Bambang Widada ABSTRAK. PENDAHULUAN volatil. Dalam hal ini, gerbang injeksi harus. URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober

Teks penuh

(1)

ISSN 0852-4777

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

volatil. Dalam hal ini, gerbang injeksi harus dirancang dapat menguapkan cuplikan sehingga semua cuplikan segera terbawa ke kepala kolom oleh aliran gas pembawa. Disainnya berupa kamar gelas atau logam dilengkapi dengan septum karet untuk mengakomodasi injeksi alat penyuntik. Akibat semburan He melalui kamar, cairan injeksi (biasanya antara 0,1-3 1.11) yang telah menguap segera terbawa menuju kolom. Septum karet setelah ditusuk berulang-ulang dapat diganti dengan mudah.

Kromatografi adalah pemisahan campur-an komponen-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 gaya-gaya yang lain. Komponen-komponen dari campuran ditarik dan diperlambat oleh fasa diam pad a tingkat yang berbeda-beda sehingga mereka bergerak bersama-sama dengan fasa gerak dalam waktu retensi (retention time) yang berbeda-beda dan dengan demikian mereka terpisah[1J.

Disain alat Kromatografi Gas (Gas Chromatography -GC)

Tiga bagian dari alat Kromatografi Gas (GC) yang sangat penting adalah gerbang injeksi (injection port), kolom pemanas (oven column), dan detektor. Pad a tiga bagian tersebut pengaturan suhu mempunyai peran yang penting dalam proses analisis. Diagram alir rangkaian instrumen GC diperlihatkan pad a Gambar 1.

Ketepatan volum injeksi menjadi sangat penting untuk analisa kuantitatif di mana jumlah analit yang diukur oleh detektor tergantung pad a konsentrasi analit dalam cuplikan. Apabila prosedur dikehendaki hanya untuk identifikasi (analisis kualitatif) , maka ketepatan volum injeksi menjadi kurang penting.

Untuk mengisi alat injeksi dapat dipakai teknik sebagai berikut:

-Alat injeksi dibersuhkan

-Alat injeksi dikuras dengan menghisap cuplikan beberapa kali (dan mengeluarkan isinya di luar tempat cuplikan).

-Jumlah cuplikan yang diperlukan dihisap. Cara untuk mengeluarkan gelembung-gelembung udara yang masih tertinggal pad a tabung injeksi adalah dengan jalan menekan torak injeksi secepatnya beberapa kali dan ujung jarum harus selalu berada di dalam cairan.

Gerbang Injeksi (Injection Port)

Gerbang injeksi didisain untuk melewatkan cuplikan dengan cepat dan efisien. Pad a umumnya GC mengerjakan

pemisahan/analisis terhadap campuran cairan

(2)

Udara 1/10 dari volum maksimum dihisap

lagi.

tekanan uap berubah oleh 5uhu dan Gambar 3 memperlihatkan kelarutan berubah dengan 5uhu.

Jarum bagian luar dibersihkan dengan kain yang tidak mudah lepas serat- seratnya. Cuplikan diinjeksikan dengan menusukkan jarum menembus septum, dan menekan penghisap sampai ujungnya dengan gerakan yang cepat dan tidak terputus-putus, kemudian tarik jarum keluar dari septum.

Oleh karena itu, ketepatan pengendalian 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.

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

itu.

Laju Alir Gas Pembawa

Kolom

Laju alir gas pembawa mempengaruhi resolusi. Laju alir yang minimum diperlukan untuk resolusi maksimum. Namun, perlu diketahui 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.

Jenis Kolom

Instrumen GC didisain supaya kolom dapat diganti secara mudah dengan melepaskan fitting di dalam oven. Fitting ini tidak hanya memudahkan penggantian fasa diam yang berbeda, tetapi juga mengijinkan operator mengganti kolom yang lebih panjang yang berisi fasa diam yang sarna. Ide penggantian kolom yang lebih panjang adalah memberikan kesempatan kontak lebih lama antara campuran komponen dengan fasa diam yang pad a gilirannya memperbaiki pemisahan. Interaksi campuran komponen dengan cairan fasa diam memainkan peran kunci dalam proses pemisahan sehingga sifat-sifat fasa diam menjadi penting. Berbagai jenis kolom biasanya menyebutkan nama komersialnya, komposisi, dan klasifikasi senyawa untuk penggunaannya (kaitannya dengan polaritas).

Laju alir harus dikontrol dengan tepat. Tekanan dari silinder gas bertekanan pad a gas pembawa harus cukup untuk mendorong gas melewati kolom packing. Flow controller atau needle valve harus ada pada sistem GC dan sering disatukan dalam bagian depan instrumen. Laju alir harus dapat diatur secara hati-hati sehingga dapat diketahui berapa laju alir optimumnya dan harus dapat disamakan dalam percobaan berikutnya. Berbagai flow meter tersedia, dan kadang-kadang 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 flow meter maka flow meter gelembung sabun sering digunakan, flow meter gelembung sabun tersusun dari pipet ukur (measuring pipet), tabung gelas (glass tubing), dan pipet bulb. Dengan perangkat flow meter gelembung

Suhu Kolom

T ekanan uap dan kelarutan substansi dalam substansi lain berubah oleh suhu. Sebagai contoh Gambar 2 memperlihatkan

(3)

BAMBANG WIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas

sabun, stop watch digunakan untuk mengukur waktu pad a gelembung yang bergerak di antara dua tanda garis, misalnya 0-2 mi. Dengan demikian laju alir gas pembawa (ml/menit) dapat dihitung.

2. Metoda pengaturan persentase permukaan (adjusted surface percentage method)

Metoda kurva kalibrasi absolut (absolute calibration curve method)

luas

area 3.

4.

Metoda internal standard method) standard (internal

Detektor

Detektor dalam GC digunakan untuk memunculkan sinyal listrik hasil elusi gas pembawa dari kolom. Berbagai jenis detektor dibuat untuk melakukan deteksi. Tidak hanya berupa variasi disain, tapi juga variasi sensitivitas dan selektivitas. Sensitivitas mengacu pad a kuantitas terkecil komponen campuran di mana sensitivitas menghasilkan sinyal yang masih teramati. Sementara, selektivitas mengacu pada jenis senyawa di mana sinyalnya dapat dimunculkan. Sebagai contoh detektor FID merupakan detektor yang sangat sensitif tetapi tidak dapat mendeteksi semua senyawa, artinya FID hanya selektif untuk senyawa-senyawa tertentu. Berikut dijelaskan detektor yang umum digunakan, disertai dengan penunjukan sensitivitas dan selektivitas.

Keuntungan dan kekurangan masing-masing metoda di atas dan pemilihan metodanya menjadi penting dalam mempertimbangkan analisis yang ingin dihasilkan.

Metoda Analisis

Bila volum atau konsentrasi dari masing-masing 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. Bila pemisahan ini betul-betul sempurna, volumnya (konsentrasinya) dapat ditentukan dengan tingkat keakuratan yang

sangat tinggi.

Berikut 4 pokok metoda analisis (penentu-an volumetrik) y(penentu-ang digunak(penentu-an dalam GC:

Metoda

persentase

luas

permukaan

(surface area percentage method)

1

Kesimpulan

Tekanan uap berubah secara substansial dengan suhu, Karenanya dibutuhkan penaik suhu kolom dan juga pengontrolnya. Untuk itu kolom selalu diletakkan dalam oven yang dilengkapi dengan termostat,

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-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 cuplikan memasuki aliran gas pembawa, kemudian diuapkan oleh 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, tetapi penggunaannya untuk memunculkan sinyal listrik sehingga kemudian tercetak pada rekorder berupa informasi kualitatif dan kuantitatif yang diperoleh detektor.

Juga penting untuk mengetahui di mana saja zona pemanasan di dalam instrumen, Pada zona injection port suhunya tergantung

(4)

pada volatilitas komponen, akan tetapi pad a umumnya berkisar 200-250oC. Pad a zona oven kolom suhunya antara 100-150oC, tetapi suhu 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-gas dan bukan cairan, suhunya biasanya

antara 200-250oC. "

2

ANONIM, "Operator's Manual for Varian Model 3300/3400 gas chromatograph", Vol.2, Varian Instruments, Walmet Creek,

Canada

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 Daur Ulang., P2TBDU, BAT AN DAFTARPUSTAKA

J. KENKEL,

Technicians",

1994, p.358.

"Analytical Chemistry for Lewis Publishers, USA,

Gambar 1: Diagram alir alat Kromatografi Gas.

URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 2000

4

(5)

BAMBANGWIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas

Gambar 2: Tekanan uap berubah oleh suhu.

Gambar 3: Kelarutan berubah dengan suhu

'-0 I-c.. (0 :;, c (0 c (0 ~ Q)

f-u

0 ~ ..c ~ (/) ~ , I I I I I I I

Suhu, oC

I I I I I I I

Kelarutan, g/100mL

Gambar (a)

0 0 ('1 0 Ln N 0 0 N 0 I,()- T-O0., T-O Ln"

Gambar (b)

/--~

() 0 ~ -C ~ Cf)

_/

~ I :1: I I I I

2

4

6

8

10 12 14 16

Waktu I menit ! ~ ~ I I I I I

2

4

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 Volum Penyuntikan [2]

Diameter Kolom

Volum Injeksi Maksimum

X in. (packed column)

100 ~I

1/8 in. (packed column)

201.11

0,1 JlI

Kapiler open tubular)

URANIA No. 23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 2000 5

0

N.

~

gj

~ D.

m

D. t() D.

-.:-,

D. C""

(6)

Tabel 2: Beberapa jenis detektor GC [3]

Detectable compounds (Selektivitas)

Minimum detectable

amount (Sensitivitas)

Jenis Detector

10 ppm

(10 n9)

Thermal Conductivity

Detector (TCD)

All compounds other than the carrier gas

Organic compou'nds

Flame Ionization Detector (FID) ppm

(0.1 ng)

Electron Capture Detector (ECD)

Organic halogen compounds

Organic metal compounds

ppb

(0.1 pg)

Organic nitrogen compounds

Flame Thermionic

Detector (FTD)

Organic phosphorous compounds

1ppb(1 pg)

0.1 ppb (0.1 pg)

Inorganic, organic sulfur compounds

10ppb

Flame Photometric

Detector (FPD)

Inorganic, organic phosphorous compounds (10 pg) ppb (0.1 pg) 1 ppb (1 pg) Level 3 amine compounds

Surface Ionization Detector (SID)

Polycyclic aromatics

Figur

Memperbarui...

Referensi

Memperbarui...

Related subjects :