kromatografi KA

5/10/2018 kromatografi KA - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/kromatografi-ka 1/23

KIMIA ANALISA

RINGKASAN

KROMATOGRAFI GAS – CAIRAN

NAMA : CAHYANINGRUM

NIM : 03101403059

KELAS : B

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS SRIWIJIYA

PALEMBANG

2010 / 2011



DEFINISI dan PENGELOMPOKAN KROMATOGRAFI

Kromatografi adalah metode fisika untuk pemisahan, dalam mana komponen-

komponen yang akan dipisahkan didisttibusikan antara dua fase, salah satunya merupakan

lapisan stasioner dengan permukaan yang luas, dan fase yang lain berupa zat alir (fluida) yang

mengalir lambat (perkolasi) menembus atau sepanjang lapisan stasioner itu.

Fase stasioner dapat berupa zat padat atau cairan, dan fase geraknya dapat berupa

cairan atau gas. Table 17.1 : cairan-padat, gas-padat, cairan-cairan, dan gas-cairan.

Fase stasioner Padat Cair Fase gerak cair gas cair Gas

contoh Kromatografi

orisinil tswett

dgn larutan eter

petroleum &

kolom CaCO3

Kromatografi

pertukaran ion

Kromatografi

gas padat atau

GSC

Kromatografi

partisi pada

kolom gel silica.

Kromatografi

kertas

Kromatografi

gas cairan / GLC

Dalam semua teknik kromatografi, zat terlarut yang akan dipisahkan bermigrasi

sepanjang suatu kolom, dasar pemisahan terletak dalam berbeda-bedanya laju migrasi untuk

zat terlarut yang berlainan. Laju migrasi suatu zat terlarut sebagai resultan dua factor, satu

cenderung untuk menggerakkan zat terlarut dan yang lain untuk menghambatnya.

Kromatografi gas-cair (GLC), atau hanya kromatografi gas (GC), adalah jenis yang

umum digunakan dalam analisis kromatografi kimia untuk memisahkan dan menganalisis

senyawa yang dapat menguap tanpa dekomposisi. Khas penggunaan GC termasuk pengujian

kemurnian zat tertentu, atau memisahkan komponen yang berbeda dari campuran (jumlah

relatif komponen tersebut juga dapat ditentukan). Dalam beberapa situasi, GC dapat

membantu dalam mengidentifikasi suatu senyawa. Dalam persiapan kromatografi, GC dapat

digunakan untuk mempersiapkan senyawa murni dari campuran.

Dalam kromatografi gas, fase bergerak (atau “mobile phase”) adalah pembawa gas,

biasanya gas inert seperti helium atau gas yang tidak reaktif seperti nitrogen. Fase stasioner



mikroskopis cairan atau lapisan polimer pada dukungan solid inert, dalam sepotong tabung

kaca atau logam yang disebut kolom (sebuah penghormatan pada kolom fractionating

digunakan dalam penyulingan). Alat yang digunakan untuk melakukan kromatografi gas

disebut gas kromatograf (atau “aerograph”, “gas pemisah”).

Senyawa gas yang dianalisis berinteraksi dengan dinding kolom, yang dilapisi dengan

berbagai fase stasioner. Hal ini menyebabkan setiap senyawa elute pada waktu yang berbeda,

dikenal sebagai waktu retensi dari senyawa. Perbandingan retensi adalah apa yang

memberikan kegunaan GC yang analitis.

Kromatografi gas pada prinsipnya mirip dengan kromatografi kolom (dan juga bentuk

kromatografi yang lain, seperti HPLC, TLC), namun memiliki beberapa perbedaan. Pertama,

proses memisahkan senyawa dalam campuran dilakukan antara fase diam cair dan gas fase

bergerak, sedangkan pada kromatografi kolom fase stasioner yang solid dan bergerak fase cair.

(Demikian nama lengkap dari prosedur adalah “kromatografi gas cair”, mengacu pada mobile

dan fase stasioner masing-masing.) Kedua, kolom yang melaluinya melewati fase gas terletak

di oven dimana temperatur gas dapat dikendalikan, sedangkan kromatografi kolom (biasanya)

tidak memiliki kontrol suhu tersebut. Ketiga, konsentrasi senyawa dalam fase gas adalah

semata-mata fungsi dari tekanan uap gas.

Kromatografi gas juga sama dengan distilasi fraksional, karena kedua proses

memisahkan komponen dari suatu campuran terutama didasarkan pada perbedaan titik didih

(atau tekanan uap) . Namun, penyulingan fraksional biasanya digunakan untuk memisahkan

komponen dari campuran dalam skala besar, sedangkan GC dapat digunakan pada skala yang

lebih kecil (yaitu mikro). Kromatografi gas juga kadang-kadang dikenal sebagai fase uap-

kromatografi (VPC), atau gas-cair kromatografi partisi (GLPC).

ALAT DASAR UNTUK GLC



Gambar 17.1 Diagram bagan suatu kromatograf gas dengan detector konduktivitas termal, anak panah besar

menyatakan arah aliran gas.

TEORI GLC

Konsep Lempeng Teoritis

Hukum Henry dalam bentuk biasa menyatakan bahwa tekanan parsial yang dilakukan

oleh suatu zat terlarut dalam larutan encer akan berbanding lurus dengan fraksi molnya.

P = k.X

Di mana P adalah tekan parsial dalam fase uap, x adalah fraksi mol dalam cairan, dan k adalah

suatu tetapan. Dalam kromatografi gas, tekanan parsial dan fraksi mol sering digantikan oleh

factor-faktor konsentrasi yang menghasilkan koefisien distribusi k yang tak berdimensi.

K =G

L

C

C

CL adalah konsentrasi dalam fase cair bbt/mol dan CG adalah konsentrasi dalam fase gas

bbt/mol. K juga disebut koefisien partisi.



Gambar 17.2 Kamar-kamar khayal untuk suatu model Craig dari suatu eksperimen GLC

Beda utama dari ekstraksi pelarut Craig dan Kromatografi, yang harus ditekankan,

meskipun dari segi asas yang digunakan beda itu tidak lah penting. Dengan alat Craig, lazim

eksperimen dihentikan bila pemisahan yang diinginkan telah dicapai dan membuang keluar

larutan-larutan dari dalam tabung-tabung yang berisi zat-terlarut. Dalam kromatografi modern

sebaliknya aliran fase gerak diteruskan sampai zat-zat terlarut bermigrasi sepanjang kolom.

Kamar-kamar kesetimbangan dalam alat ini disebut Lempeng Teoritis.

Perhitungan Banyaknya Lempeng Teoritis

Gambar 17.3 pita elusi kromatografi yang menunjukkan pengukuran tR dan w untuk memperkirakan n,

banyaknya lempeng teoritis.

Waktu sampel diinjeksikan sampai munculnya puncak pita elusi pada detector disebut

waktu retensi, tR . rumus untuk menghitung n dari tR dan lebar pita bergantung pada pita itu

diukur. Jika lebar itu diukur pada setengah jalan antara garis dasar dan puncak pita :

n = 5.54

2

21

w

t R

Perilaku Tak-Ideal: Persamaan Van Deemter

GLC sebagai Kromatografi Tak-Ideal Linear



Gambar 17.4 Isoterm linear dan tak linear (a) dan bentuk pita elusi padanan (b)

Model lempeng yang didasarkan pada suatu tipe Craig (dari) distribusi zat terlarut dari

satu lempeng ke lempeng berikutnya disebut kromatografi ideal linear. Linear dalam

hubungan ini berarti bahwa koefisien distribusi K tak bergantung pada konsentrasi zat terlarut,

jadi suatu grafik konsentrasi dalam fase cair lawan konsentrasi dalam fase gas berupa garis

lurus (gambar 17.4, kurva 1a), yang disebut isotherm. Suatu isotherm linear menghasilkan

suatu pita elusi yang simetris ditunjukkan oleh kurva 1b dalam gambar 17.4. simpangan dari

perilaku hokum Henry, yang ditunjukkan oleh suatu isotherm tak-linear (gambar 17.4, kurva

2a dan 3a), menghasilkan suatu pita elusi miring (gambar17.4, kurva 2b dan 3b). jadi, dimana

konsentrasi zat terlarut tinggi, fraksi zat terlarut yang tetap tinggal dalam fase gas akan lebih

besar dibandingkan dengan kasus konsentrasi rendah. Akibatnya, zat pada puncak akan

bergerak dengan lebih cepat lewat kolom tersebut, dan karena itu puncak akan cenderung

mengejar pinggir depan pita elusi dan meninggalkan pinggir belakang yang akan berbentuk

ekor panjang.

Perilaku ideal sebaliknya tidak dapat dicapai dalam proses kromatografi, karena ;

1. Keidealan akan menuntut agar sampel ditaruh pada awalnya hanya dalam lempeng

pertama. Ini dapat dilakukan dalam alat craig, namun dalam suatu kolom di mana

HETP mungkin hanya seperesekian milimeter, tidaklah mungkin itu dilakukan dengan

sampel yang cukup nyata.



2. Kromatografi ideal akan memerlukan suatu kolom yang kemasannya sempurna

seragam dilihat dari segi ukuran dan bentuk, pemuatan cairan, dan garisan

geometrinya.

3. Kesetimbangan akan selalu ada pada titik pada kolom antara fase stasioner dan fase

gerak dilihat dari segi distribusi pelarut.

Jadi pada kondisi biasa itu, GLC merupakan suatu sampel kromatografi tak ideal

linear. Simpangan dari persyaratan untuk proses ideal, akan mengakibatkan pita elusi yang

lebih lebar daripada pita hipotesis untuk suatu kasus ideal.

Difusi Pusaran

Faktor pertama, yang biasa disebut difusi pusaran (eddy diffusion), timbul dari

kegandaan jalannya gas yang mengalir melewati suatu kolom yang dikemasi partikel-partikel

dengan aneka ukuran dan bentuk yang ditata secara tak teratur.

Difusi Longitudinal

Faktor kedua yang menyebabkan pelebaran pita adalah difusi longitudinal zat terlarut

dalam fase gas. Molekul zat terlarut cenderung berdifusi sepanjang gradien konsentrasi, dan

karena itu suatu pita zat terlarut yang bergerak sepanjang suatu kolom akan melebar ketika

molekul-molekul menyebar ke dalam daerah-daerah berkonsentrasi lebih rendah di depan pita

itu maupun di belakangnya.

Takadanya Kesetimbangan dalam Transfer Massa

Faktor terakhir dalam ketidakidealan timbul dari fakta bahwa kesetimbangan tak dapat

dicapai untuk distribusi zat terlarut antara fase stasioner dan fase gerak dipandang dari aliran

berkesinambungan gas pengemban itu. Hukum Henry :

CL = K.CG

Namun, hukum Henry memerikan suatu situasi kesetimbangan, dan untuk kasus-kasus

di mana waktu tak cukup untuk penyetimbangan:

CL = K. CG . f (t)



Dengan f(t) adalah sesuatu fungsi waktu yang mencerminkan proses kinetika transfer

massa abtara kedua fase itu. Bila t besar (yakni bila kesetimbangan itu dihampiri), maka tentu

saja f(t) harus menghampiri satu agar dihasilkan hukum Henry.

Persamaan Van Deemter

HETP = 2λ dP +U

DG

γ 2+

L

f

Dk

kd 22

2

)1(

8

+π

U

Dengan

λ = parameter tak berdimensi yang mengukur ketakteraturan kemasan kolom

D p = diameter partikel kemasan

γ = faktor koreksi yang memperhitungkan ketakteraturan lintasan difusi melewati bahan

kemasan.

DG = koefisien difusi zat terlarut dalam fase gas

U = kecepatan linear gas pengemban

K = tetapan untuk zat terlarut tertentu dan kolom tertentu

df = ketebalan film efektif, suatu ukuran pemuatan cairan bahan kemasan

DL = koefisien difusi zat terlarut dalam fase cair

Persamaan Van Deemter, bentuk tersingkat:

HETP = A +u

B+ Cu

Dengan : A = suku difusi pusaran, B/u adalah suku difusi longitudinal, dan Cu adalah

ketaksetimbangan dalam suku transfer massa.

Daya Pisah

Pada umumnya posisi pita-pita elusi pada sumbu horizontal kromatogram dan lebar

mereka akan menentukan betapa sempurnanya suatu pemisahan campuran awal itu telah

dicapai. Pemisahan, R, dari dua komponen didefinisikan dibawah ini, dengan menggunakan

suatu/factor yang ditunjukkan dalam gambar 17.7:



R =21

12)(2

bb

R R

W W

t t

+

−

Cara lain , jika lebar pita diukur setengah tinggi antara garis dasar dan puncak pita, persamaan

akan menjadi

R = )(699.1

)(2

21

12

21

21 ww

t t R R

+

−

Panjang Kolom

Banyaknya lempeng teoritis dalam suatu kolom, dengan semua yang lain tak berubah,

akan berbanding lurus dengan panjang kolom, dan karenanya salah satu cara yang jelas untuk

memperbaiki pemisahan adalah dengan menggunakan kolom yang lebih panjang.

Faktor Pemisah

Jika suatu pemisahan tidak diperoleh dengan suatu kolom yang baik dan wajar

panjangnya, maka hampiran yang terbaik biasanya adalah mencoba fase cair stasioner yang

berlainan. Jika usaha yang logis untuk mencapai pemisahan dengan menyempitkan pita-pita

zat terlarut gagal, maka harus menggerakkan puncak-puncak itu agar berpisah lebih jauh,

dengan mengubah nilai K untuk zat terlarut.

Angka banding waktu-waktu retensi1

2

R

R

t

t , disebut factor pemisahan, S (beberapa

penulis menggunakan lambing S.F. dan beberapa menggunakan alfa untuk angka banding ini).



Biasanya angka banding waktu retensi kira-kira sama seperti angka banding nilai-K untuk

kedua zat terlarut. Jadi

S =1

2

1

2

K

K

t

t

R

R

≅

S tidak sam dengan pemisahan R. angka banding waktu retensi, yang diukur pada

puncak-puncak pita elusi, tidak dengan sendirinya memberikan keefektifan pemisahan, karena

angka banding ini tak menjelaskan mengenai lebar pita. Hubungan R dan S jika banyaknya

lempeng teoritis dalam kolom diperhitungkan

R =4

/)1(21S S n −

Gambar 17.8 Banyaknya lempeng teoritis yang diperlukan

Kurva itu menghampiri sumbu ordinat secara asimtotis, yang mencerminkan fakta

bahwa S=1, bila S bertambah melebihi 1 banyaknya lempeng yang diperlukan mengecil

dengan cepat. Jika kita dapat mendorong pertambahan S yang agak kecil dengan mengubah

fase cair, mungkin akan jauh lebih efektif dalam memperbaiki pemisahan daripada menambah

panjang kolom, bahkan pertambahan panjang yang besar sekalipun.

Faktor-faktor Retensi

Volume retensi merupakan hasil kali waktu retensi dengan laju alir gas pengemban,

karena terdapat hubungan terbalik antara laju alir dan waktu retensi.

Koefisien Distrubusi dan Muatan Cairan



Gambar 17.9 promatogram gas dari suatu campuran hidrokarbon normal. (a) kromatogram isothermal dari

campuran berikut ini pada 1680C. (1) pentane, (2) heksana, (3) heptana, (4) 1-oktena, (5) dekana (6) 1-dodekena

(7) 1-tetradekena (b) kromatogram temperature terprogram dari campuran yang sama.

Gambar 17.9 memperlihatkan kromatograf dari suatu campuran hidrokarbon yang diperoleh

dengan cara biasa dengan kolomnya ditahan pada temperature tertentu. Temperature yang

dipilih adalah suatu kompromi : terlalu tinggi untuk menghasilkan pemisahan yang optimal

dari senyawa yang lebih rendah dalam rangkaian hidrokarbon dan terlalu rendah untuk

senyawa-senyawa dengan berat molekul-tinggi. Romatogram yang jauh lebih baik dari

campuran yang sama terlihat dalam gambar 17.9 (b) : resolusinya lebih baik dan nyata nya

sejumlah pengotor dalam hidrokarbon yang dicampur untuk mempersiapkan sampel tersebut

bisa dilihat, yang mana tidak muncul dalam kurva (a). Seluruh pita memiliki bentuk yang

hampir sama, yang memudahkan pengukuran kuantitatif : pucak nomor 7 yang sangat rendah

dalam kurva (a) sekarang berposisi lebih tinggi diatas garis dasar, menunjukkan rasio isyarat

ke noise yang lebih baik bagi keakuratan kuntitatif yang disempurnakan. Kurva (b) diperoleh

dengan teknik GLC temperature terprogram. Disini temperature kolom dinaikkan selama

proses kromatografi, mulai dari temperature tyang sesuai untuk anggota-anggota rangkaian

yang lebih rendah dan berakhir pada temperature yang lebih tinggi dimana elusi dari

komponen-komponen bertitih didih tinggi lebih memuaskan. Pengaruhnya lebih mirip dengan



GLC laju alir terprogram seperti disebutkan sebelumnya. Berbagai fungsi temperature waktu

telah dipelajari, tetapi yang paling lazim untuk pekerjaan biasa adalah program linier :

temperature meningkat secara linier dengan waktu pada laju sekian derajat permenit.

Kromatograf modern seringkali menyediakan fitur ini dan operatornya dapat memilih pada

panel suatu temperature awal, suatu laju peningkatan, dan suatu tenperatur akhir.

ASPEK-ASPEK PERCOBAAN GLC

4a. Gas Pembawa atau Pengemban

Gas yang lebih ringan, hydrogen dan helium, memungkinkan lebih banyak difusi

longitudinal zat terlarut yang cenderung menurunkan efisiensi kolom, terutama pada lajur alir

yang rendah. Jadi nitrogen bisa menjadi pilihan gas pembawa yang lebih baik untuk

melakukan pemisahan yang sangat sulit.

4b. Sistem pengambilan sampel

Sampel-sampel cair umumnya berkisar dari fraksi yang kecil 1 ul sampai sekitar 25 ul

atau lebih, biasa diinjeksikan melalui suatu karet septo dengan memakai suntikan syringe.

Teknik injeksi itu juga penting : sampel tersebur harus dimasukkan sebagai “sumbatan” yang

tajam yang bukan dialirkan dengan lambat kealiran gas pembawa.

Temperatur pada lubang injeksi sangat penting. Jika suatu sampel cari menguap dengan

lambat, hasilnya akan mirip dengan hasilyang disebabkan oleh penginjeksian yang terlalu

lambat.

4c. Kolom

Kolom Isian

Fase stasioner dalam GLC adalah cairan, tetapi cairan itu tidak boleh dibiarkan

pergerak-gerak dalm lubang. Cairan tersebut harus dimobilisasi, biasanya dalam bentuk suatu

lapisan tipis denga luas permukaan besar. Padatan tersebut harus bersifat inert secara kimiawi

terhadap zat-zay yang nantinya akan dikromatografikan, stabil pada temperature operasi, dan

memiliki luas permukaan yang besar persatuan berat. Kebanyakan padatan yang digunakan

sebagai penyangga dalam GLC sangat berpori tetapi karakteristik pori-pori itu sangat penting.



Absorban aktif seperti karbon aktif dan silica gel adalah penyangga padat yang buruk. Bahkan

bila dilapisi dengan lapisan cairan tipis, padatan-padatan ini menyerap komponen-komponen

sampel, menyebabkan “pengekoran (timing)”. Pita elusi seperto ditunjukkan dalam kurva 2b

dalam gambar 17.4 bahan penyangga padat yang paling umum adalah tanah diatom atau (suatu

endapan didasar lautan yang berbantuk dari residu silika dari ganggang tipe tertentu) dan

firebrick.

Kolom kapiler

Ada jenis kolom lain untuk GLC yang disebut kolom tabung -terbuka atau kapiler. Ini

merupakan tabung yang panjang dan tipis dari kaca atau bahan lainnya. Seperti baja tahan

karat dengan diameter sekitar 0,1-1 mm, dan dengan panjang yang kadang-kadang mencapai

ratusan kaki, digulung untuk menghemat ruang. Permukaan sebelah dalam dilpisa dengan

suatu lapisan tipis fase cair stasioner yang jumlahnya tertentu dan akan melekat pada

permukaan kaca atau logam sebagai suatu lapisan film : tak ada isian kolom seperti biasanya.

Karena pemukaan cairan yang sangat ringan, kolom tabung terbuka hanya dapat menangani

sampel-sampel yang sangat kecil, dan penggunaannya secara luas menunggu pengembangan

detector yang sangat sensitive.

Pemilihan fase cair

Fase cair stasioner harus dipilih dengan mempertimbangkan masalah pemisahan

tertentu. Cairan tersebut harus memiliki tekanan uap yang sangat rendah pada tempratur

kolom : sebuah petunjuk praktis mengusulkan suatu titik didih sekurang-kurangnya 200 0C

diatas temperature dimana cairan akan diberikan. Dua alasan penting untuk menginginkan

volatilitas yang rendah adalah, pertama hilangnya cairan akan menghancurkan kolom itu dan

kedua, detector akan member respon pada uap fasa stasioner dengan hasil penyimpangan pada

garis dasar perekam dan menurunkan kepekaan terhadap komponen-komponen sampel yang

dianalisis. Jadi skualan hidrokarbon jenuh (C30H62, BM423, titik didih sekitar 3500C)

merupakan fase cair yang baik. Untuk pemisahan alkana-alkana yang mempunyai berat

molekul kecil pada suatu kolom yang tidak akan dipanaskan diatas 1500C. untuk pemisahan

hidrokarbon aromatic, cairan aromatic benzildifenil, yang berguna samapi sekitar 1200C,

kadang-kadang disarankan.



Jumlah cairan yang diberikan pada penyangga padatan adalah penting. Jika terlalu

banyak cairan, zat terlarut akan menghabiskan terlalu banyak waktu berdifusi ke fasa cair dan

efisiensi pemisahan berkurang. Terlalu sedikit cairan menyebabkan zat terlarut berinteraksi

dengan padatan itu sendiri, dimana absorsi dapat menyebabkan “pengekoran” dan tumpang

tindihnya pita-pita elusi.

4d. Karakteristik detektor

Detektor intergral

Dua Janis detector yang umum adalah intergral dan diferrensial. Suatu detector intergral

memberikan suatu pengukuran setiap saat dari jumlah total bahan yang diemulsi yang telah

melewatinya sampai waktu itu. Kertas pertama pada GLC menggambarkan suatu contoj

detector intergral. Suatu campuran asam lemak dikromatografikan dan gas buangan dari

kolom digelembungkan ke suatu larutan berair yang mengandung indicator pH. Penambahan

basa mengembalikan pH larutan kenilai asalnya. Sehingga indicator kembali berwarna semula,

dimana buret dimatikan secara otomatis. Volume titran dicetak sebagai fungsi waktu, dan

kromatogram yang dihasilkan, dari jenis yang ditunjukkan dalam gambar 17.10a terdiri dari

serangkaian langkah-langkah, masing-masing mewakili titrasi salah satu dari asam-asam

dalam campurannya.

Detektor differensial

Detector differensial menghasilkan kromatogram familiar yang terdiri dari puncak-

puncak dan bukan langkah-langkah , seperti ditunjukkan dalam gambar 17.10b. dua kelas

besar dapat dibedakan : 1. Detector yang mengukur kosentrasi zat terlarut dengan memakai

beberapa sifat fisika dari aliran gas buangan, dan 2. Detector yang merespon secara langsung

zat terlarus dan dengan demikian berarti mengukur laju alir masanya.

Gambar 17.10 Perbandingan krimatogram yang diperoleh dengan detector (a) integral (b) diferensial.



Kepekaan

Seperti dijelaskan dibawah ini kepekaan detector menunjukkan suatu batasan yang

penting pada jumlah zat terlarut yang paling kecil yag dapat ditentukan dengan GLC dan

permintaan yang meningkat untuk analisis runud dalam banyak bidang yang berbeda telah

merangsang pengembangan detector-detektor tag semakin peka.

Berbagai pengukuran-pengukuran kepekaan detector ditemukan dalam literature , tapi pada

dasarnya, untuk tujuan kita, kita bisa menganggap kepekaan sebagai kemiringan suatu kurva

yang menunjukkan respons detector sebagai fungsi dari jumlah yang diukur, seperti yang

ditunjukkan dalam gambar 17.11 maka sebuah rumus umum untuk kepekaan tersebut adalah

Stabilitas

Garis dasar suatu kromatogram dimaksudkan untuk fluktuasi jangka pendek dari suatu

sifat yang sangat acak yang disebut noise. Suatu tren keatas atau kebawah dalam garis dasar

dengan rentang yang lebih panjang disebut arah. Noise dan arah diilustrasikan dalam gambar

17.12. bisa berasal dari bermacam-macam komponen instrument seperti penguat atau perekam

dan dari fluktuasi laju alir gas pembawa.

Q

RS

∆

∆=



Hubungan antara kepekaan, tingkat noise dan batas deteksi dapat dirumuskan sebagai berikut.

Mengingat kembali definisi kepekaan,

Jika kita menggabungkan batas deteksi, , dengan dua kali tingkat noise puncak ke puncak,

, maka kita bisa tulis

Atau

Dengan kata lain, tingkat noise yang rendah dan kepekaan yang tinggi adalah sifat detector

yang diminati dalam hal batas deteksi.

Puncak – puncak noise yang luar biasa besar, seperti puncak yang ditandai dengan anak

panah dalam Gambar 17.12, jarang terjadi. Jika puncak semacam itu diabaikan dalam

menghitung , maka batas deteksi akan nampak lebih baik. Bersama-sama dengan ini, tentu

saja, timbul suatu peningkatan resiko pelaporan hasil analisis bagi suatu zat terlarut bila,

sebenarnya, suatu puncak noise terukur.

Kelinieran

Respons detector yang ideal adalh linear terhadap jumlah terukur, .. Ini adalh kasus dengan

detector yang umumnya digunakan dalam bats konsentrasi tertentu, tetapi akhirnya, seperti

ditunjukkan dalam Gambar 17.11, respons tersebut umumnya berkurang.

Kesebargunaan

Q

RS

∆

∆=

OQ N R2

O

N

Q

RS

2=

S

RQ N

O

2=

N R

Q



Suatu detector memberikan respons terhadap bermacam-macam senyawa kimia.

Waktu Respons

Waktu respons keseluruhan untuk suatu kromatograf adalah fungsi bukan hanya dari

detector itu sendiri, tetapi juga kelembaman komponen-komponen lain, misalnya, perekam.

Aktivitas Kimiawi

Geometri dari detector dan jalur ke detector itu sangat penting. Zar terlarut yang telah

dipisahkan dalam kolom harus tidak bercampur kembali dalam tabung yang mengarah ke

detector ataupun ke dalam detector itu sendiri.

4e. Jenis-jenis Detektor

Detector Konduktivitas Termal

Salah satu detector yang banyak digunakan untuk GLC guna-umum adalah sel

konduktivitas termal. Alat ini baik suatu filament logam yang dipanaskan (umumnya platina,

campuran logam platina-rodium, atau wolfram) maupun suatu termistor. Termistor adalah

bantalan kecil yang disiapkan dengan menggabungkan campuran logam oksida, umumnya dari

mangan. Kobal, nikel dan rumut logam lainnya.

Elemen filament atau termistor dari detector yang dipanaskan, pada kondisi tunak,

memiliki temperature tertentu tang ditentukan oleh panas yang diberikan padanya dan laju

hilangnya panas ke dinding ruang yang mengelilingnya. Walaupun sejumlah kecil panas

hilang melalui radiasi dan oleh konduksi melalui logam timah listrik, temperature eleman

tersebut ditentukan terutama oleh konduktivitas termal gas tersebut dalam ruang antara

elemen dan dinding.

Seperti ditunjukkan secara skematis dalam gambar 17.1 detektor itu umumnya memiliki

dua sisi, masing-masing dengan elemennya sendiri. Gas pembawa murni menelusuri satu sisi

dari detector, yang terletak didepan lubang injeksi sampel, sementara efluen kolom mengalir

melalui sisilainnya. Ini terlihat lengkap dalam gambar 17.13, dimana satu jenis detector yang

memakai termistor digambarkan secara skematis.



Kedua resistensi dalam kedua sisi detector adalah dua sisi dari suatu sirkuit jembatan

Wheatstone, seperti ditunjukkan dalam ganbar 17.14. Sebelum injeksi sampel ke dalam

kromatograf , gas pembawa murni mengalir melalui kedua sisi detector; resistor yang dapat

diatur diletakkan sehingga jembatan tersebut manjadi seimbang, yang memantapkan garis

dasar pada grafik perekam . Setelah injeksi, bila suatu zat terlarut muncul dari kolom, nilai R

tersebut, dalam gambar 17.14 berubah sementara resistansi yang lain tetap sama.

Pada dasarnya detector konduktivitas termal memberi responsterhadap perubahan-

perubahan konsentrasi zat terlarut dalam aliran gas pembawa, yang mencerminkan dengan

cara ang mana konduktivitas termal dari campuran gas bergantung pada konsentrasi.

Gambar 17.14

Helium merupakan gas pembawa yang menarik dalam hubungan dengan sel konduktivitas

termal karena konduktivitas termalnya, seperti halnya hydrogen, jauh lebih besar daripada

kebanyakan senyawa organic, dan tidak memiliki suatu bahaya ledakan.

Beberapa nilai konduktivitas termal diberikan dalam tabel. detector ini, secara umum, tidak

bersifat menghancurkan: sehingga,zat terlarut itu dapat dipulihkan kembali tanpa berubah dan

digunakan untuk penyelidikan lebih lanjut.



Detektor Pengionan Nyala

Detector ini digunakan sangat luas, walaupun mungkin masih nomor dua setelah

konduktivitas ternal. Sirkuit dalam detector pengionan nyala lebih rumit daripada sirkuit

jembatan sederhana yang kita baru saja bahas., dan kromatograf gas yang lumayan stabil,

linier pada rentang zat telarut yang besa, dan responsive terhadap inorganic termasuk air.

Prinsip dasar detector pengionan nyala ini adalah sebagai berikut. Energy kalor dalam nyala

hydrogen ckup untuk menyebabkan banyak molekul untuk mengionisasi. Gas efluen dari

kolom dicampur dengan hydrogen dan dibakar pada ujung jet logam dalam udar berlebih.

Suatu potensial diberikan antara jenit sendiri dan elektroda kedua yang bertempat diatas atau

sekitar nyala itu. Biasanya, jet itu merupakan elektroda positif. Ketika ion-ion dibentuk dalam

nyala, ruang gas antara kedua elektroda menjadi lebih konduktif, dan arus yang meningkat

mengalir dalam sirkuit. Aspek-aspek utama dari penyusunannya ditunjukkan secara skematis

dalam Gambar 17.15.

Dengan detector pengionan nyala, konsentrasi ion-ion dalam ruang antara elektroda dan

besarnya arus tersebut bergantung pada laju dimana molekul-molekul zat terlarut dikirim ke

nyala. Juga harus diperhatikan bahwa detector pengionan nyala besifat menghancurkan

komponen-komponen sampel, berlawanan dengan detektor-detektor seperti sel konduktivitas

Konduktivitas Termal Gas dan Uap air

Hydrogen 5,34

Helium 4,16

Metana 1,09

Nitrogen 0,75

Etana 0,73

n-butanol 0,56

Etanol 0,53

Benzene 0,44

Aseton 0,42

Etil asetat 0,41

Kloroform 0,25

Karbon tetraklorida 0,22



termal yang memberi respons terhadap beberapa sifat fisika gas yang berhubungan dengan

konsentrasi zat terlarut.

Gambar 17.15 Diagram skematis detektor pengionan nyala dan sirkuit didalamnya.

Dalam salah satu detektor tersebut, detektor pengionan sinar β, sumbernya adalah

pemancar sinar-β seperti tritium (

3

H) atau

99

Sr. Isotop-isotop yang memancarkan partikel-

partikel α juga telah digunakan sebagai sumber pengionan. Bersama dengan tegangan

berbahaya dalam detektor pengionan, sumber-sumber radioaktif merupakan suatu bahaya

kesehatan dalam peristiwa kebocoran atau perlindungan atau perlindungan yang tidak

mencukupi.

Bila suatu zat terlarut yang dapat menangkap elektron berelusi dari kolom,ada

penurunan arus tersebut yang berperan sebagai dasar untuk deteksi. Detektor penangkapan

elektron mungkin sekitar 1000 kali lebih peka dari detektor pengionan nyala, tetapi kelebihan

penting lainnya dalam suatu penerapan tertentu adalah selektivitas. Detektor tersebut relative

tidak peka terhadap banyak senyawa hidrokarbon, alcohol, amina, dan senyawa lain sementara

merespons 100.000 sampai 1 juta kali lebih kuat terhadap senyawa-senyawa lain tertentu

seperti spesies-spesies yang terhalogenasi secara berat.

PENERAPAN GLC

5a. Identifikasi Senyawa

Sifat retensi dapat digunakan untuk mengetahui suatu senyawa. Namum harus

dinyatakan bahwa ini bukan merupakan fitur utama dari kromatograf gas. Kromatograf itu

digunakan untuk memisahkan komponen-komponen campuran sampel, dan kemudian



komponen-komponen tersebut dinasukkan berurutan kedalam spektometer massa. Berbagai

alat interface untuk melaksanakannya secara otomatis telah dideskripsikan. Lihat kotak untuk

pengenalan singkat terhadap spektometer massa dan penerapan sebagai sutu detektor dalam

yang biasa disebut GC-MS. GC-IR merupakan “teknik bergaris penghubung” lain dimana

detektor memberikan informasi tentang sifat kimiawi dari efluen kolo, dalam kasus ini dengan

memantau pita-pita absorpsi.

5b. Analisis Kuantitatif

Analisis kuantitatif dengan GLC tergantung pada hubungan antara jumlah suatu zat

terlarut dan ukuran dari pita emulsi yang dihasilkan. Zat-zat terlarut dengan waktu retensi tan

sangat rendah menghasilkan pita-pita tajm yang sempit. Sebaliknya, integrasi semacam itu

dibutuhkan untuk memperoleh luasnya. Jadi tidak mungkin menghudungkan luas suatu pita

elusi dengan jumlah zat terlarut selain dengan kalibrasi dengan sampel yan telah diketahui.

Kita bisa menulis

Jumlah zat terlarut = faktor kalibrasi x luas dibawah pita elusi

Satuan luas yang digunakan tidak menimbulkan perbedaan sehingga faktor kalibrasi tersebut

sesuai.

5c. Keserbagunaan

GLC berguna untuk mengkonsentrasikan analit dalam suatu pelarut organik yang sesuai

dan mengkromatografkan esktak tersebut. Sisa-sisa hormone yang digunakan untuk

mendorong pertumbuhan binatang diukut dalam sampel daging dengan cara yang sama, dan

ekstrak spesimen urin juga sama diuji dengan GLC dalam program penyaringan obat-obatan.

GLC tampil menonjol dalam pekerjaan laboratorium pada topik-topik yang sedang diminati.

Pembatasan GLC

Pembatasan yang utama adalah volalitas. Sampel itu harus mempunyai tekanan uap yang

cukup pada temperature kolom tersebut, dan ini segera menghilangkan banyak jenis sampel.

20% senyawa kimia yang diketahui kurang cukup volatile, anatara lain asam amino, peptide,

protein, vitamin, koenzim, karbohidrat, dan asam nukleat. Langkah awal kimia yang sulit

danmemakan waktu akan menurunkan kecepatan dan kemudahan dari analisis kromatografi:



maka dari itu ada suatu pencarian reagen dan kondisi reaksi yang terus menerus yang akan

menurunkan semua komponen sanpel secara cepat, bersih, dan kuntitatif. Ini melibatkan

reaksi-reaksi baik gugus karboksil, seperti pembentukkan metil atau alkil, ester lain, maupun

gugus amino, seperti pembentukkan turunan trivluoroasetil.

Kebanyakan sampel-sampel organik tidak cukup volatile untuk memungkinan penerapan

langsung GLC, walupun beberapa penelitian telah dilakukan pada temperatur yang sangat

tinggi menggunakan garan yang dilelehkan atau campuran eutektik sebagai fasa cair stasioner.

Halida-halida beberapa unsure seperti timah, titanium, arsen, dan antimony agak volatile dan

telah dipisahkan dengan GLC. Sejumlah logam seperti derilium, aluminium, tembaga, besi,

kromium, dan kobal telah diuju pada GLC dalm bentuk senyawa-senyawa selit yang agak

volatile dengan asetilaaseton dan turunan-turunan terfluarinasinya.

5d. Pirolisis Kromatografi Gas

Teknik yang disebut pirolisi kromatografi gas merupakan suatu pengecualian terhadap

persyaratan volatilitas sampel. Penerapannya antara lain dalam karekterisasi tar, cat, karet,

film dan serat sintetis, dan bahan plastic lainnya. Sampel itu dipanaskan sangat cepat hingga

temperatur yang tinggi dalam suatu atmosfir yang inert (tak berkosidasi).

Beberapa metode dipakai antara lain, menyinari permukaan sampel dengan suatu

gelombang sinar laser hanya memanaskan dalam tanur, dan menggunakan peningkatan

temperatur yang cepat dalam interaksi dengan suatu osilator berfrekuensi tinggi engan suatu

logam fero magnetik. Pada karakteristik temeratur baha kawat, yang disebut titik curie, suatu

transisi dari fero magnetism ke paramagnetisme terjadi, absopsi energy berhenti, dan

peningkatan temperatur dihentikan.

Metode pirolisis yang paling lazim adalah menggunakan suatu filament loagam,

baisanya platina, yang dipanaskan dengan suatu arus listrik. Suatu penerapan GC pirolisis

yang menarik adalah dalam identifikasi bakteri, suatu teknik yang dipelopori oleh Reiner.

Dalam suatu contoh, karakteristik organism, salmonella digambarkan. Sel-sel kultur dipanen,

dicuci bebas, dari medis kultur, dan diputar sentrifugal. Sel-sel isian yang basah dikering-

bekukan, dan satu sampel sekitar 80 µg bakteri kering diuji pada GC pirolis. 47 spesies

salmonella digolongkan dengan tepat dengan pengujian kromatogram. Korelasi dimati antara

pita-pita GLC dan pengelompokkan dibuat berdasarkan pada pengujian pengelompokkan



serologi dan biokimia tradisional. Gambar 17.16 menunjukkan bebrapa pirokromatogram

masing-masing dari suatu penelitian beberapa spesies mikrobakteri. Seseorang melihat

perbedaab tertentu yang jelas pada pandangan pertama, seperti ketiadaan puncak 29 dalam

bebrapa organisme dan variasi disekitar puncak 24, tetapi identifikasi yang tepat umumnya

berdasarkan pada pengujian pola yang cermat melibatkan bukan saja kehadiran puncak-

puncak tetapi rasio satu denga lainnya. Seringkali puncak yang lebih kecil adalh yang paling

tepat.

Gamar 17.16 pirokromatogram masing-masing dari mikrobakteri yang kering-bekukan. Grafik batang dibelah

kanan menunjukkan beberap pusat-pusat puncak kunci pada suatu kertas grafik skala jarak dengan tinggi puncak

dinormalisasikan untuk berat sampel. Pirolisis : 10 detik, dihentikan pada 8400C. kolom : 6 m x 0,75 mm i.d, fasa

stasioner ester lilin minyak. Operasi: gas pembawa N2 : detector pengionan nyala : temperatur diprogram mulai

pada 00C dan meningkat pada 120C/menit hingga 1800C, diikuti dengan periode isothermal.

kromatografi KA

Documents

Transcript of kromatografi KA