Summary GC

MAKALAH SUMMARY GAS CHROMATOGRAPHY

1.    Definisi dan Fungsi

            Kromatografi adalah teknik pemisahan campuran didasarkan atas perbedaan distribusi dari komponen-komponen campuran tersebut diantara dua fase, yaitu fase

diam (padat atau cair) dan fase gerak (cair atau gas). Bila fase diam berupa zat padat yang aktif, maka dikenal istilah kromatografi penyerapan (adsorption chromatography). Bila fase diam berupa zat cair, maka teknik ini disebut kromatografi pembagian (partition chromatography). Definisi kromatografi merupakan cara pemisahan molekul berdasarkan perbedaan struktur dan atau komposisinya. Berdasarkan jenis fase gerak. Kromatografi terbagi menjadi gas chromatography dan liquid chromatigraphy. Kromatografi sebelumnya memiliki beberapa kekurangan diantaranya:

No

Jenis

Kekurangan

1

Kromatografi kertas

Butuh sampel banyak

2

Kromatografi lempeng tipis

Sampel harus berwarna

3

Kromatografi kolom

Proses lama

Cara mengidentifikasi sampel yaitu dengan membandingkan senyawa dengan standar, diidentifikasi berdasarkan waktu retensi. Cara menghitung kuantitas yaitu menghitung luas daerah dibawah puncak pada kromatogram. Cara perhitungan:

• Standarisasi internal

• Standarisasi eksternal

• Normalisasi internal

            Kromatografi gas merupakan teknik kromatografi yang dapat digunakan untuk memisahkan senyawa organik yang mudah menguap (volatil). Kromatografigas dapat dibagi menjadi dua tipe berdasarkan fase diamnya, yaitu kromatografi gascair (GLC) dan kromatografi gas-padat (GSC). Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisa (analisa kualitatif dan analisa kuantitatif). Ada dua jenis kromatografi gas, yatiu kromatografi gas padat (KGP), dan kromatografi gas cair (KGC). Fasa bergerak keduanya adalah gas (hingga keduanya disebut kromatografi gas), tetapi fasa diamnya berbeda. Meskipun kedua cara tersebut mempunyai banya persamaan. Perbedaan antara kedunya hanya tentang cara kerja.  Pada kromatografi gas padat (KGP) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair (KGC) terdapat partisi (larutan).

1.    Prinsip Kerja

            Prinsip utama pemisahan dalam kromatografi gas adalah berdasarkan perbedaan laju migrasi masing-masing komponen dalam melalui kolom. Komponen-komponen yang terelusi dikenali (analisa kualitatif) dari nilai waktu retensinya (RT).

            Proses kromatografi dalam alat GC dimulai dengan menyuntikkan sampel ke dalam kolom. Mula-mula komponen-komponen di dalam kolom diuapkan, kemudian dielusi oleh gas pembawa untuk melalui kolom. Perbedaan laju migrasi masing-masing komponen dalam kolom disebabkan oleh perbedaan titik didih dan interaksi masing-masing komponen dengan fasa stasioner. Pendeteksian saat keluar dari kolom dilakukan berdasarkan perubahan sifat fisika aliran gas yang disebabkan adanya komponen yang dikandungnya.

            Sifat fisika yang dimaksud adalah daya hantar panas, absorpsi radiasi elektromagnetik, indeks refraksi, derajat terinduksi ion, dsb. Untuk analisa kualitatif, komponen-komponen yang terelusi dikenali dari nilai waktu retensi, tR, tR analit dibandingkan dengan tR standar pada kondisi operasi alat yang sama. Sedangkan untuk analisa kuantitatif, penentuan kadar atau jumlah analit dilakukan dengan membandingkan luas puncak analit dengan luas puncak standar.

2.    Mekanisme Kerja

Distribusi molekul antar dua fase ditentukan oleh tetapan kesetimbangan yang dikenal dengan koefisien partisi (K) dengan rumus sebagai berikut:

1.    Gambar dan Komponen

Komponen GC diantaranya:

a.    Tabung Gas

b.    Pengatur Aliran Gas

Pengatur Tekanan disebut Drager. Drager bekerja baik pada 2,5 atm, dan mengalirkan massa aliran dengan tetap. Tekanan lebih pada tempat masuk dari kolom diperlukan un¬tuk mengalirkan cuplikan masuk ke dalam kolom. Ini disebabkan, kenyataan lubang akhir dari kolom biasanya mempunyai tekanan atmosfir biasa. Juga oleh kenyataan bahwa suhu kolom adalah tetap, yang diatur oleh thermostat, maka aliran gas tetap yang masuk kolom akan tetap juga.

Demikian juga komponen-komponen akan dielusikan pada waktu yang tetap yang disebut waktu penahanan (the retention time), t¬¬R. Karena kecepatan gas tetap, maka komponen juga mempunyai volume karakteristik terhadap gas pengangkut = volume penahanan (the retention volume), vr. Kecepatan gas akan mempengaruhi effisiensi kolom. Harga-harga yang umum untuk kecepatan gas untuk kolom yang memiliki diameter luar.

1/4" O.D : kecepatan gas 75 ml/min

1/8" O.D : kecepatan gas 25 ml/min.

c.     Oven

d.    Gas pembawa (fase gerak)

Gas pembawa merupakan eluen yang mampu bergerak cepat. Pemilihan jenis gas pembawa yang akan digunakan didasarkan pada jenis sampel yang akan dipisahkan dan tipe detektor yang digunakan. Syarat gas yang digunakan yaitu murni, inert, stabil, dan cocok dengan detektor. Diantara gas yang dapat digunakan yaitu He, Ar, H₂, N₂. Kecematan aliran gas pembawa yaitu ±150 mL/menit

e.    Sistem Injektor

Sampel yang dimasukkan harus mudah menguap dan stabil. Metode injeksi yang paling umum digunakan yaitu microsyringe. Sampel diinjeksikan melalui sebuah sekat karet ke dalam wadah penguapan pada bagian atas kolom. Temperatur sampel pada bagian injeksi biasanya sekitar 50 °C lebih tinggi dari titik didih komponen volatil dari sampel. Untuk packed kolom, ukuran sampel antara 10 mikroliter hingga 20 mikroliter. Kolom kapiler disatu sisi membutuhkan sampel dengan jumlah yang lebih sedikit hanya sekitar 10^-3 mL. Pada kromatografi gas biasanya menggunakan split/splitless injection. Diagram split/splitless injection ditunjukkan pada gambar berikut:

f.      Kolom

      Terdapat dua jenis kolom yang umum digunakan pada kromatografi gas, yaitu

packed kolom dan kolom kapiler (atau sering dikenal sebagai open tubular column). Packed kolom memiliki pembagi yang cukup baik, inert dan material padatan pendukung yang dilapisi cairan sebagai fase diam. Kebanyakan packed

kolom memiliki panjang 1,5 hingga 1 m dan memiliki diameter internal 2-4 mm. Kolom kapiler memiliki diameter internal < 1 mm, dan terdiri dari 2 tipe wallcoated open tubular (WCOT) atau support-coated open tubular (SCOT). WCOT kolom terdiri dari pipa kapiler dimana dindingnya dilapisi dengan fase diam berupa cairan.

      Jenis yang lain yaitu SCOT kolom, memiliki dinding bagian dalam pipa kapiler yang terisi lapisan tipis material pendukung. Kedua tipe kolom kapiler ini lebih efisien daripada packed kolom namun lebih mudah overloaded pada sampel dalam jumlah banyak.Terdapat dua jenis kolom di GC yaitu kolom packed  (diameter 3-6 mm,  panjang 1-5 m. Kolom ini berisi zat padat halus atau zat padat yg dilapisi zat cair kental sukar menguap. Kolom ini berfungsi sebagai kolom preparasi. Selanjutnya terdapat Jenis kolom kapiler/terbuka (diameter 0,1 – 0,7 mm, panjang 15-100 m) yang bagian dalamnya tidak terhalang oleh fasa diam.

Packed colomn	Capilary column
·         Diameter internal 2-4 mm, panjang 1-4 m ·         Packed dengan adsorben yang sesuai ·         Umum digunakan pada analisis gas ·         Pelebaran puncak akibat difusi Eddy karena memungkinkan berbagai cara molekul melalui kolom.	·         Diameter internal 100 µm hingga 500 µm dengan panjang 10 m hingga 100 m. ·         Fase diam dilapisi bahan padatan dengan ketebalan 0,2 µm to 1 µm. ·    Puncak kromatogram tajam, tanpa pengaruh difusi Eddy ·         Jumlah theoritical plates mencapai 500.000 yang menghasilkan pemisahan sangat baik.

g.    Termostat

Termostat berfungsi untuk mengatur suhu kolom. Dimana suhu diatur agar sama atau sedikit lebih tinggi dari suhu sampel.

h.    Detektor

Detektor berfungsi untuk mendeteksi komponen-komponen yang telah terpisah dalam kolom. Terdapat beberapa macam detektor yaitu TCD (detector daya hantar panas, gas pembawa paling sesuai untuk detektor ini yaitu H₂ dan He), FID (detektor ionisasi nyala), ECD (detektor penangkap elektron, peka terhadap halogen, karbonil terkanjugasi, nitril, nitro dan organologam), Detector fotometri nyala/emisi optik (untuk mendeteksi P (536 nm) dan S (394 nm) dalam pestisida dan polutan udara), Detector spektroskopi massa (GC-MS) (detektor ini mengidentifikasi berdasarkan Mr, solut ditembaki dengan elektron berenergi tinggi sehingga pecah menjadi molekul-molekul yg lebih kecil). Detektor kromatografi gas mengidentifikasi analit ketika analit terelusi dari kolom dan berinteraksi dengan detektor. Signal elektonik dari hasil interaksi tersebut dikirim ke sistem data untuk diterjemahkan dalam bentuk kromatogram. Terdapat beberapa tipe detektor pada kromatografi gas. Tipe detektor tersebut dapat dilihat pada tabel berikut:

Detektor	Selektivitas	Kemampuan Deteksi
Flame ionization (FID)	Sebagian besar senyawa organik.	100 pg
Thermal conductivity (TCD)	Universal	1 ng
Electron capture (ECD)	Halida, nitrat, nitrit, peroksida, anhidrida, dan organometal.	0,5 pg
Nitrogenphosphorus	Nitrogen, phosphorus	10 pg
Flame photometric (FPD)	Sulfur, fosfor, boron, arsen, germanium, selenium, chromium	100 pg
Photo-ionization (PID)	Alifatik, aromatik, keton, ester, aldehid, amina, heterocyclics, organosulphurs, beberapa organometal	2 pg
Hall electrolytic conductivity	Halida, nitrogen, nitrosamine, sulphur	-

Gas pembawa	DHP	DIN	DTE	DFN
Helium	X	X	-	-
Hydrogen	X	-	-	-
Nitrogen	X	X	x	x
Argon	-	-	x	-

           DHP     = detektor hantaran panas (TCD)

           DIN      = detektor ionisasi nyala (FID)

           DIE       = detektor tangkapan nyala (ECD)

           DFN     = detektor fotometri nyala

i.      Rekorder

Rekorder berfungsi mencatat hasil.

5. Jenis sampel yang dapat dianalisa

            Untuk khromatografi kertas dan TLC, sampel diaplikasikan beberapa kali pada spot yang sama, dengan membiarkan solven menguap diantara aplikasinya (biasanya dibantu dengan menggunakan hair dryer). Gunanya agar diperoleh sampel dengan konsentrasi tinggi. Untuk khromatografi kolom dan gas, sampel dikonsentrasikan terlebih dahulu sebelum diaplikasikan. Sampel yang cocok dianalisa menggunakan GC yaitu yang mudah menguap, memiliki titik didih rendah, dan tidak rusak dalam bentuk gasnya.

            Kebanyakan senyawa anorganik tidak cukup menguap untuk memperkenankan penggunaan GC secara langsung, meskipun beberapa penelitian telah dilakukan pada suhu-suhu sangat tinggi dengan menggunakan garam-garam leburan atau campuran eutektik sebagai fase cair stasioner. Helida dari beberapa unsur seperti timah, titanium, arsen, dan antimoni cukup mudah menguap, dan telah di pisahkan dengan GC. Sejumlah logam seperti berilium, alumunium, tembaga, besi, krom, dan kobal telah dapat di GC kan dalam bentuk senyawa-senyawa kelat yang cukup mudah menguap dengan asitelaseton dan turunan yang difluorinasikan. Misalnya aluminium, besi, dan tembaga telah ditentukan dalam logam-campur dengan melarutkan contoh diikuti dengan ekstraksi logam-logamnya ke dalam larutan klorofom dari trifuoroasetilaseton yang kemudian di kromatografikan. Kesalahan-kesalahan relatif setingkat 0,2 hingga 3% telah dilaporkan.

Kromatografi gas telah digunakan pada sejumlah besar senyawa-senyawa dalam berbagai bidang. Dalam senyawa organic dan anorganik, senyawa logam, karena persyaratan yang digunakan adalah tekanan uap yang cocok pada suhu saat analisa dilakukan. Berikut akan kita lihat beberapa kegunaan kromatografi gas pada bidang-bidangmya adalah :

a.    Polusi udara

Kromatografi gas merupakan alat yang penting karena daya pemisahan yang digabungkan dengan daya sensitivitas dan pemilihan detektor GLC menjadi alat yang ideal untuk menentukan banyak senyawa yang terdapat dalam udara yang kotor, KGCdipakai untuk menetukan Alkil-Alkil Timbal, Hidrokarbon, aldehid, keton SO , HS, dan beberapa oksida dari nitrogen dan lain-lain.

b.    Klinik

Diklinik kromatografi gas menjadi alat untuk menangani senyawa-senyawa dalam klinik seperti : asam-asam amino, karbohidrat, CO, dan O dalam darah, asam-asam lemak dan turunannya, trigliserida-trigliserida, plasma steroid, barbiturat, dan vitamin.

c.    Bahan – bahan pelapis

Digunakan untuk menganalisa polimer-polimer setelah dipirolisa, karet dan resin-resin sintesis.

d.   Minyak atsiri

Digunakan untuk pengujian kulaitas terhadap minyak permen, jeruk sitrat dan lain-lain.

e.    Bahan makanan

Digunakan dengan TLC dan kolom-kolom, untuk mempelajari pemalsuanatau pencampuran, kontaminasi dan pembungkusan dengan plastic pada bahan makanan, juga dapat dipakai unutk menguji jus, aspirin, kopi dan lain-lain.

f.     Sisa-sisa pestisida

KGC dengan detektor yang sensitive dapat menentukan atau pengontrolan sisa-sisa peptisida yang diantaranya senyawa yang mengandung halogen, belerang, nitrogen, dan fosfor

g.    Perminyakan

Kromatografi gas dapat digunakan unutk memisahkan dan mengidentifikasi hasil-hasildari gas-gas hidrokarbon yang ringan.

h.    Bidang farmasi dan obat-obatan

Kromatografi gas digunakan dalam pengontrolan kualitas, analisa hasil-hasil baru dalam pengamatan metabolisme dalam zat-zatalir biologi.

i.      Bidang kimia/penelitian

Digunakan untuk menentukan lama reaksi pada pengujian kemurnian hasil

6.    Aplikasi

            GC dapat digunakan untuk analisa secara kualitatif membandingkan t_r analit dengan standar atau dengan ko-kromatografi. Analisa kualitatif secara langsung menggunakan detektor MS atau IR, atau secara tidak langsung menggunakan detektor TCD, Flame Ionization Detector (FID). Selain itu dapat dilakukan secara kuantitatif dengan cara adisi dan kalibrasi. Perhitungan kuantitatif yaitu dengan menghitung luas peak dimana semakin luas peak maka konsentrasi komponen dalam sampel semakin besar.