BAB I PENDAHULUAN
Untuk mengetahui kandungan ion atau logam pada suatu sampel cair atau mengetahui kandungan senyawa yang ada dalam industri makanan dan minuman serta serta indust industri ri semiko semikondu ndukto ktorr dalam dalam beberap beberapaa menit menit dapat dapat diguna digunakan kan sebuah sebuah tekn teknik ik pemi pemisah sahan an yang yang dina dinama maka kan n krom kromat atog ograf rafi. i. Bahk Bahkan an deng dengan an meto metode de pemisahan ini, dapat ditentukan ion/logam/senyawa dari sampel yang diteliti secara kualitatif maupun kuantitatif. Dalam hitungan beberapa menit saja, ion-ion bermuatan positif (kation kation seperti ! "a#, "$%#, & #, 'g#, )a#, *g#, )u# dan sejumlah kation lainnya atau ion-ion bermuatan negatif (anion ( anion seperti ! +-, )l-, "-, Br -, %- dan jenis anion lainnya dapat diketahui konsentrasi/jumlahnya dalam suatu sampel. eknik pemisahan kromatografi pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli tumbuh-tumbuhan berkebangsaan usia yang bernama Mikhail Tswett pada tahun 0123. swett swett memulai percobaannya percobaannya dengan dengan memisahkan memisahkan sejumlah leaf pigments (4at warna warna daun daun seperti seperti klorofi klorofill dan 5antof 5antofil il dengan dengan mengal mengalirka irkan n solution (larut (larutan an ekstrak ekstrak daun tersebu tersebutt ke dalam dalam sebuah sebuah kolom gelas yang yang sebe sebelu lumn mny ya diis diisii tepu tepung ng kals kalsiu ium m karb karbon onat at yang yang dibu dibuat atny nyaa send sendir iri. i. Dia Dia mena menama maka kan n feno fenom mena ena yang yang dite ditem mukan ukanny nyaa ini ini deng dengan an 6 Chromatography” (kromatografi. 7ang dalam bahasa usia, chroma berarti chroma berarti 6warna8 dan graphein dan graphein berarti 6menulis8. ehingga kalau diartikan secara bahasa, artinya 6menulis dengan warna8. eknik knik
krom kromat atog ogra rafi fi
ini ini
akhi akhirn rny ya
teru teruss
dike dikemb mban angk gkan an
oleh oleh
para para
kromatografer lainnya antara lain . &urn, salah seorang kromatografer yang sangat intens mengembangk mengembangkan an teknik teknik ini. 9ercobaannya 9ercobaannya dengan dengan memisahkan memisahkan pigmen-pigmen
tumbuhan
seperti
karotin
membuahkan
hasil.
Dengan
kegigihannya ini, &urn dianugrahi medali "obel pada tahun 01:0 untuk pertama kali kaliny nyaa dala dalam m bida bidang ng krom kromat atog ogra rafi fi.. Demi Demiki kian an juga juga,, 'art 'artin in dan dan yng yngee mendapatkan medali "obel pada tahun 01; setelah sukses dengan penemuannya dalam memisahkan berbagai jenis asam amino dan asam nukleat. &esuksesan yang telah diraih oleh para penemu ini, mengilhami mengilhami banyak para kromatografer kromatografer lainnya untuk lebih gigih mengembangkan teknik ini ke yang lebih modern lagi.
BAB II ISI
&romatografi adalah suatu metoda pemisahan yang didasarkan pada perbedaan migrasi senyawa-senyawa yang dipisahkan pada suatu sistem yang terdiri dari dari fasa diam dan fasa gerak.
9ada awal perkembangannya
pemisahan dengan kromatografi hanya didasarkan pada perbedaan kemampuan serap senyawa-senyawa yang akan dipisahkan pada suatu fasa diam (kromatografi adsorpsi.
+asa diam kemudian dielusi dengan eluen yang sesuai untuk
memisahkan senyawa-senyawa yang terserap tersebut.
enyawa yang tidak
terserap dengan baik pada fasa gerak akan bergerak bersama fasa gerak dan yang terserap dengan baik akan tetap pada posisi awal senyawa tersebut diaplikasikan. 9ada
perkembangannya
pemisahan
campuran dengan
kromatografi
juga
didasarkan pada perbedaan koeffisen partisi, koeffesien distribusi kromatografi partisi, muatan (penukar ion, perbedaan besar molekul (kromatografi saring molekul dan beberapa prinsip migrasi lainnya (itis,202. alah satu teknik kromatografi yang akan dibahas pada makalah ini adalah kromatografi penukar inon. 9ekerjaan pemisahan secara kromatografi dengan menggunakan resin penukar ion telah dilakukan oleh beberapa peneliti dalam usaha untuk memisahkan produksi-produksi reaksi fisi. 9enukar ion sintesis sudah digunakan untuk memisahkan unsur-unsur anggota
=stilah penukar ion secara umum diartikan sebagai pertukaran dari ion-ion yang bermuatan (listrik sama, antara suatu larutan dan suatu bahan yang padat serta sangat tak dapat larut, dimana larutan itu bersentuhan. >at padat itu (penukaran ion harus mengandung ion-ion miliknya sendiri. Dan agar pertukaran dapat berlangsung dengan cukup cepat dan ekstensif, 4at padat itu harus
mempunyai struktur molekuler yang terbuka dan permeable, sehingga ion-ion dan molekul-molekul pelarut dapat bergerak keluar masuk dengan bebas. 9enukar kation terdiri dari suatu anion polimerik dan kation-kation aktif, sementara suatu penukar anion adalah suatu kation polimerik dengan anion-anion aktif. 'ekanisme pemisahan berdasarkan pada daya tarik elektrostatik.
esin penukar kation sebagai suatu polimer berbobot molekul tinggi, mempunyai gugus fungsional bermuatan negatif yang terangkai silang yang mengandung gugus-gugus sulfonat (-:-, karboksilat, fenolat, dan sebagainya. ebaliknya, bila bermuatan positif, misalnya mempunyai gugus amin kuaterner ( "()$:#, maka akan dapat berfungsi sebagai penukar anion. 'enurut .'. &hopkar (0112, berdasarkan pada keberadaan gugusan labilnya resin penukar ion dapat secara luas diklasifikasikan dalam empat golongan, yakni sebagai berikut! 0. esin penukar kation bersifat asam lemah (mengandung gugusan $: . . esin penukar kation bersifat asam lemah (mengandung gugusan ? )$. :. esin penukar anion bersifat basa kuat (mengandung gugusan amina tersier atau kuartener. %. esin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung $ sebgai gugusan labil. ifat resin penukar-ion merupakan penyerapan (absorpsi ion-ion yang bergantung pada sifat gugus fungsional dalam resin dan juga bergantung pada derajat rangkaian silang, dengan naiknya derajat rangkaian silang resin menjadi
lebih selektif terhadap ion-ion yang berbeda ukurannya (
esin penukar kation mengandung kation ? kation bebas yang dapat ditukar dengan kation ? kation dalam larutan (lar. (es. *B# # )# (larutan @ (es. *)# # B# (larutan Aika kondisi ? kondisi eksperimen adalah sedemikian, sehingga kesetimbangan telah sama sekali tergeser dari kiri ke kanan, ion ) # telah lengkap difiksasi (dilekatkan tetap pada penukaran kation. atu contoh khas adalah penukaran ion natrium pada suatu resin sufonat oleh ion kalsium! (/es. ,:-)a# # "a# (lar. (/es.,:-"a# # )a# (lar. eaksi ini re
terionisasi, baik yang dalam bentuk hidroksida maupun yang dalam bentuk garamnya. Beberapa reaksi khas mereka, dapat dinyatakan sebagai! (/es."'e:#,%- # )l- (lar. (/es."'e:#,$- # )l (lar. (/es."'e:#)l- # $,
(/es."'e:#)l- # ,%- (lar. (/es."'e:#)l- # ,$- (lar. # (/es."'e:#,$- # $ )l (lar.
*kti
(/es."$ 'e#,$-
erutama adalah ke sebelah kiri, dan resin ini sebagian besar berada dalam bentuk amina. =ni dapat juga dinyatakan dengan kata-kata bahwa dalam larutan basa, basa bebas es."$'e $ sangat sedikit terionisasi. "amun, dalam larutan yang asam, mereka berperilaku sebagai resin penukar ion basa kuat, yang menghasilkan bentuk garam yang sangat terionisasi! (/es."$'e#)l(/es."'e # $#)l- (lar. 'ereka dapat digunakan dalam larutan asam untuk pertukaran anion, sebagai contoh! (/es."$'e#)l- # ",:- (lar.
esin
yang
bersifat
(/es."$ 'e# ",:- # )l- (lar.
basa,
dalam
bentuk
garamnya,
mudah
diregenerasikan dengan alkali. Keseimbangan pertukaran ion
9roses pertukaran ion yang melibatkan penggantian ion-ion * yang tertukarkan dalam resin, dengan ion-ion yang bermuatan sama B dari suatu larutan, boleh ditulis! */ # B
B/ # *
9roses ini re
seberapa
mudahnya
ion-ion
tersebut
dapat
selanjutnya
dikeluarkan dari resin. +aktor-faktor yang menetapkan distribusi ion-ion antara suatu larutan, meliputi! 0. ifat ion-ion yang saling bertukaran
a. 9ada konsentrasi-konsentrasi rendah dalam larutan air, dan pada suhu biasa, tingkat pertukaran bertambah dengan bertambahnya
0 tingkat
pertukaran bertambah
dengan
berkurangnya ukuran kation terhidrasi! , sementara untuk ion di
garam-garam
jugamemainkanperanan
logam
bi
(ber
)d#CBe#C'n#C'g#>n#C)u#
"i#
C)o#C)a#Cr #C9b#CBa#. c. Dengan resin penukar anion basa kuat, tingkat pertukaran bagi anionanion uni
&apasitas pertukaran ion total dari suatu resin bergantung pada jumlah total gugus ugus aktif-ion per satuan bobot bahan itu dan semakin banyak jumlah ion-ion itu, smeakin besarlah kapasitasnya. &apasitas penukar-ion yang asam lemah dan yang basa lemah, merupakan fungsi dari p$, dimana yang asam lemah mencapai nilai-nilai agak konstan pada p$ di atas sekitar 1, sedangkan yang basa lemah pada p$ di bawah sekitar ;.
&romatografi ini sangat bermanfaat untuk memisahkan molekul ? molekul bermuatan terutama ion ? ion baik anion maupun kation. 'etode ini pertama kali dikembangkan oleh seorang ilmuwan bernama hompson pada tahun 0E;2. ecara umum, teradapat dua jenis kromatografi pertukaran ion, yaitu!
&romatografi pertukaran kation, bila molekul spesifik yang diinginkan bermuatan positif dan kolom kromatografi yang digunakan bermuatan negatif. &olom yang digunakan biasanya berupa matriks dekstran yang mengandung gugus karboksil (-)$ -)$-)$:- dan --)$)-. Farutan penyangga ( buffer yang digunakan dalam sistem ini adalah asam sitrat, asam laktat, asam asetat, asam malonat, buffer 'G dan fosfat.
&romatografi pertukaran anion, bila molekul spesifik yang diinginkan bermuatan negatif dan kolom kromatografi yang digunakan bermuatan positif. &olom yang digunakan biasanya berupa matriks dekstran yang mengandung gugus -"#()$::, -"#()$;$, dan ?"#()$ ::. Farutan penyangga (buffer yang digunakan dalam sistem ini adalah "-metil pipera4in, bis-ris, ris, dan etanolamin. 'etode ini banyak digunakan dalam memisahkan molekul protein (terutama en4im. 'olekul lain yang umumnya dapat dimurnikan dengan menggunakan kromatografi pertukaran ion ini antara lain senyawa alkohol, alkaloid, asam amino, dan nikotin. &romatografi penukar ion dilakukan dengan fasa diam yang mempunyai gugus fungsi bermuatan. &ebanyakan mekanisme penukaran ion sederhana!
(a H- # #7-7- # #H- (penukar anion Dimana H adalah ion cuplikan
7 adalah ion fasa gerak adalah bagian =nc. 9ada resina 9ada kromatografi penukar anion ion cuplikan H - bersaing dengan ion fasa gerak 7- terhadap bagian ionik pada penukar ion . 9emisahan ion sederhana berdasarkan pada perbedaan kekuatan interaksi ion terlarut dengan resina. Aika senyawa terlarut berinteraksi lemah dengan adanya ion fasa gerak, ion terlarut keluar awal pada kromatogram, sedangkan senyawa terlarut yang berinteraksi kuat dengan resina, berarti lebih kuat terikat dan keluar belakangan. Berdasarkan pada keberadaan gugusan labilnyaI resin penukar ion dapat secara luas diklasifikasikan dalam empat golongan, yakni ! a.
esin penukar kation bersifat asam kuat (mengandung gugusan $ :.
b.
esin penukar kation bersifat asam lemah (mengandung gugusan ?)$.
c.
esin penukar anion bersifat basa kuat (mengandung gugusan amina tersier atau kuartener.
d.
esin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung $ sebagai gugusan labil.
2.2 o!"onen Dasar ro!ato#ra$i Pertukaran Ion
0.
Gluent, yang berfungsi sebagai fase gerak yang akan membawa sampel tersebut
masuk ke dalam kolom pemisah. . 9ompa, yang berfungsi untuk mendorong eluent dan sampel tersebut masuk ke dalam kolom. &ecepatan alir ini dapat dikontrol dan perbedaan kecepatan bisa mengakibatkan perbedaan hasil :. =njektor, tempat memasukkan
sampel
dan
kemudian
sampel
dapat
didistribusikan masuk ke dalam kolom. %. &olom pemisah ion, berfungsi untuk memisahkan ion-ion yang ada dalam sampel. &eterpaduan antara kolom dan eluent bisa memberikan hasil/puncak yang maksimal, begitu pun sebaliknya, jika tidak ada kesesuaian, maka tidak akan memunculkan puncak. ;. Detektor, yang berfungsi membaca ion yang lewat ke dalam detektor.
3.
ekorder data, berfungsi untuk merekam dan mengolah data yang masuk.
%a!&ar '. o!"onen dasar kro!ato#ra$i "ertukaran ion
%a!&ar 2
Jambar menunjukkan dua buah kolomI kolom pemisah kation dan kolom pemisah anion. &olom pemisah inilah yang menjadi inti dalam teknik pemisahan kromatografi ion. Benda inilah yang bisa memisahkan ion-ion tersebut ketika sampel dilewatkan ke dalamnya, sehingga puncak yang muncul secara bergantian dan berurutan. Bisa diibaratkan dalam tubuh manusia bahwa kolom ini adalah sebagai jantung pada manusia, sehingga tanpa jantung, manusia tidak bisa hidup. Demikian halnya pada teknik ini, tanpa adanya kolom pemisah, maka tidak akan mungkin terjadi pemisahan ion.
Perhatian dala! "re"arasi kolo!
0.
9emilihan dan preparasi resin ifat-sifat
yang
perlu
diperhatikan
dalam
membeli
resin
dalam
perdagangan ialah ukuran partikel (mesh, tingkat ikatan silang, dan kualitasnya (analitycal gradeI *J. .
9embengkakan (swelling Bila penukar ion, misalnya resin yang tersulfonasi diberi air, gugus :dan $# seolah-olah terlarut dalam konsentrasi yang tinggi dalam matriks. &arenanya air bertendensi untuk mendifusi kedalam matriks.
:.
&apasitas kolom &apasitas penukar ion akan mempengaruhi banyaknya sampel maksimum yang dapat dianalisis dan dipakai untuk mengetahui stabilitas resin. %.
)ara deteksi Untuk hal-hal khusus digunakan ! adsorbsi sinar, indeks refraksi, p$,
radioakti
2.( ele&ihan ro!ato#ra$i Pertukaran Ion
Beberapa kelebihan yang dimiliki kromatografi ion sehingga menjadikan 6the best choice8 dalam dunia pemisahan ion-ion di antaranya !
a. &ecepatan (speed &ecepatan dalam analisis suatu sampel menjadi aspek yang sangat penting dalam hal analisis ion. alah satu yang menyebabkannya adalah masalah klasik yaitu untuk mengurangi biaya dan bisa menghasilkan data-data analisis yang akurat dan cepat. "amun, sebenarnya yang lebih penting adalah memberikan andil dengan maksimal dalam perhatian kepada kondisi lingkungan (en
b. ensiti
c. elekti
*taupun hanya ion tertentu yang ingin diukur walaupun banyak ion lain yang ada dalam sampel.
d. 9endeteksian yang serempak (simultaneous detection ecara umum, anion dan kation dipisahkan/dideteksi terpisah dengan menggunakan sistem analisis yang terpisah (different systems. 9adahal sangat penting dilakukan pendeteksian secara serempak (simultaneous antara anion dan kation dalam dalam sekali injek untuk sebuah sampel. entunya, pendekatan yang terakhir
ini
punya
sejumlah
kelebihan
dibanding
pemisahan
terpisah.
ebagaimana telah dijelaskan di atas, beberapa kelebihan di antaranya dapat menekan
biaya
operasional,
memperkecil
jumlah
limbah
saat
analisis
berlangsung, memperpendek waktu analisis (short time analysis serta dapat memaksimalkan hasil yang diinginkan.
e. &estabilan pada kolom pemisah (stability of the separator column Lalaupun sebenarnya, ketahanan kolom ini berdasarkan pada paking (packing material yang diisikan ke dalam kolom pemisah. "amun, kebanyakan kolom pemisah bisa bertahan pada perubahan yang terjadi pada sampel, misalnya konsentrasi suatu ion terlalu tinggi, tidak akan mempengaruhi kestabilan material penyusun kolom. Lalapun diakui bahwa ada juga kolom pemisah yang mempunyai waktu penggunaan yang tidak terlalu lama, dikarenakan paking kolom yang kurang baik atau karena faktor internal lainnya.
2.) Pen##unaan kro!ato#ra$i Pertukaran ion
ampel cair yang mengandung ion atau logam ini bisa diketahui atau dianalisis dengan menggunakan teknik kromatografi ion (ion chromatography. Dengan menggunakan teknik kromatografi ion, anda bisa memastikan ion-ion atau logam secara kualitatif ataupun kuantitatif dari sampel. Dalam waktu yang singkat, ion-ion positif (kation seperti ! "a #, "$%#, & #, 'g#, )a#, *g#, )u#, +e# dan sejumlah kation lainnya atau ion-ion negatif (anion seperti ! + -, 9%:-, )l-, "-, Br -, %-, )"-, =-, =:-, dan sejumlah jenis anion lainnya dapat diketahui secara pasti kepekatan perjumlahnya. Bahkan lebih dari itu, berbagai jenis ion
(anion atau kation dalam sampel, dapat ditentukan secara serentak (simultaneous dalam satu kromatogram (one chromatogram run. 9ada umumnya, anion dan kation dapat diketahui dan dipisahkan dengan menggunakan teknik pemisahan. *tau dengan kata lain, untuk sekali injek sampel saja ke dalam sistem kromatografi ion, berbagai-bagai puncak kromatogram (chromatogram peaks dari anion atau kation akan muncul. =nilah salah satu yang menjadikan teknik ini lebih populer, bukan saja sensiti
kepekatan
spesies
ion-ion
(anion
atau
kation
dengan
memisahkannya berdasarkan pada interaksinya dengan esin yang ada dalam kolom pemisah dan mobile phase yang digunakan. pesies ion-ion ini kemudian dapat dipisahkan (separated dalam kolom tersebut berdasarkan pada jenis, ukuran dan afiniti elektronnya. )ampuran anion dan kation dalam suatu sampel dapat diketahui dan jumlah ion-ion tersebut dapat ditentukan dalam waktu yang relatif singkat (relati
Beberapa kegunaan &romatografi 9ertukaran =on lainnya ! 0.
Untuk menghilangkan ion
Untuk menghilangkan ion-ion keseluruhannya, air tersebut dapat dialirkan melalui penukar kation, kemudian dialirkan melalui penukar anion, yang akan menghilangkan semua anion dan diganti dengan ion hidroksida. Bila kedua resin tersebut (kation dan anion dijadikan satu, penghilangan kedua jenis ion tersebut sekaligus dapat dikerjakan. .
'engkonsentrasikan komponen berkadar kecil =on-ion yang jumlahnya kecil (trace element dapat dikonsentrasikan dengan penukar ion. etelah ion solut terikat dalam kolom, kemudian dielusi dengan jumlah eluen yang kecil.
:.
9emisahan asam-asam amino 9ada suatu p$, *sam-asam amino dapat dipisahkan menjadi tiga golongan berdasarkan titik isoelektrisnya. Dengan demikian campuran asam-asam amino dapat dipisahkan dalam suatu aliran fase mobil dengan secara gradual dengan merubah p$ untuk elusi (gradient elution. 9erubahan p$ sering dikombinasikan dengan
perubahan
DA*TAR PUSTAA &hopkar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Aakarta ! U=-9ress &hopkar, S.M. 2010. Konsep Dasar Kimia Analitik. Aakarta ! U=-9ress itis ekar $umani dan 'artalena amli, 6 preparasi dan uji stabilitas 177lu-dotanimotuumab sebagai radiofarmaka terapi kanker 8, Aurnal 9enelitian, (7ogyakarta, =" 01E-203, 202
suhu.
