PRAKTIKUM ANALISIS KUALITATIF MENGGUNAKAN KROMATOGRAFI GAS (GLC)
LAPORAN
disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Instrumentasi Analitik Dosen Pembimbing
: Bevi Lidya Dra., Apt., M.Si.
Tanggal Praktikum
: 20 April 2017
Tanggal Penyerahan Laporan : 27 April 2017 2017
Oleh Kelompok 2 Kelas 1C Bayu Ravik Nugraha
( 161411069 )
Brigita Graceria Meidi K
( 161411070 )
Fakhira Rizqia Mulyandani
( 161411071 )
Gandi Pratama
( 161411072 )
PROGRAM STUDI D3-TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017
I.
TUJUAN PRAKTIKUM
1. Mengoperasikan GC dengan tepat sesuai SOP. 2. Memilih program suhu yang tepat, isoterm atau terprogram. 3. Menentukan larutan standar yang tepat dan sesuai dengan cuplikan. 4. Memilih metode yang paling tepat untuk digunakan dalam analisis. 5. Melakukan pra-analisis cuplikan dengan benar, bilamana diperlukan.
II.
DASAR TEORI
2.1 Kromatografi Gas Gas Chromatography (GC) adalah alat yang digunakan untuk pemisahan suatu zat atau senyawa yang umumnya bersifat volatil. Senyawa volatil merupakan senyawa yang mudah menguap pada suhu kamar. Sampel yang dapat digunakan dalam GC ini ada dua wujud yaitu cair dan gas. Prinsip kerja dari Gas Chromatography yaitu sampel yang diinjeksikan ke dalam aliran fase gerak, kemudian akan dibawa oleh fase gerak yang berupa gas inert ke dalam kolom untuk dilakukan pemisahan komponen sampel berdasarkan kemampuannya interaksi diantara fase gerak dan fase diam. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat dan penunjangnya (Khopkar 2007). Fase Diam dan Fase Gerak pada Kromatografi Gas a. Fase Diam Pemilihan fasa diam juga harus disesuaikan dengan sampel yang akan dipisahkan. Untuk sampel yang bersifat polar sebaiknya digunakan fasa diam yang polar. Begitupun untuk sampel yang nonpolar, digunakan fasa diam yang nonpolar agar pemisahan dapat berlangsung lebih sempurna. Fase diam pada Kromatografi Gas biasanya berupa cairan yang disaputkan pada bahan penyangga padat yang lembab, bukan senyawa padat yang berfungsi sebagai permukaan yang menyerap (kromatografi gas-padat). Sistem gas-padat telah dipakai secara luas dalam pemurnian gas dan penghilangan asap, tetapi kurang kegunaannya dalam kromatografi. Pemakaian fase cair memungkinkan kita memilih dari sejumlah fase diam yang sangat beragam yang akan memisahkan hampir segala macam campuran.
b. Fase Gerak Disebut juga sebagai gas pembawa. Fungsi utamanya adalah untuk membawa uap analit melalui system kromatografi tanpa berinteraksi dengan komponenkomponen sampel. Adapun syarat-syarat fase gerak pada kromatografi gas yaitu sebagai berikut : -
Tidak reaktif
-
Murni (agar tidak mempengaruhi detector)
-
Dapat disimpan dalam tangki tekanan tinggi. Biasanya mengandung gas helium, nitrogen, hydrogen, atau campuran argon dan metana
2.2 Komponen-komponen Penyusun Kromatografi Gas a. Gas Pembawa Gas pembawa harus bersifat inert, artinya gas ini tidak bereaksi dengan cuplikan ataupun fasa diamnya. Gas ini disimpan dalam gas bertekanan tinggi sehingga gas ini akan mengalir cepat dengan sendirinya. Karena aliran gas yang cepat inilah maka pemisahan dengan kromatografi gas berlangsung hanya dalam beberapa menit saja. Gas pembawa yang biasa digunakan adalah gas nitrogen. b. Injektor Injektor berada dalam oven yang temperaturnya dapat dikontrol. Suhu injektor biasanya 15-200 C di atas titik didih cuplikan.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, set elah 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 injektor pada kromatografi gas, yaitu: 1. Injeksi langsung (direct injection), yang mana sampel yang diinjeksikan akan diuapkan dalam injector yang panas dan 100 % sampel masuk menuju kolom. 2. Injeksi terpecah (split injection), yang mana sampel yang diinjeksikan diuapkan dalam injector yang panas dan selanjutnya dilakukan pemecahan.
3. Injeksi tanpa pemecahan (splitness injection), yang mana hampir semua sampel diuapkan dalam injector yang panas dan dibawa ke dalam kolom karena katup pemecah ditutup 4. Injeksi langsung ke kolom (on column injection), yang mana ujung semprit dimasukkan langsung ke dalam kolom. Teknik injeksi langsung ke dalam kolom digunakan untuk senyawa-senyawa yang mudah menguap; karena kalau penyuntikannya melalui lubang suntik secara langsung dikhawatirkan akan terjadi peruraian senyawa tersebut karena suhu yang tinggi atau pirolisis c. Kolom Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya terdapat fase diam. Oleh karena itu, kolom merupakan komponen sentral pada GC. Ada 3 jenis kolom pada GC yaitu kolom kemas (packing column) dan kolom kapiler (capillary column); dan kolom preparative (preparative column). Perbandingan kolom kemas dan kolom kapiler dtunjukkan oleh gambar be rikut :
Kolom Kemas
Kolom Kapiler
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; Carbowax20M). d. Termostat (oven) Termostat (oven) adalah tempat penyimpanan kolom. Suhu kolom harus dikontrol. e. Detektor Detektor adalah komponen yang ditempatkan pada ujung kolom GC yang menganalisis aliran gas yang keluar dan memberikan data kepada perekam data yang menyajikan hasil kromatogram secara grafik. f.
Rekorder Rekorder berfungsi sebagai pencetak hasil percobaan pada lembaran kertas berupa kumpulan puncak yang disebut kromatogram.
III.
ALAT DAN BAHAN ALAT Alat GC tipe HP 5890A Integrator HP 3390A Alat suntikan (syringe) 10µL , 2 buah Buble flowmeter , 1 buah
BAHAN
Etanol pa 5mL Propanol pa 5mL Butanol pa 5mL Campuran etanol pa, propanol pa, dan butanol pa 5mL Gas N2 , H2 dan udara tekan (GRADE HP/UHP)
Gelas kimia 50mL , 2 buah
IV.
PROSEDUR KERJA a. Menyalakan GC dan detektor FID Menghubungkan GC ke listrik
buka tabung gas N2
Buka tombol gas N2 (INJ PORT A/B) dan perhatikan hingga jarum bergerak
Pasang buble flowmeter pada detektor, atur kecepatan gas N 2 15mL/menit
Menekan DET A/B dan Membuka tabung gas H 2, putar kran hijau (udara tekan)
Membuka tombol AIR
Menekan IGN FID - memutar tombol gas H2 - kecepatan udara tekan : gas H2 = 10:1
Bila terdengat letupan, pemutaran tombol gas H 2 dihentikan dengan melepan tombol IGN FID
Melakukan Uji uap air dengan lepengan Aluminium
Melakukan pengaturan suhu -OVEN TEMP = ON -DET TEMP A/B = 150 -INJ TEMP A/B = 150
b. Menyalakan Integrator
Menyalakan izntegrator
Melakukan setting
-OP () = 1 ENTER ,
isi tanggal dan waktu percobaan -ZERO = 5 ENTER -CHT SP = 0.5 ENTER -ATT ↑ : 9 ENTER -MENEKAN LIST 2X c. Pengaturan suhu kolom terhadap RT (Retention Time) dan pemisahan campuran
Suhu Isoterm
Mengatur suhu kolom : -INIT TEMP : 100
-RATE : 5 -FINAL TEMP : 100 ENTER
bila lampu "not ready" suntikkan etanol 1 µL pada injektor
Ketika menyuntik, tekan START Bersamaan pada GC dan Integrator
Setelah diperoleh kromatogramnya , tekan STOP pada GC dan integrator
Melakukan hal yang sama terhadap propanol, butanol dan campuran larutan
-
Suhu Program
Mengubah suhu kolom
V.
-INIT TEMP : 60 -RATE 5 -FINAL TEMP : 150 ENTER
Melakukan langkah yang sama seperti suhu isoterm
DATA PENGAMATAN a. Suhu isoterm
Kecepatan gas pembawa (N2) : 10 mL/43,8 s INIT TEMP
: 100
RATE
:0
FINAL TEMP
: 100
Pengaruh suhu kolom
Tabel 1. Data hasil analisis untuk larutan standar pada suhu isoterm Senyawa
Jumlah Puncak
RT
%Area
Etanol
1
1,54
99,992
Propanol
1
2.68
100
Butanol
1
2.70
100
2,92
43,659
3,49
56,341
Campuran
2
b. Suhu program
Kecepatan gas pembawa (N2) : 15 mL/menit INIT TEMP
: 60
RATE
:5
FINAL TEMP
:150
Pengaruh suhu kolom
Tabel 2. Data hasil analisis untuk larutan standar pada suhu program Senyawa
Etanol
Propanol
Butanol
Jumlah Puncak
3
3
2
RT
%Area
2.46
85,108
3,05
5,431
4,27
9,461
2.39
0,419
3,19
99,456
4,25
0,125
2.94
6,978
5,11
93,002
2,74 Campuran
3
3,59 5,25
VI.
22,324 37.330 40,346
PEMBAHASAN Pembahasan Oleh Fakhira Rizqia Mulyandani – NIM 141411016
Kromatografi gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponen-komponennya dengan menggunakan gas sebagai fase gerak yang melewati suatu fase serapan ( sorben) yang diam. Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarutnya terpisah sebagai uap, pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam, berupa cairan dengan titik didih tinggi ( tidak mudah menguap ) yang terikat pada zat padat penunjangnya.
Pada praktikum ini, dilakukan analisis kualitatif menggunakan alat instrumen kromatografi gas (GC). Pada percobaan ini yang digunakan adalah kolom krom kapiler injectiom A. kolom kapiler ini diposisikan me;ingkar sehingga dapat masuk kedalam oven. Gas pembawa yang digunakan adalah Nitrogen (N 2), sedangkan Hidrogen dan oksigen berperan sebagai gas pembakar. Analisa kualitatif dilakukan dengan cara membandingkan waktu retensi analit dengan waktu retensi standar. Percobaan dilakukan melalui beberapa tahap, berupa penyalaan alat dan detektor, Penyalaan integrator, dan pengaturan suhu kolom terhadap RT ( Retention Time) pada pemisahan campuran.Tahap pertama, yaitu penyalaan alat dan detektor untuk memanaskan alat GC agar proses kromatografi gas dapat berlangsung lebih optimal dalam pemisahan yang dilakukan oleh fasa penggeraknya, karena fasa penggerak dapat bekerja pada suhu panas. Gas Nitrogen (N 2) dialirkan dari tabung gas Nitrogen yang telah terhubung dengan alat GC, aliran nitrogen yang masuk ditandai dengan jarum pada regulator yang bergerak bergerak. Aliran gas nitrogen disesuaikan dengan proses yang akan dilakukan. Cara mengukur kecepatan aliran gas Nitrogen (N 2) dengan menggunakan buble flowmeter yang dipasangkan pada injektor. Diatur agar nilai 1/t mendekati 1,5 ( pada praktikum ini didapat nilai 1,48 ) dengan Buble Beam yang mengandung gelembung. Kemudian tombol IGN FID ditekan bersamaan dengan memutar tombol gas H 2 sampai terdengar letupan yang menandakan aliran gas H2 yang telah masuk. Dilakukan penyalaan integrator dan pengaturan suhu sesuai dengan prosedur. Dalam praktikum ini, larutan yang digunakan adalah etanol, propanol, butanol, dan campuran yang merupakan campuran dari ketiganya, larutan yang dianalisis harus memil iki fasa cair dan mudah menguap. Analisis pertama adalah dengan suhu Isoterm dan yang kedua dengan suhu program, perbedaannya terdapat pada penggunaan suhu awal penyuntikan dan suhu akhirnya saja. Pada suhu isotherm, suhu awal diatur 100oC dan suhu akhir diatur sebesar 100oC. Sedangkan pada suhu program, suhu awalnya di a tur 60 oC dan suhu akhirnya sebesar 150 oC. Perbedaan dari kedua prosedur tersebut dapat diamati pada besarnya waktu retensi yang didapatkan. Masing-masing larutan disuntikkan kedalam injection port sebanyak 2µL. Namun, sebelum disuntikkan kedalamnya perlu dilakukan pembilasan dengan menggunakan larutan yang akan di uji sekitar 2-4 kali. Hal ini dilakukan agar tidak terdapat zat pengotor dalam larutan yang akan kita uji saat melakukan pengukuran. Penyuntikan larutan diuji secara berurutan mulai dari etanol, propanol, butanol, dan campuran ketiganya. Larutan yang telah disuntikkan masuk lewat injection
port kemudian akan terbawa oleh gas N2 sebagai fasa gerak dan akan melalui fasa diam yang berupa cairan yang dapat dilapiskan pada dinding bagian dalam dari kolom. Oleh karena itu, pemisahan campuran didasarkan pada perbedaan kelarutan (partisi) relatif masing-masing komponen dalam cairan fasa diam. Pemisahan tersebut juga dapat disebabkan oleh perbedaan afinitasnya terhadap fasa diam dan fasa gerak yang berada pada sistem kesetimbangan dinamis. Apabila afinitas terhadap fasa gerak lebih besar, maka waktu retensi yang diperlukan juga lebih singkat. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan titik didih dari komponen etanol,propanol, dan butanol dalam larutan. Titik didih yang tinggi memiliki waktu retensi yang cenderung lebih lama. Larutan yang terdeteksi pada kolom akan dibaca oleh detektor dan akan dikonversikan menjadi sinyal listrik kemudian akan dibaca oleh integrator. Interator akan mengkonversikan kembali sinyal tersebut menjadi energi gerak sehingga kromatogram (kurva komponen) dapat digambarkan oleh integrator diatas kertas bersama dengan data-data lain yang ditemukan. Dari hasil yang didapatkan, waktu retensi dari senyawa etanol, propanol, dan butanol digunakan untuk perbandingan waktu retensi saat mengukur sampel yang digunakan. Pada suhu isotherm, larutan baku etanol memiliki satu puncak yang berarti terdapat satu waktu retensi sebesar 1.54 dan larutan etanol yang terdeteksi murni, larutan propanol memiliki satu puncak dengan waktu retensi 2.68 dan larutan propanol yang terdeteksi murni. Dan larutan butanol memiliki satu puncak yang berarti memiliki satu waktu retensi yaitu 2,70 dan larutan butanol yang terdeteksi murni . Pada larutan campuran hanya terdapat dua puncak dan waktu retensi yang didapat adalah ( 2,92 ; 3,49 ) sehingga dapat diketahui terdapat larutan etanol dan propanol pada larutan yang disuntikkan. Dari hasil yang didapatkan pada suhu terprogram, larutan etanol yang disuntikkan memiliki 3 puncak dan memiliki waktu retensi 2,46 ( 85,108%) ; 3,05 ( 5,431%) ; 4,27 ( 9,461%) yang berarti larutan yang disuntikkan tersebut masih mengandung propanol dan butanol dari penyuntikkan sebelumnya, adanya larutan etanol dan butanol tersebut dikarenakan pada saat pembilasaan kurang maksimal sehingga masih terdapat larutan sisa dari penyuntikan sebelumnya. Larutan propanol memiliki ti ga puncak dengan waktu retensi 2.39 (0.419%) ; 3,19 (99,456%) dan 4.25 (0,125%) yang berarti larutan yang disuntikkan tersebut masih mengandung etanol campuran dan butanol dari penyuntikkan sebelumnya yaitu pada saat penyutikan larutan campuran dan la rutan baku etanol . Larutan butanol yang disuntikan memiliki dua puncak dengan waktu retensi 2,94 ( 6,978%) dan 5,11 (93,022%) yang berarti larutan yang disuntikan tersebut masih mengandung etanol dari penyuntikan sebelumnya. Pada campuran terdapat 3 puncak dengan waktu retensi (2,74; 3,59; 5,25)
sehingga dapat diketahui terdapat larutan etanol, propanol dan butanol pada larutan campuran yang disuntikkan. Dari hasil pengamatan, waktu retensi yang didapatkan untuk mencapai puncak pada suhu terprogram lebih besar dibandingkan dengan waktu retensi yang didapatkan untuk mencapai puncak pada suhu isoterm. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi isoterm dapat mengelusi suatu zat lebih cepat jika dibandingkan dengan suhu terprogram. Pada suhu isoterm, puncak kromatografnya sulit untuk dideteksi karena larutan pada saat disuntikkan dapat langsung menguap sehingga waktu yang diperlukan untuk mendapatkan kromatogramnya juga relatif singkat. Sedangkan pada suhu terprogram larutan yang disuntikkan tidak langsung menguap karena suhu awal diatur agar berada dibawah titik didih setiap komponen, sehingga pada pembacaan kromatogramnya dapat terlihat lebih jelas bahwa perbedaan titik didih dari tiap komponen juga tidak terlalu berdekatan.. Hal tersbut dapat membuat waktu pemisahannya berjalan lebih lama karena suhu naik perlahan untuk mendapatkan kromatogramnya dan turun kembali secara perlahan untuk mempersiapkan pemisahan pada larutan sel anjutnya. Dengan ini dapat dikatakan bahwa pemisahan dengan suhu terprogram lebih baik jika dibandingkan dengan suhu isoterm, walaupun waktu yang diperlukan untuk mengelusi larutan lebih lama pada suhu terprogram dibandingkan dengan suhu isoterm sehingga dengan suhu terprogram pemisahan dapat berjalan dengan lebih baik.
VII. KESIMPULAN 1. Pemisahan campuran dengan suhu terprogram lebih baik apabila dibandingkan dengan
suhu isoterm 2. Butanol memiliki waktu retensi terbesar 3. Etanol memiliki waktu retensi terkecil 4. Diantara larutan etanol, propanol, dan butanol , waktu retensi larutan etanol adalah yang terkecil dan waktu retensi larutan butanol adalah yang terbesar 5. Jika terdapat dua atau tiga puncak grafik pada kromatogram, dapat dikatakan ada zat pengotor yang terukur pada larutan dikarenakan pembilasan tidak dilakukan dengan benar sehingga masih terdapat sisa larutan dari penyuntikan sebelumnya
DAFTAR PUSTAKA
Khopkar, S.M.1984. Konsep Dasar Kimia Analitik.Jakarta : Penerbit universitas Indonesia Anna.2012. “Laporan praktikum kromatografi gas” http://serbamurni.blogspot.com/2012/11/laporan-praktikun-kromotografi-gasgc.html
LAMPIRAN
Gambar 1. Kromatogram Suhu Isoterm
Gambar 2. Kromatogram Suhu Program
