MAKALAH KROMATOGRAFI GAS Dosen Pengampu Dr. Pranoto, M.Sc
Disusun Oleh :
Retno Junita Dewi
(M0307021)
Velina Anjani
(M0311070)
Dwi Rizaldi H
(M0308082)
Wendah Herawati
(M0311071)
Rifki Ramadhan H
(M0309044)
Wireni
(M0311072)
Sidiq Nugraha
(M0309054)
Wiwiek Karina
(M0311073)
Achmad Bahrudin
(M0310001)
Wiwing Frimadasi
(M0311075)
Arista Margiana
(M0310009)
Wiwik
(M0311074)
Heriyanto
(M0310023)
Zuhdi Alqowamul A.
(M0311077)
Nosafarma Muda P
(M0310033)
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013
DAFTAR ISI
Halaman Judul ……………………………………………………………….....
i
Daftar Isi ……………………………………………………………………….
ii
Daftar Gambar .....................................................................................................
iii
Daftar Tabel .........................................................................................................
iv
Glosarium .............................................................................................................
v
Kata Pengantar ………………………………………………………………….
vii
BAB I PENDAHULUAN A.
Latar Belakang…………………………………………….......................
1
B.
rumusan Masalah ...……………………………………….......................
2
C.
Tujuan .........……………………………………………..........................
2
BAB II LANDASAN TEORI A.
Teori Kromatografi Gas ............................................................................
3
BAB III APLIKASI DAN CONTOH A.
Aplikasi dan Contoh dari Kromatografi Gas ............................................
5
BAB III PEMBAHASAN A.
Pengertian Kromatografi gas ....................................................................
7
B.
Sistem peralatan kromatografi Gas ...........................................................
8
C.
Prinsip Kerja kromatografi Gas ................................................................
13
D.
Cara kerja Kromatografi Gas ....................................................................
13
E.
Contoh Analisis Data GC …………………………………………….....
14
F.
Kelebihan dan Kekurangan Kromatografi Gas .........................................
17
BAB III PENUTUP A.
Kesimpulan……………………………………………....…....................
19
B.
Saran...........................................................................................................
20
C.
Rekomendasi .............................................................................................
20
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
21
ii
DAFTAR GAMBAR
Gambar IV B.1. Rangkaian Alat Kromatografi Gas ..........................................
8
Gambar IV B.2. Kolom Kromatografi Gas ........................................................
10
Gambar IV.E.1. Contoh kromatogram ………………………………………...
16
iii
DAFTAR TABEL
Tabel IV.B.1. Contoh Detector dalam Kromatografi Gas .......................................
iv
12
GLOSARIUM
1.Breathing zone: sebagai zona dalam 0,3m(atau 10 inci) radius pekerja hidung dan mulut, dan telah umum diasumsikan bahwa kontaminan dalam zona pernapasan homogen dan konsentrasi setara dengan konsentrasi dihirup oleh pekerja 2.Personal sampler pump: Alat pembersih udara dalam ruangan dari micro oganisme ( Bakteri, virus dan kontaminasi partikel dalam ruangan) 3.Syringe: pompa sederhana yang terdiri dari plunger yang cocok erat dalam sebuah tabung. Plunger dapat ditarik dan didorong bersama dalam tabung silinder (disebut per barel), yang memungkinkan jarum suntik untuk mengambil dan mengusir gas cair atau melalui suatu lubang pada ujung terbuka tabung. 4.Derivatisasi: merupakan proses kimiawi untuk mengubah suatu senyawa menjadi senyawa lain yang mempunyai sifat-sifat yang sesuai untuk dilakukan analisis menggunakan kromatografi gas (menjadi lebih mudah menguap) 5.Adsorpsi: adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas, terikat kepada suatu padatan atau cairan dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis pada permukaannya. 6. Keatsirian : kecenderungan molekul untuk menguap atau berubah ke keadaan uap. 7. Homogen : campuran di mana semua bagian memiliki susunan yang sama dan seragam. 8. Elusi : proses mengekstraksi zat yang umumnya padat dari campuran zat dengan menggunakan zat cair. 9.Filtrat: substansi yg telah melewati penyaring 10.Reaktif: sifat cenderung, tanggap, atau segera bereaksi terhadap sesuatu yang timbul atau muncul. 11.Mikroskopis: bersangkutan dengan mikroskop; 2 sifat ukuran yg sangat kecil dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang sehingga diperlukan mikroskop untuk dapat melihatnya dengan jelas.
v
12.Polimer: zat yang dihasilkan dengan cara polimerisasi dari molekul yang sangat banyak dengan satuan struktur berantai panjang, baik lurus, bercabang, maupun menyilang yang berulang, misal plastik, serat, karet, dan jaringan tubuh manusia. 13.Pirolisis: perubahan secara kimiawi yang terjadi karena panas. 14.Termostatik: kondisi di mana suhu dibuat tetap.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya, sehingga atas ijin-Nya kami dapat menyelesaikan pembuatan makalah ini untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Pemisahan dan Kromatografi. Tidak lupa shalawat serta salam senantiasa kami haturkan kepada Rasulullah Muhammad SAW sebagai pembawa risalah Islam. Penulis juga ingin berterima kasih kepada semua orang / lembaga yang telah membantu penulis dalam pembuatan makalah ini, yaitu: 1.
Bapak Dr. Pranoto, M.Sc selaku dosen mata kuliah kimia pemisahan dan kromatografi.
2.
Kedua orang tua dan sanak keluarga, yang selalu memberikan bantuan, dukungan, dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ini.
3.
Teman-teman mahasiswa yang telah membantu memberikan inspirasi dalam penulisan makalah ini.
4.
Semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan dalam pengerjaan tugas mata kuliah pemisahan dan kromatografi yang tidak bisa kami sebutkan satu per satu.
Kesempurnaan hanyalah milik Allah, oleh karena itu penulis menyadari bahwa karya tulis ini tidaklah sempurna. Adanya keterbatasan kemampuan penulis juga semakin menegaskan bahwa karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis sangat berharap agar para pembaca yang telah membaca karya tulis ini dapat memberikan kritik yang konstruktif, sehingga penulis dapat meningkatkan hasil penulisannya di lain kesempatan, serta dapat memuaskan para pembaca. Surakarta, 9 Desember 2013
Penulis
vii
BAB I PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan
distribusi dari komponen campuran tersebut diantaranya dua fase, yaitu fase diam (stationary) dan fase bergerak (mobile). Fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair, sedangkan fase bergerak dapat berupa zat cair atau gas. Dalam kromatografi fase bergerak dapat berupa gas atau zat cair dan fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair. Banyaknya macam-macam kromatografi yang salah satunya adalah kromatografi gas, yang merupakan metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman instrumen dan elektronika. Kromatografi gas dapat dipakai untuk setiap campuran dimana semua komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti, suhu tekanan uap yang dipakai untuk proses pemisahan. Tekanan uap memungkinkan komponen menguap dan bergerak bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas. Pada awalnya kromatografi gas hanya digunakan dalam analisis gas, tetapi dengan kemajuan teknologi, kromatografi gas dapat digunakan untuk analisis bahan cair dan padat dengan syarat bahwa bahan yang akan dianalisis mudah menguap atau bisa diderivatisasi terlebih dahulu menjadi bahan yang mudah menguap. Kromatografi gas dapat juga dikatakan sebagai
suatu teknik analisis yang
mencakup metoda pemisahan dan metoda penentuan baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Bentuk analisis lengkap ini merupakan keunggulan utama dari kromatografi. Di dalam kromatografi di perlukan adanya dua fase yang tidak saling menyampur,yaitu fasa diam dan fasa gerak. Fasa diamnya disini dapat berupa suatu zat padat yang ditempatkan di dalam suatu kolom atau dapat juga berupa cairan terserap (teradsorpsi) berupa lapisan yang tipis pada butir-butir halus suatu zat padat pendukung (solid support material) yang di tempatkan di dalam kolom. Fase geraknya dapat berupa gas (gas pembawa) atau cairan. Efisien pemisahan ditentukan ditentukan dengan besarnya interaksi antara sampel dan cairan, dengan menggunakan fase cair standar yang diketahui efektif untuk berbagai senyawa. Pada prinsipnya pemisahan dalam GC adalah disebabkan oleh perbedaan dalam kemampuan distribusi analit diantara fase gerak dan fase diam di dalam kolom pada kecepatan dan waktu yang berbeda.
1
B. Rumusan Masalah Beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah : 1. Apakah pengertian dari kromatografi gas? 2. Apa saja sistem peralatan kromatografi gas? 3. Apakah prinsip kerja dari kromatografi gas? 4. Bagaimana cara kerja kromatografi gas? 5. Bagaimana contoh analisis data GC? 6. Apa saja kelebihan dan kelemahan kromatografi gas? C. Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah : 1. Mengetahui pengertian dari kromatografi gas. 2. Mengetahui sistem peralatan kromatografi gas. 3. Mengetahui prinsip kerja dari kromatografi gas. 4. Mengetahui cara kerja kromatografi gas. 5. Mengetahui contoh analisis data GC. 6. Mengetahui kelebihan dan kelemahan kromatografi gas.
2
BAB II LANDASAN TEORI
A. Teori Kromatografi Gas
Kromatografi gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponenkomponennya dengan menggunakan gas sebagai fase bergerak yang melewati suatu lapisan serapan (adsorben) yang diam.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 Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisis (analisis kualitatif dan
analisis kuantitatif), kromatografi gas dijajarkan sebagai cara analisis yang dapat digunakan untuk menganalisis senyawa-senyawa organik. Telah diketahui bahwa ada dua jenis kromatografi gas, yaitu 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 banyak persamaan. Perbedaan antara keduanya hanya tentang cara kerja. Pada kromatografi gas padat (KGP) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair (KGC) terdapat partisi (larutan). Kromatografi gas padat (KGP) digunakan sebelum tahun 1800 untuk memurnikan gas. Metode ini awalnya kurang berkembang. Penemuan jenis-jenis padatan baru sebagai hasil riset memperluas penggunaan metode ini. Kelemahan metode ini mirip dengan kromatografi cair padat,sedangkan kromatografi gas cair sering disebut oleh para pakar kimia organik 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 mikrogram sampel dengan ukuran 10 gram masih dapat dideteksi. Komponen cuplikan harus mempunyai tekanan beberapa torr pada suhu kolom.(Underwood,2004)
3
Dasar pemisahan secara kromatografi gas ialah penyebaran cuplikan diantara 2 fase. Salah satu fase adalah fase diam yang permukaannya nisbi luas dan fase yang lain adalah gas yang menelusuri fase diam. Bila fasa diam berupa zat padat disebut sebagai kromatografi gas padat. Ini didasarkan pada penyerapan kemasan kolom untuk memisahkan cuplikan terutama cuplikan gas. Kemasan kolom yang lazim dipakai ialah silika gel dan arang. Dan bila fasa diam berupa zat cair disebut kromatografi gas cair. Fasa cair didapatkan berupa lapisan tipis pada zat padat yang lembam dan pemisahan didasarkan pada partisi cuplikan yang masuk dan keluar dari lapisan zat cair ini. (Mc Nais,1988) Dalam
kromatografi
gas,fase
gerak
berupa
gas
lembam
seperti
helium,nitrogen,argon,dan hidrogen digerakkan dengan tekanan melalui pipa yang berisi fase diam. Tekanan uap atau keatsirian memungkinkan komponen menguap dan bergerak bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas. Kromatografi gas merupakan metode yang sangat tepat dan cepat untuk memisahkan campuran yang sangat rumit. Komponen campuran dapat diidentifikasi dengan menggunakan waktu retensi yang khas pada kondisi yang tepat. Waktu retensi adalah waktu yang menunjukkan berapa lama suatu senyawa tertahan dalam kolom. (Gritter,1991) Keuntungan menggunakan kromatografi gas yaitu waktu analisis yang singkat dan ketajaman pemisahan yang tinggi, dapat menggunakan kolom lebih panjang untuk menghasilkan efesiensi pemisahan yang tinggi, hanya membutuhkan campuran cuplikan yang sangat sedikit, dan kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat sehingga analisis relatif lebih cepat dan sensitifitasnya tinggi,sedangkan kerugian menggunakan kromatografi gas yaitu hanya dapat digunakan untuk menganalisis sampel yang mudah menguap, tidak dapat dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah yang besar, dan fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat terlarut. (Adamovics, J.A., 1997)
4
BAB III APLIKASI DAN CONTOH
A. Aplikasi dan Contoh dari Kromatografi Gas Kromatografi dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang,namun pada makalah ini hanya ditampilkan 3 aplikasi pada bidang yang berbeda. Ketiga bidang tersebut beserta aplikasinya adalah: 1. Dalam bidang pertanian Pada tanaman yang digunakan (contoh: apel,pir,dan tomat) diubah menjadi campuran homogen dengan mengambil 50 gram. Ekstrak pestisida diproses sebagai sampel oleh 130 cm3 metanol dan diaduk dengan mesin pengaduk selama 40 menit. kemudian disaring melewati silika gel dimana bahan dari filtrat yaitu 10% potassium klorida . selanjutnya pestisida kembali sebanyak 2x dengan 80 cm3. 1 ml pada campuran itu dikromatografi pada kolom dengan 3 % SE-30 (200 cm x 2mm) pada suhu 150oC (4menit) – 6oC/menit- 230oC dan dengan 3 % OV-17 (200 cm x 4mm) pada suhu 220oC (4menit) – 3oC/menit240oC. temperatur injector dan detector yaitu 250oC dan 300oC. Dengan menggunakan metode GC dengan metode SE-30 & OV-17 memiliki karakteristik yang lebih baik dalam sensitivitas dan waktu pemisahan. Dari hasil yang didapat untuk penentuan dari beberapa pestisida didapat hasil yg baik pada penentuan analitikal sebesar 94% dimana dapat digunakan untuk menjaga buah/ tanaman tetap segar dan dapat berproduksi dengan baik. 2. Dalam bidang kesehatan. dalam bidang kesehatan kromatografi gas dapat digunakan untuk menentukan kadar kolesterol dengan kromatografi gas dengan cara derivatisasi. Derivatisasi kolesterol dianalisis dengan detector flame ionisasi. Pada derivatisasi sterol kolom GC dilapisi dengan golongan silanol aktif pada permukaan yang terbuat dari silika yang dapat mencegah adsorpsi analit yang tidak dapat dideritivikasi sehingga gangguan puncak tidak dapat teramati. Meskipun puncak beberapa asam lemak metil ester masih ada dalam kromatogram,tetapi tidak nampak pada saat pemisahan atau kontaminasi pada kolom kapiler,elusi hanya terjadi pada bidang pelarut. 3. Dalam bidang lingkungan.
5
dalam bidang lingkungan kromatografi gas dapat digunakan untuk melakukan pengukuran konsentrasi benzena,toluen,dan xylen (BTX). Pengukuran BTX dilakukan untuk mengetahui konsentrasi BTX pada breathing zone pekerja. Sampel udara diambil dengan menggunakan alat personal sampler pump yang telah dikalibrasi terlebih dahulu. Analisis BTX dilakukan dengan mendesorbsi filter menggunakan karbon disulfida kemudian dianalisis menggunakan kromatografi gas He sebagai gas pembawa.
6
BAB IV PEMBAHASAN
A. Pengertian Kromatografi Gas Kromatografi gas adalah cara pemisahan kromatografi menggunakan gas sebagai fasa penggerak. Zat yang dipisahkan dilewatkan dalam kolom yang diisi dengan fasa diam. Gas pembawa mengalir melalui kolom dengan kecepatan tetap, memisahkan zat dalam gas atau cairan, atau dalam bentuk padat pada keadaan normal. Cara ini digunakan untuk percobaan identifikasi dan kemurnian, atau untuk penetapan kadar. Kromatografi Gas ( GC) merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk pemisahan dan analisis. GC dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran. Dalam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi sebuah kompleks. Dalam kromatografi gas, fase yang bergerak (mobile phase) adalah sebuah operator gas, yang biasanya gas murni seperti Helium atau yang tidak reaktif 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). Kromatografi gas yang pada prinsipnya sama dengan kromatografi kolom serta yang lainnya (seperti HPLC dan TLC), tapi memiliki beberapa perbedaan penting. Pertama, proses memisahkan komponen 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, tergantung pada fasa diam dan fasa gerak 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 tetap dalam fase gas hanya salah satu fungsi dari tekanan uap dari gas. Kromatografi gas juga mirip dengan penyulingan, karena kedua proses memisahkan komponen dari campuran terutama berdasarkan titik didih atau perbedaan
7
tekanan uap. Namun, penyulingan biasanya digunakan untuk memisahkan komponen campuran pada skala besar, sedangkan GC dapat digunakan pada skala yang lebih kecil (microscale).
B. Sistem Peralatan Kromatografi Gas Sistemperalatankromatografi gas padaumumnyameliputi : 1. fase gerak. 2. ruang suntik sampel. 3. kolom yang diletakkan dalam oven yang dikontrol secara termostatik. 4. sistem deteksi dan pencatat (detector dan recorder). 5. komputer yang dilengkapi dengan perangkat pengolah data.
Gambar IV B.1. Rangkaian Alat Kromatografi Gas. 1. Fase Gerak Fase gerak pada GC juga disebut dengan gas pembawa karena tujuan awalnya adalah untuk membawa solut ke kolom, karenanya gas pembawa tidak berpengaruh pada selektifitas. Syarat gas pembawa adalah: tidak reaktif, murni/kering karena kalau tidak murni akan berpengaruh pada detector, dan dapat
8
disimpan dalam tangki tekanan tinggi (biasanya merah untuk hidrogen dan abu-abu untuk nitrogen)
2. Ruang suntik sampel Lubang injeksi didesain untuk memasukkan sampel secara cepat dan efisien. Desain yang populer terdiri atas saluran gelas yang kecil atau tabung logam yang dilengkapi dengan septum karet pada satu ujung untuk mengakomodasi injeksi dengan semprit (syringe). Karena helium (gas pembawa) mengalir melalui tabung, sejumlah volume cairan yang diinjeksikan (biasanya antara 0,1-3,0 μL) akan segera diuapkan untuk selanjutnya di bawa menuju kolom. Berbagai macam ukuran semprit saat ini tersedia di pasaran sehingga injeksi dapat berlangsung secara mudah dan akurat. Septum karet, setelah dilakukan pemasukan sampel secara berulang, dapat diganti dengan mudah. Sistem pemasukan sampel (katup untuk mengambil sampel gas) dan untuk sampel padat juga tersedia di pasaran. Pada dasarnya, ada 4 jenis injector pada kromatografi gas, yaitu: a. Injeksi langsung (direct injection), yang mana sampel yang diinjeksikan akan diuapkan dalam injector yang panas dan 100 % sampel masuk menuju kolom. b. Injeksi terpecah (split injection), yang mana sampel yang diinjeksikan diuapkan dalam injector yang panas dan selanjutnya dilakukan pemecahan. c. Injeksi tanpa pemecahan (splitness injection), yang mana hampir semua sampel diuapkan dalam injector yang panas dan dibawa ke dalam kolom karena katup pemecah ditutup d. Injeksi langsung ke kolom (on column injection), yang mana ujung semprit dimasukkan langsung ke dalam kolom. Teknik injeksi langsung ke dalam kolom digunakan untuk senyawasenyawa yang mudah menguap. Karena kalau penyuntikannya melalui lubang suntik secara langsung dikhawatirkan akan terjadi peruraian senyawa tersebut karena suhu yang tinggi atau pirolisis.
3. Kolom Yang Diletakkan Dalam Oven Yang Dikontrol Secara Termostatik Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya terdapat fase diam. Oleh karena itu, kolom merupakan komponen sentral pada GC.
9
Ada 3 jenis kolom pada GC yaitu kolom kemas (packing column) dan kolom kapiler (capillary column); dan kolom preparasi (preparative column). Perbandingan kolom kemas dan kolom kapiler ditunjukkan oleh gambar berikut :
Gambar IV B.2. Kolom Kromatografi Gas. Kolom kemas terbuat dari gelas atau logam yang tahan karat atau dari tembaga dan aluminium. Panjang kolom jenis ini adalah 1–5 meter dengan diameter dalam 1-4 mm. Kolom kapiler sangat banyak dipakai karena kolom kapiler memberikanefisiensi yang tinggi (harga jumlah pelat teori yang sangat besar > 300.000 pelat). Kolom preparatif digunakan untuk menyiapkan sampel yang murni dari adanya senyawa tertentu dalam matriks yang kompleks.
Fase diam yang dipakai pada kolom kapiler dapat bersifat non polar, polar, atau semi polar. Fase diam non polar yang paling banyak digunakan adalah metil polisiloksan (HP-1; DB-1; SE-30; CPSIL-5) dan fenil 5%-metilpolisiloksan 95% (HP-5; DB-5; SE-52; CPSIL-8). Fase diam semi polar adalah seperti fenil 50%-metilpolisiloksan 50% (HP-17; DB-17; CPSIL-19), sementara itu fase diam yang polar adalah seperti polietilen glikol (HP-20M; DB-WAX; CP-WAX; Carbowax-20M).
4. Sistem Deteksi Dan Pencatat (Detector Dan Recorder). Komponen utama selanjutnya dalam kromatografi gas adalah detector. Detector merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detector pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal elektronik detector akan sangat berguna untuk analisis
10
kualitatif maupun kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak. Pada garis besarnya detector pada KG termasuk detector diferensial, dalam arti respons yang keluar dari detector memberikan relasi yang linier dengan kadar atau laju aliran massa komponen yang teresolusi. Kromatogram yang merupakan hasil pemisahan fisik komponen-komponen oleh GC disajikan oleh detector sebagai deretan luas puncak terhadap waktu. Waktu tambat tertentu dalam kromatogram dapat digunakan sebagai data kualitatif, sedangkan luas puncak dalam kromatogram dapat dipakai sebagai data kuantitatif yang keduanya telah dikonfirmasikan dengan senyawa baku. Akan tetapi apabila kromatografi gas digabung dengan instrumen yang multipleks misalnya GC/FT-IR/MS, kromatogram akan disajikan dalam bentuk lain.
11
Beberapa sifat detector yang digunakan dalam kromatografi gas adalah sebagaiberikut :
Jenis Detector
Jenis Sampel
Batas
Kecepatan Alir (ml/menit)
Deteksi
Gas
H2
Udara
Pembawa Hantaran panas
Senyawa umum
5-100 ng
15-30
-
-
Ionisasi nyawa
Hidrokarbon
10-100 pg
20-60
30-60
200-500
Penangkap
Halogen organik, 0,05-1 pg
30-60
-
-
elektron
pestisida
Nitrogen-fosfor
Senyawa nitrogen 0,1-10 g
20-40
1-5
700-100
10-100 pg
20-40
50-70
60-80
1-10 pg
20-40
120-170
100-150
-
-
20-40
80
-
3-10
-
-
-
-
organik
dan
phospat organik Fotometri
nyala Senyawa-senyawa sulfur
(393 nm) Fotometri
nyala Senyawa-senyawa
(526 nm)
fosfor
Foto ionisasi
Senyawa
Konduktivitas
yang 2
pg 30-40
terionisasi dg UV
C/detik
Halogen, N, S
0,5 pg C 12 pg S
elektrolitik
4 pg N Fourier
Senyawa-senyawa
Transform-
organik
1000 pg
inframerah (FTIR) Selektif massa
Sesuai
untuk 10 pg-10 0,5-30
senyawa apapun Emisi atom
Sesuai
ng
untuk 0,1-20 pg
60-70
elemen apapun
Tabel IV.B.1. Contoh Detector dalam Kromatografi Gas
12
-
5. Komputer Yang Dilengkapi Dengan Perangkat Pengolah Data. Komponen GC selanjutnya adalah komputer. GC modern menggunakan komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunaknya (software) untuk digitalisasi signal detector dan mempunyai beberapa fungsi antara lain: Memfasilitasi setting parameter-parameter instrumen seperti: aliran fase
gas,suhu oven dan pemrograman suhu, serta penyuntikan sampel secara otomatis. Menampilkan
kromatogram dan informasi-informasi lain dengan
menggunakan grafik berwarna. Merekam data kalibrasi, retensi, serta perhitungan-perhitungan dengan
statistik. Menyimpan data parameter analisis untuk analisis senyawa tertentu.
C. Prinsip Kerja Kromatografi Gas Prinsip utama pemisahan dalam kromatografi gas adalah berdasarkan perbedaan laju migrasi masing-masing komponen dalam melalui kolom. Komponen-komponen yang terelusi dikenali (analisis kualitatif) dari nilai waktu retensinya. KG merupakan teknik pemisahan yang mana solut-solut yang mudah menguap (dan stabil terhadap panas) bermigrasi melalui kolom yang mengandung fase diam dengan suatu kecepatan yang tergantung pada rasio distribusinya. Pemisahan pada KG didasarkan pada titik didih suatu senyawa dikurangi dengan semua interaksi yang mungkin terjadi antara solut dengan fasa diam. Selain itu juga penyebaran cuplikan diantara dua fasa. Salah satu fasa ialah fasa diam yangpermukaannya nisbi luas dan fasa yang lain yaitu gas yang mengelusi fasa diam. Fasa gerak yang berupa gas akan mengelusi solut dari ujung kolom lalu menghantarkannya ke detector. D. Cara kerja Kromatografi Gas Cara kerja dari kromatografi gas adalah gas pembawa lewat melalui satu sisi detector kemudian memasuki kolom. Di dekat kolom ada suatu alat di mana sampelsampel bisa dimasukkan ke dalam gas pembawa ( tempat injeksi). Sampel-sampel tersebut dapat berupa gas atau cairan yang volatil (mudah menguap). Lubang injeksi dipanaskan agar sampel teruapkan dengan cepat.
13
Aliran gas selanjutnya menemui kolom,kolom berisi suatu padatan halus dengan luas permukaan yang besar dan relatif inert. Sebelum diisi ke dalam kolom, padatan tersebut diimpregnasi dengan cairan yang diinginkan yang berperan sebagai fasa diam atau stasioner sesungguhnya, cairan ini harus stabil dan non volatil pada temperatur kolom dan harus sesuai dengan pemisahan tertentu. Setelah muncul dari kolom itu, aliran gas lewat melalui sisi lain detector.Maka elusi zat terlarut dari kolom mengatur ketidakseimbangan antara dua sisi detector yang direkam secara elektrik.. E. Contoh Analisis Data GC Salah satu contoh penggunaan GC adalah untuk menganalisis komposisi hidrokarbon dalam minyak bumi. Adapun detector yang digunakan adalah FID (Flame Ionization Detector) dan kolom yang digunakan adalah kolom non polar (DB-1, SPB-1, HP-1 dll). Analisis kromatografi gas didasarkan pada waktu retensi karena waktu retensi bersifat karakteristik pada tiap senyawa. Sehingga data retensi yang belum terkoreksi biasanya tidak digunakan mengingat waktu retensi tergantung pada : 1. Kolom 2. Fase cair 3. Temperatur kolom 4. Kecepatan aliran 5. Jenis gas pembawa 6. Volume mati instrumen 7. Penurunan tekanan across kolom Program temperatur atau biasa disebut Condition Operation atau Ramp temp adalah sebuah program pengaturan yang disediakan software untuk mengatur temperatur di dalam oven dimana kolom berada. Dengan mengatur suhu kolom maka otomatis kecepatan pemisahan komponen yang masuk ke dalam kolom juga telah diatur. semakin tinggi setting temperatur maka semakin cepat contoh yang ada di dalam kolom keluar, begitu pula sebaliknya, tetapi pertanyaannya adalah semakin cepat contoh keluar apakah juga dapat diidentifikasi komponen apa saja yang keluar? jawabnya TIDAK. Contoh yang keluar terlalu cepat dari dalam kolom bahkan keluar dalam waktu yang hampir bersamaan akan membentuk peak-peak kromatogram yang hampir menyatu mustahil mampu untuk diidentifikasi, waktu yang singkat dalam pemisahan di kolom akan percuma karena
14
komponen didalam contoh tersebut tidak dapat diidentifikasi. Bagaimana jika diperlama? Dan berapa lama waktu yang diinginkan? Apakah selama 24 jam atau 32 jam? apakah kalau lama komponen hidrokarbon akan dapat dianalisi? mungkin saja,tetapi apakah harus sedemikian lama hanya untuk menunggu pemisahan 10 atau 15 buah komponen. Disinilah letak point-nya,bagaimana sebuah kondisi pemrograman temperatur diatur supaya dengan waktu yang relatif singkat komponen-komponen yang diinginkan dapat dianalisis. Analisis komposisi hidrokarbon cair memerlukan sebuah pengaturan suhu yang cermat, berbeda dengan analisis komposisi gas alam yang hanya memerlukan pengaturan suhu isotherm. Adapun panjang kolom yang ideal dalam pemisahan kromatografi kolom adalah tergantung pada sebanyak apa komponen yang akan dipisahkan dan identifikasi dari minyak bumi, jika yang dianalisis hanya berapa jumlah fraksi ringan CH4 sampai dengan C5H12, atau berapa C4H10 nya maka yang diperlukan hanya kolom dengan panjang 30 meter saja. Berbeda jika yang diidentifikasi sampai C9H20 atau sampai seluruh komponen hidrokarbon dalam minyak bumi tersebut misalkan sampai C40H82, maka minimal diperlukan panjang kolom sekitar 60 meter, kebutuhannya akan berbeda, walaupun bisa saja fraksi ringan dianalisis dengan kolom 60 meter, peaknya juga semakin bagus, walau waktu yang diperlukan menjadi relatif lebih lama. Setelah GC siap dan telah dikondisikan, maka sejumlah contoh diinjeksikan dengan menggunakan syringe. Jumlah contoh tidak perlu terlalu banyak 2 µl sampai 5 µl sudah cukup. Selanjutnya GC akan bekerja memisahkan komponen-komponen hidrokarbon dalam minyak bumi. Waktu yang dibutuhkan bervariasi tergantung pada permrograman suhu/temperatur analisis. Analisis dinyatakan selesai jika baseline sudah kembali lurus, menandakan sample sudah habis terelusi. Apakah analisis sudah selesai? Secara teknis ya selesai. Tetapi masih perlu dilakukan indentifikasi dan analisis kuantitatif. Disinilah saatnya dilakukan identifikasi dengan standard yang ada pada kondisi operasi yang sama dengan saat sampel dianalisis/di run. Dengan membandingkan waktu retensi antara keduanya (sampel dan standard) maka secara kualitatif komponen-komponen yang dianalisis telah mampu diidentifikasi. Misalnya dalam analisis C3H8, C4H10,C5H12, C6H14, C7H16, Benzena, dan Toluena maka harus dilakukan injeksi standard komponen-komponen diatas pada kondisi operasi yang sama, maka komponen-komponen tersebut akan menghasilkan waktu retensi yang sama (terelusi pada waktu retensi yang sama). Dengan
15
membandingkan waktu retensinya maka dapat diidentifikasi/diketahui letak C3H8, C4H10,C5H12, C6H14, C7H16, Benzena, dan Toluena didalam sekumpulanpeak minyak bumi. Sebagai informasi,standard diperlukan dalam identifikasi karena jumlah peak yang ada didalam minyak bumi bisa mencapai ratusan peak. Senyawa hidrokarbon rantai lurus akan keluar berurutan sesuai urutan homolognya, tidak mungkin C6H14akan keluar pada menit 7 dan C4H10pada menit ke 8, senyawa benzena pun akan keluar lebih dahulu daripada Toluena, begitupula senyawa toluena akan lebih dahulu terpisahkan dibandingkan senyawa xylene.
Gambar IV.E.1. Contoh kromatogram Gambar diatas adalah salah satu hasil analisis berupa kromatogram. Puncak/peak itulah yang menunjukkan setiap senyawa/komponen dari hidrokarbon minyak bumi. Identifikasi komponen adalah hal terpenting dalam setiap pekerjaan analisis setelah menentukan kondisi operasi GC. Jika gagal dalam melakukan identifikasi maka hasil analisis GC yang dilakukan tidak akan berguna. Identifikasi komponen didalam minyak bumi adalah seni, jadi yang dibandingkan bukan hanya terhadap waktu retensinya saja tetapi juga terhadap patern yang dihasilkan. Minyak bumi memiliki patern yang sama, walaupun waktu retensinya berubah-ubah. Waktu Retensi yang sama akan menunjukkan komponen yang sama pada kondisi operasi yang sama adalah semacam hukum tak tertulis, tetapi jika GC tidak dilengkapi dengan AFC (Automatic Flow Control) atau alat sejenisnya maka waktu retensi yang dihasilkan cenderung berubah-ubah tergantung bagaimana injeksi dilakukan. Setiap operator akan memiliki style masing-masing, dan itu akan menggeser waktu retensi tetapi dengan bantuan Autosampler kesalahan itu dapat diminimalisasi.
16
Setelah dilakukan identifikasi,maka dilakukan perhitungan berapa kandungan komponen yang akan dianalisis, misalnya yang ingin dihitung adalah berapa kandungan C4H10 dan C5H12 dalam suatu minyak bumi. Setelah dilakukan identifikasi terhadap C4H10 dan C5H12, maka dicatat berapa area dari komponen tersebut. C4H10 memiliki 2 komponen yaitu i-C4H10 dan n-C4H10, demikian juga dengan C5H12 memiliki i-C5H12 dan n-C5H12,(i =isomer, n = normal), jika area setiap komponen isomer dan normal ingin dibuat terpisah maka setiap areanya juga harus dipisahkan, tetapi jika sebagai total maka cukup dijumlah sebagai satu area saja. Area setiap komponen akan otomatis tercatat begitu analisis selesai dilakukan, area tersebut dihasilkan dari software pemroses data (data acquisition), dan biasanya bisa di copy paste ke excel, atau di-convert kedalam kode ASCII.Setelah dilakukan pemindahan data ke excel maka perhitungan dapat dilakukan dalam excel. Area Total C4 misalnya 1000, area total C5 misalnya 1500, maka untuk mendapatkan berapa % C4 dan C5, harus diketahui berapa total Area dari keseluruhan hasil analisis misalnya total area komponen dari contoh adalah 500.000, maka % C4 =1000/500.000 x 100, %C5 =1500/500.000 x 100, sehingga akan didapatkan C4 = 0.2 % dan C5 = 0.3% dan sisanya sebanyak 99.5% adalah hidrokarbon lainnya. Satuan dari perhitungan diatas adalah % berat (Weight %). Perhitungan diatas dilakukan dalam bentuk normalisasi, sehingga hasil total adalah 100 %. F. Kelebihan dan Kekurangan Kromatografi Gas 1. Keunggulan dari metode ini adalah sebagai berikut :
Efisien, resolusi tinggi sehingga dapat digunakan untuk menganalisis partikel berukuran sangat kecil seperti polutan dalam udara.
Aliran fasa bergerak (gas) sangat terkontrol dan kecepatannya tetap.
Pemisahan fisik terjadi didalam kolom yang jenisnya banyak sekali, panjang dan temperaturnya dapat diatur.
Banyak sekali macam detector yang dapat dipakai pada kromatografi gas (saat ini dikenal 13 macam detector) dan respondetector adalah proporsional dengan jumlah tiap komponen yang keluar dari kolom.
Sangat mudah terjadi pencampuran uap sampel kedalam fasa bergerak.
Kromatograf sangat mudah digabung dengan instrumen fisika-kimia yang lainnya, contohnya GC/FT-IR/MS.
17
Analisis cepat, biasanya hanya dalam hitungan menit.
Tidak merusak sampel.
Sensitivitas tinggi sehingga dapat memisahkan berbagai senyawa yang saling bercampur dan mampu menganalisis berbagai senyawa meskipun dalam kadar/konsentrasi rendah. Seperti dalam udara, terdapat berbagai macam
senyawa
yang
saling
bercampur
dan
dengan
ukuran
partikel/molekul yang sangat kecil.
2. Kekurangan dari metode ini adalah sebagai berikut :
Teknik Kromatografi gas terbatas untuk zat yang mudah menguap.
Kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar. Pemisahan pada tingkat mg mudah dilakukan, pemisahan pada tingkat gram mungkin dilakukan, tetapi pemisahan dalam tingkat pon atau ton sukar dilakukan kecuali jika ada metode lain.
Fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat terlarut.
18
BAB V PENUTUP A. KESIMPULAN Dari materi kromatografi gas yang kami paparkan dapat diambil beberapa kesimpulan,diantaranya: 1. Kromatografi gas adalah cara pemisahan kromatografi menggunakan gas sebagai fasa penggerak. Zat yang dipisahkan dilewatkan dalam kolom yang diisi dengan fasa diam. Gas pembawa mengalir melalui kolom dengan kecepatan tetap, memisahkan zat dalam gas atau cairan, atau dalam bentuk padat pada keadaan normal. Cara ini digunakan untuk percobaan identifikasi dan kemurnian, atau untuk penetapan kadar. 2. Sistem peralatan kromatografi gas pada umumnya meliputi : a) fase gerak. b) ruang suntik sampel. c) kolom yang diletakkan dalam oven yang dikontrol secara termostatik. d) sistem deteksi dan pencatat (detector dan recorder). e) komputer yang dilengkapi dengan perangkat pengolah data. 3. Prinsip dari kromatografi gas adalah perbedaan sifat kimia antara molekulmolekul yang berbeda dalam suatu campuran dipisahkan dari molekul dengan melewatkan sampel sepanjang kolom. Molekul-molekul memerlukan jumlah waktu yang berbeda (disebut waktu retensi) untuk keluar dari kromatografi gas, dan ini memungkinkan spektrometer massa untuk menangkap, ionisasi, mempercepat, membelokkan, dan mendeteksi molekul terionisasi secara terpisah. 4. Cara kerja dari kromatografi gas adalah gas pembawa lewat melalui satu sisi detector kemudian memasuki kolom dan dibawa oleh fase gerak yang selanjutnya akan dideteksi oleh detector berdasarkan waktu retensinya dan akan dibaca oleh recorder. 5. Keunggulan
dari
kromatografi
gas
diantaranya
adalah
efisien,mudah,analisisnya cepat,dan tidak merusak sampel. Sedangkan kelemahannya adalah terbatas untuk zat yang mudah menguap dan tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar.
19
B. SARAN Dengan kerendahan hati,kami merasa makalah ini sangat sederhana dan jauh dari kesempurnaan. Saran dan kritik yang positif sangat diperlukan demi kesempurnaan makalah ini sehingga akan lebih bermanfaat kontribusinya bagi khazanah keilmuan.
C. REKOMENDASI Kromatografi gas sangat cocok untuk menganalisis zat yang mudah menguap dalam jumlah kecil karena prosesnya yang efisien,mudah,analisisnya cepat,dan tidak merusak sampel.
20
DAFTAR PUSTAKA Adamovics,
J.A,.
1997.
Chromatographic
Analysis
of
Edition.Marcel Dekker.New York. Gritter.1991.Kromatografi.Penerbit ITB.Bandung. Mc Nais.1988.Dasar Kromatografi Gas.Penerbit ITB.Bandung. Underwood.2004. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga Jakarta.
21
Pharmaceuticals,
2nd
