edu/chemed/spec/ GCMS.html (26 November 2012)
16
