ISSN0852-4777
ALAr ANAL/SIS
Bambang Widada ABSTRAK IUPAC
(International
Union
of Pure and Applied
Chemistry) mendefinisikan
kromatografi
sebagai metode yang digunakan terutama untuk memisahkan komponen cuplikan, yang terdistribusi di antara dUB rasa, yaitu satu rasa diam dan rasa gerak. Fasa diam dapat berupa padatan atau cairan yang dilapiskan pada padatan atau gel dan rasa gerak dapat berupa cairan atau gas. Fasa diam dimasukkan
ke da/am suatu kolom, ditabur atau didistribusikan
sebagai lapisan
tipis, dan
sebagainya.
PENDAHULUAN
an
volatil.
Kromatografi adalah pemisahan campurkomponen-komponen didasarkan pad a
perbedaan tingkat interaksi terhadap dua fasa material pemisah. Campuran yang akan dipisahkan dibawa fasa gerak, yang kemudian dipaksa bergerak atau disaring melalui fasa diam karena pengaruh gaya berat atau gayagaya
yang
campuran diam
lain. ditarik
pad a
sehingga dengan
Komponen-komponen dan diperlambat
tingkat
mereka fasa
yang
oleh fasa
berbeda-beda
bergerak
gerak
dari
waktu
retensi
(retention time) yang berbeda-beda dengan demikian mereka terpisah[1J.
dan
injeksi harus
dirancang dapat menguapkan cuplikan sehingga semua cuplikan segera terbawa ke kepala
kolom
oleh
aliran
gas
Disainnya berupa kamar gelas
pembawa. atau logam
dilengkapi dengan septum karet mengakomodasi injeksi alat penyuntik. semburan He melalui kamar, cairan
untuk Akibat injeksi
(biasanya antara 0,1-3 1.11) yang telah menguap segera terbawa menuju kolom. Septum setelah ditusuk
berulang-ulang
karet
dapat diganti
dengan mudah.
bersama-sama
dalam
Dalam hal ini, gerbang
Ketepatan volum injeksi menjadi penting
untuk
analisa
jumlah
analit
yang
tergantung
pad a
kuantitatif diukur
oleh
konsentrasi
sangat
di
mana
detektor
analit
dalam
cuplikan. Apabila prosedur dikehendaki hanya untuk identifikasi (analisis kualitatif) , maka Disain
alat
Kromatografi
Chromatography
Gas
(Gas
-GC)
sangat
volum
injeksi
menjadi
kurang
penting.
Tiga bagian dari alat Kromatografi (GC) yang
ketepatan
penting
adalah
Gas
gerbang
Untuk mengisi alat injeksi dapat dipakai teknik sebagai berikut:
injeksi (injection port), kolom pemanas (oven column), tersebut
dan
detektor.
pengaturan
Pad a
tiga
bagian
suhu mempunyai
peran
yang penting dalam proses analisis. Diagram alir
rangkaian
instrumen
GC
diperlihatkan
pad a Gambar 1.
-Alat
injeksi dibersuhkan
-Alat
-Jumlah
Injeksi (Injection
Gerbang melewatkan efisien.
Pad a
injeksi cuplikan
umumnya
pemisahan/analisis
GC
untuk
pad a tabung
didisain dengan
cuplikan
gelembung
Port)
cepat
untuk dan
mengerjakan
dikuras
dengan
menghisap
cuplikan beberapa kali (dan mengeluarkan isinya di luar tempat cuplikan).
Cara Gerbang
injeksi
yang diperlukan
mengeluarkan udara
yang
dihisap.
gelembung-
masih
tertinggal
injeksi adalah dengan
jalan
menekan torak injeksi secepatnya beberapa kali dan ujung jarum harus selalu berada di dalam cairan.
terhadap campuran cairan
URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 2000
1
BAMBANG WIDADA
Pengena/an A/at Kromatografi Gas
Udara 1/10 dari volum maksimum dihisap
tekanan uap berubah oleh 5uhu dan Gambar 3
lagi.
memperlihatkan 5uhu.
Jarum bagian luar dibersihkan dengan kain yang tidak mudah lepas serat- seratnya.
kelarutan
berubah
dengan
Oleh karena itu, ketepatan pengendalian
Cuplikan diinjeksikan dengan menusukkan jarum menembus septum, dan menekan penghisap sampai ujungnya dengan gerakan yang cepat dan tidak terputusputus, kemudian tarik jarum keluar dari septum.
Torak injeksi ditarik kembali sedikit dan lihat berapa banyak cairan yang masih tertinggal. Diameter kolom yang digunakan tetap diperhatikan dalam melakukan pemisahan agar sesuai dengan batasan volum penyuntikan. Tabel 1 memperlihatkan hal
suhu
kolom
menjadi
sangat
penting
sebab
pemisahan tergantung pad a tekanan uap dan kelarutan. Pemilihan suhu isotermal (konstan) dan suhu terprogram
(suhu berubah
secara
kontinyu) dilakukan dengan percobaan. Untuk pemisahan sederhana, mode isotermal sudah cukup baik. Hal ini disebabkan perbedaan antara tekanan uap dan kelarutan dari campuran
komponen
sudah
cukup
mempengaruhi pemisahan yang baik pad a suhu yang dipilih. Namun, untuk campuran yang
lebih
kompleks,
pemisahan
yang
kompleks membutuhkan suhu yang bervariasi.
itu. Laju Alir Gas Pembawa
Kolom Laju alir gas pembawa mempengaruhi resolusi. Laju alir yang minimum diperlukan
Jenis Kolom Instrumen dapat
GC
diganti
melepaskan
didisain
secara
supaya
mudah
fitting di dalam oven.
tidak hanya memudahkan diam yang berbeda,
kolom dengan
Fitting ini
penggantian
fasa
tetapi juga mengijinkan
operator mengganti kolom yang lebih panjang yang
berisi
fasa
diam
yang
sarna.
untuk
resolusi
diketahui
maksimum.
Namun,
perlu
bahwa pada laju alir yang
sangat
lambat resolusinya secara dramatis
menurun
oleh karena faktor-faktor: packing tidak teratur, ukuran partikel, diameter kolom, dan lain-lain. Laju alir harus dikontrol
dengan tepat.
Ide
Tekanan dari silinder gas bertekanan pad a gas
penggantian kolom yang lebih panjang adalah
pembawa harus cukup untuk mendorong gas melewati kolom packing. Flow controller atau
memberikan kesempatan kontak lebih lama antara campuran komponen dengan fasa diam
needle valve harus ada pada sistem GC dan
yang pad a gilirannya memperbaiki pemisahan.
sering
Interaksi campuran
instrumen. Laju alir harus dapat diatur secara
fasa
diam
proses
komponen dengan cairan
memainkan
pemisahan
sehingga
diam menjadi penting. biasanya
peran
dan
sifat-sifat
dalam fasa
alir optimumnya percobaan
nama komersialnya,
meter
tersedia,
senyawa
untuk
penggunaannya (kaitannya dengan polaritas).
bagian
depan
dan harus dapat disamakan
dalam
klasifikasi
dalam
hati-hati sehingga dapat diketahui berapa laju
Berbagai jenis kolom
menyebutkan
komposisi,
kunci
disatukan
berikutnya. dan
Berbagai
kadang-kadang
flow oleh
pabrik pembuat instrumen disatukan di dalam instrumen sehingga laju alir terpantau secara kontinyu
dan
dapat diatur
lagi (bila
perlu)
dengan memutar needle valve. Bila tidak ada
Suhu Kolom Tekanan dalam Sebagai
flow meter maka flow meter gelembung sabun uap dan kelarutan
substansi contoh
lain
berubah
Gambar
substansi oleh
suhu.
2 memperlihatkan
sering
digunakan,
sabun tersusun
dari
flow
meter
pipet ukur
gelembung (measuring
pipet), tabung gelas (glass tubing), dan pipet bulb. Dengan perangkat flow meter gelembung
BAMBANG WIDADA
PengenalanAlat KromatografiGas
sabun, stop watch digunakan untuk mengukur waktu
pad a gelembung
yang
antara
dua
misalnya
Dengan
tanda
demikian
garis, laju
alir
bergerak 0-2
gas
Metoda
2.
di
permukaan
mi.
pembawa
pengaturan (adjusted
area
surface
percentage method) 3.
(ml/menit) dapat dihitung.
Metoda kurva kalibrasi
absolut (absolute
calibration curve method)
4.
Detektor
Metoda
internal
standard
(internal
standard method)
Detektor memunculkan
dalam sinyal
GC digunakan untuk listrik hasil elusi gas
Keuntungan dan kekurangan masing-masing metoda di atas dan pemilihan metodanya
pembawa dari kolom. Berbagai jenis detektor
menjadi
dibuat untuk melakukan deteksi. Tidak hanya
analisis yang ingin dihasilkan.
berupa
luas
persentase
variasi
sensitivitas
disain,
dan
tapi
juga
selektivitas.
mengacu
pad a kuantitas
campuran
di mana sensitivitas
penting
dalam
mempertimbangkan
variasi
Sensitivitas
terkecil
komponen
menghasilkan
Kesimpulan Tekanan uap berubah secara substansial
sinyal yang masih teramati. Sementara, selektivitas mengacu pada jenis senyawa di
dengan suhu, Karenanya dibutuhkan penaik suhu kolom dan juga pengontrolnya. Untuk itu
mana sinyalnya
kolom
dapat dimunculkan.
Sebagai
contoh detektor FID merupakan detektor yang
selalu
diletakkan
dalam
oven
yang
dilengkapi dengan termostat,
sangat sensitif tetapi tidak dapat mendeteksi semua
senyawa,
artinya
untuk
senyawa-senyawa
FID hanya selektif tertentu.
Berikut
dijelaskan detektor yang umum digunakan, disertai dengan penunjukan sensitivitas dan selektivitas.
Sistem pengantar cuplikan diperlukan pad a head dari kolom yang akan memudahkan semua cuplikan berbentuk gas menuju ke dalam aliran gas pembawa (katup cuplikan gas) atau cuplikan-cuplikan dari cairan volatil segera menguap dan dibawa menuju kolom dalam fasa gas, Sistem tersebut mengguna-
Metoda Analisis Bila volum atau konsentrasi dari masingmasing komponen yang terpisah sudah tertentu,
hal itu disebut penentuan volumetrik
(volumetric
determination).
GC
didasarkan
pada prinsip bahwa komponen target yang terdeteksi adalah murni karena sudah dipisahkan dari komponen-komponen lain dalam cuplikan. sempurna, ditentukan
Bila pemisahan ini betul-betul
volumnya (konsentrasinya) dapat dengan tingkat keakuratan yang
sangat tinggi. Berikut 4 pokok metoda analisis (penentuan volumetrik) yang digunakan dalam GC:
1
Metoda
persentase
luas
permukaan
(surface area percentage method)
kan konfigurasi "injeksi" yang mencakup injection port suhu tinggi dilengkapi dengan septum karet. Cuplikan dihisap ke dalam alat penyuntik (syringe) mikroliter dengan ujung yang tajam untuk mencoblos septum karet sehingga pembawa,
cuplikan
memasuki
kemudian
aliran
diuapkan
oleh
gas suhu
tinggi, dan dibawa menuju kolom. Sistem
deteksi
diperlukan
pad a ujung
akhir kolom yang akan mendeteksi substansi yang terelusi gas pembawa. Detektor 'dibuat dari sejumlah disain yang berbeda, penggunaannya untuk memunculkan listrik sehingga kemudian rekorder berupa informasi
tetapi sinyal
tercetak pada kualitatif dan
kuantitatif yang diperoleh detektor. Juga penting untuk mengetahui di mana saja zona pemanasan
di dalam
instrumen,
Pada zona injection port suhunya tergantung
BAMBANG WIDADA
pada volatilitas
komponen,
PengenalanAlat KromatografiGas
akan tetapi pad a
2 ANONIM, "Operator's Manual for Varian
umumnya berkisar 200-250oC. Pad a zona oven kolom suhunya antara 100-150oC, tetapi
Vol.2, Varian Instruments,
suhu
Canada
yang
lebih
tinggi
kadang-kadang
diperlukan. Akhirnya, pada zona detektor suhunya harus lebih tinggi, terutama untuk mence,gah kondensasi uap yang melewatinya. Detektor GC didisain untuk mendeteksi gas dan bukan cairan, antara 200-250oC.
suhunya
gas-
biasanya "
Model
3300/3400
gas
chromatograph", Walmet Creek,
3 ANONIM, Analytical Intruments-A Basic Course, "What Is Chromatography?", Shimadzu Corporation, Abalytical Applications Center, Chiyoda-ku, Japan.
Penulis adalah Stat Bidang Teknologi Pascairadiasi dan
DAFTARPUSTAKA
Daur Ulang., P2TBDU, BAT AN
J. KENKEL, "Analytical Chemistry for Technicians", Lewis Publishers, USA, 1994, p.358.
Gambar 1: Diagram alir alat Kromatografi
4
Gas.
URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober
2000
BAMBANGWIDADA
PengenalanAlat KromatografiGas
Gambar 2: Tekanan uap berubah oleh suhu.
Gambar3: Kelarutan berubahdengan suhu
''-
0
I-
u
c..
0
(0
:;, ~ ..c ~
c (0 c
(/)
(0
~
Q)
f-
~
,
I
I
I
I
I
I
I
I
I
Suhu, oC
N. ~
~ -C
~
Cf)
I
I
I
Gambar (b)
0 0 ('1
0
0
I
Kelarutan,g/100mL
Gambar (a)
()
I
D.
0 Ln N 0 0
D.
0 I,()-
gj
~
m
/--~
N T-
t()
O0.,
D.
-.:-,
T-
D. C""
O
Ln"
~
I
:1:
2
4
6
I
8
Waktu
I
I
I
10 12 14 16
_/ !
~
2
4
I menit
~
I
I
I
I
I
6
8
10
12
14
16
Waktu
I menit
Gambar 4: Suhu isotermal dan suhu kompleks. (a) Program suhu isotermal. (b) Program suhu kompleks.
Tabel1:
Batasan
Diameter Kolom
Penyuntikan
[2]
Volum Injeksi Maksimum
X in. (packed column) 1/8 in. (packed column) Kapiler open tubular)
URANIA No. 23-24/Thn.VI/Juli-Oktober
Volum
2000
100 ~I 201.11
0,1 JlI
5
BAMBANG WIDADA
Tabel
Pengena/an A/at Kromatografi Gas
2: Beberapa
jenis
detektor
GC [3]
Detectable compounds (Selektivitas)
Minimum detectable amount (Sensitivitas)
Thermal Conductivity Detector (TCD)
All compounds other than the carrier gas
10 ppm
Flame Ionization
Organic compou'nds
Jenis Detector
(10 n9)
Detector (FID)
ppm
(0.1 ng) Organic halogen compounds
ppb
Organic metal compounds
(0.1 pg)
Flame Thermionic Detector (FTD)
Organic nitrogen compounds
1ppb(1 pg)
Organic phosphorous compounds
0.1 ppb (0.1 pg)
Flame Photometric Detector (FPD)
Inorganic, organic sulfur compounds
10ppb
Inorganic, organic phosphorous compounds
(10 pg)
Surface Ionization
Level 3 amine compounds
ppb (0.1 pg)
Detector (SID)
Polycyclic aromatics
1 ppb (1 pg)
Electron Capture Detector (ECD)
Kembali ke Jurnal
