MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

(1)

December 30, 2013 MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI 1

2013

MAKALAH

KROMATOGRAFI GAS

Disusun Oleh :

Nama

: Melly Chandra Frayekti

Jurusan

: Teknik Pengolahan Gas

(2)

MAKALAH

KROMATOGRAFI GAS

Disusun Oleh :

Nama

: Melly Chandra Frayekti

Jurusan

: Teknik Pengolahan Gas

(3)

Daftar Isi

Pendahuluan...4 Pengertian...5 Sejarah...6 Prinsip Kerja...7 Jenis Kromatografi...8 Komponen Utama...10 Metoda Analisis...20

Kelebihan dan Kekurangan...21

Aplikasi Penggunaan ...22

Kesimpulan...27

(4)

Pendahuluan

Berbagai teknik pemisahan campuran zat cair yang banyak digunakan diantaranya, destilasi ( fraksionasi, destilasi uap) dan ekstraksi. Kromatografi merupakan teknik pemisahan yang lebih baik dan lebih cepat dari kedua teknik tersebut di atas, teknik ini telah dikenal sejak abad ke-19.

Dasar pemisahan pada kromatografi adalah pendistribusian sampel di antara dua fase, yaitu fase diam dan fase gerak. Berdasarkan pemakaian fase gerak, kromatografi dapat dibagi menjadi : Kromatografi Cair da Kromatografi Gas.

Kromatografi gas adalah teknik pemisahan yang didasarkan atas sampel di antara suatu fase gerak yang bisa berupa gas dan fase diam yang juga bisa berupa caira ataupun suatu padatan. Sedangkan kromatografi cair merupakan teknik pemisahan yang didasarkan atas sampel di antara suatu fase gerak berupa cairan dan fase diam yang juga didasarkan atas sampel di antara suatu fase gerak yang bisa berupa gas dan fase diam yang juga bisa berupa caira ataupun suatu padatan. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan polaritas dar fase diam dan fase gerak.

Banyaknya macam-macam kromatografi yang salah satunya adalah kromatografi gas, yang merupakan metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman instrumen dan elektronika. Kromatografi gas dapat dipakai untuk setiap campuran dimana semua komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti, suhu tekanan uap yang dipakai untuk proses pemisahan. Tekanan uap memungkinkan komponen menguap dan bergerak bersama-sama dengan fase gerak berupa gas.

Kromatografi gas metode yang tepat dan cepat untuk memisahkan camputan yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam, mulai dari beberapa detik untuk campuran sederhana sampai berjam-jam untuk campuran yang mengandung 500-1000 komponen. Metode ini sangat baik untuk analisis senyawa organik yang mudah menguap seperti hidrokarbon dan eter. Efisiensi pemisahan ditentukan dengan besarnya interaksi antara sampel dan cairan, dengan menggunakan fasecair standar yang diketahui efektif untuk berbagai senyawa.

Kromatografi gas sendiri terdiri dari 2 yaitu kromatografi gas cairan dengan mekanisme pemisahan partisi, teknik kolom dan nama alat GLC dan kromatografi gas padat dengan mekanisme pemisahan absorbsi, teknik kolom dan nama alat GSC. Namun GSC jarang digunakan sehingga pada umumnya

(5)

Pengertian

Secara etimologi, Kromatografi berasal dari bahasa yunani yang berarti ‘warna’ dan ‘tulis’. Kromatografi gas (GC), merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk pemisahan dan analisis. Oleh karena itu, senyawa-senyawa kimia yang akan dipisahkan haruslah dalam bentuk gas pula. GC dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran. Kromatografi gas memisahkan suatu campuran berdasarkan kecepatan migrasinya di dalam fase diam yang dibawa oleh fase gerak. Sedangkan perbedaan migrasi ini disebabkan oleh adanya perbedaan interaksi diantara senyawa-senyawa kimia tersebut (di dalam campuran) dengan fase diam dan fase geraknya. Interaksi ini adalah adsorbsi, partisi, penukar ion dan jel permiasi.

Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisa (analisa kualitatif dan analisa kuantitatif), kromatografi gas dijajarkan sebagai cara analisa yang dapat digunakan untuk menganalisa senyawa-senyawa organik.

(6)

Sejarah

Kromatografi sebagai metode pemisahan secara fisikokimia telah ditemukan sejak awal abad ke 20 oleh seorang botanist keturunan Rusia-Italia, M.S. Tswet. Ia memaparkan penomena pemisahan yang berdasarkan pada absorpsi pada 21 maret 1903 pada Warsaw Society of Natural Sciences, yang kemudian dia beri nama Chromatography, merupakan transliterasi dari bahasa Yunani (greek) yang artinya penulisan warna.

Sejarah Kromatografi berkembang sepuluh tahun setelahnya, L.S. Palmer di US dan C. Dhere di Eropa secara independen mempublikasikan proses pemisahan yang mirip dengan Tswet. Pad 1931, Lederer bersama dengan Kuhn dan Winterstein mempublikasikan paper tentang purifikasi xantofil pada kolom absorpsi CaCO3 berdasarkan prosedur Tswet. Pada tahun 1941, A. J. P. Martin and R. L. M. Synge dari Cambridge University menemukan kromatografi partisi, dan mendapatkan nobel pada tahun 1952.

Kromatografi yang ditemukan oleh Tswet dalam bentuk kromatografi cair-padat

(liquid-solid chromatography) mengalami perkembangan selama lebih dari 50 tahun ke

dalam bentuk kromatografi gas (gas chromatography), kromatografi lapis tipis (Tin Layer

chromatography) dan kromatografi cair-cair (liquid-liquid chromatography). Adalah prof.

Horvath dari Yale university, mendesain instrumen yang memiliki kolom yang kecil, yang sangat resisten terhadap aliran fase gerak, inilah HPLC, dan nama HPLC diperkenalkan oleh Prof. Horvart pada tahun 1970 pada the Twenty-first Pittsburgh Conference in Cleveland.

(7)

Prinsip Kerja

Kromatografi gas mempunyai prinsip yang sama dengan kromatografi lainnya, tapi memiliki beberapa perbedaan misalnya proses pemisahan campuran dilakukan antara stasionary fase cair dan gas fase gerak dan pada oven temperur gas dapat dikontrol sedangkan pada kromatografi kolom hanya pada tahap fase cair dan temperatur tidak dimiliki.

Kromatografi gas merupakan teknik pemisahan yang mana solut-solut yang mudah menguap (dan stabil terhadap panas) bermigrasi melalui kolom yang mengandung fase diam dengan suatu kecepatan yang tergantung pada rasio distribusinya. Pemisahan pada kromatografi gas didasarkan pada titik didih suatu senyawa dikurangi dengan semua interaksi yang mungkin terjadi antara solute dengan fase diam. Selain itu juga penyebaran cuplikan diantara dua fase. Salah satu fase ialah fase diam yang permukaannya nisbi luas dan fase yang lain yaitu gas yang mengelusi fase diam. Fase gerak yang berupa gas akan mengelusi solute dari ujung kolom lalu menghantarkannya ke detector. 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 (Tr).

Gas pembawa (biasanya digunakan Helium, Argon atau Nitrogen) dengan tekanan tertentu dialirkan secara konstan melalui kolom yang berisi fase diam. Selanjutnya sampel di injeksikan kedalam injektor (Injection Port) yang suhunya dapat diatur. Komponen- komponen dalam sampel akan segera menjadi uap dan akan dibawa oleh aliran gas pembawa menuju kolom. Komponen- komponen akan teradopsi oleh fase diam pada kolom kemudian akan merambat dengan kecepatan berbeda sesuai dengan nilai Kd masing- masing komponen sehingga terjadi pemisahan.

Komponen yang terpisah menuju detektor dan akan terbakar menghasilkan sinyal listrik yang besarnya proporsional dengan komponen tersebut. Sinyal lau diperkuat oleh amplifier dan selanjutnya oleh pencatat (recorder) dituliskan sebagai kromatogram berupa puncak. Puncak konsentrasi yang diperoleh menggambarkan arus detektor terhadap waktu.

Secara sederhana prinsip kromatografi gas adalah udara dilewatkan melalui nyala hydrogen (hydrogen flame) selanjutnya uap organik tersebut akan terionisasi dan menginduksi terjadinya aliran listrik pada detektor, kuantitas aliran listrik sebanding dengan ion.

(8)

Jenis Kromatografi

Metoda kromatografi bukanlah merupakan suatu metoda pemisahan yang tunggal, akan tetapi terdiri dari sekelompok jenis kromatografi yang pada hakekatnya satu sama lain saling berhubungan. Semua metoda kromatografi didasarkan pada retardasi (penghambatan) selektif oleh fasa diam terhadap pergerakan komponen-komponen oleh fasa gerak. Pemeberian nama daripada masing -masing jenis metode kromatografi didasarkan pada banyak hal yang berbeda sehingga sama sekali tidak ada konsistensi di dalam nama- nama yang diberikan.

Hal ini dapat dilihat dengan jelas pada pemberian nama daripada masing- masing metode kromatografi sebagai berikut :

 Kromatografi kertas dan kromatografi gel diberiukan nama atas dasar penggunaan

“solid support” sebagai medium pemisahan

 Kromatografi adsorpsi dan partisi diberikan nama atas dasar sifat daripada proses fisika yang terjadi selama pemisahan

 Kromatografi gas diberikan nama atas dasar penggunaan gas sebagai fasa gerak  Kromatografi kolom diberikan nama atas dasar penggunaan kolom sebagai kontainer

untuk fasa diam.

Seperti dijelaskan di atas, proses yang esensial di dalam kromatografi adalah proses distribusi daripada zat terlarut (komponen- komponen sampel) diantara fasa diam dan fasa gerak. Tabel-1 di bawah ini menunjukkan klasifikasi metode kromatografi berdasarkan perbedaan proses distribusi, jenis fasa gerak dan fasa diam yang digunakan.

(9)

Dari tabel di atas jelas bagi kita bahwa jika fasa geraknya adalah gas maka teknik kromatografinya dikenal sebagai “Kromatografi Gas”. Adanya dua jenis fasa diam yang dapat digunakan menyebabkan kromatografi gas dapat dibedakan atas Kromatografi Gas - Cair (Gas Liquid Chromatography = GLC) dan Kromatografi Gas-Padat (Gas Solid

Chromatography = GSC).

Perbedaan antara kedunya hanya tentang cara kerja. Pada kromatografi gas padat (GSC) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair (GLC) terdapat partisi (larutan). Kromatografi gas padat (KGP) digunakan sebelum tahun 1800 untuk memurnikan gas. Metode ini awalnya kurang berkembang. Penemuan jenis-jenis padatan baru sebagi hasil riset memperluas penggunaan metode ini. Kelemahan metode ini mirip dengan kromatografi cair padat. Sedangkan kromatografi gas cair sering disebut oleh para pakar kimia organic sebagai kromatografi fasa uap. Pertama kali dikenalkan oleh James dan Martin pada tahun 1952. metode ini paling banyak digunakan karena efisien, serba guna, cepat dan peka. Cuplikan dengan ukuran beberapa microgram sampel dengan ukuran 10 gram masih dapat dideteksi. Komponen cuplikan harus mempunyai tekanan beberapa torr pada suhu kolom.

(10)

Komponen Utama

Sistem peralatan dari kromatografi gas terdiri dari 7 bagian utama diantaranya 1. Tabung gas pembawa

2. Pengontrolan aliran dan regulator tekanan 3. Injection port (tempat injeksi cuplikan) 4. Kolom

5. Detektor

6. Rekorder (pencatat)

(11)

Cara pemisahan dari sistem ini sangat sederhana sekali, cuplikan yang akan dipisahkan diinjeksikan kedalam injektor, aliran gas pembawa yang inert akan membawa uap cuplikan kedalam kolom. Kolom akan memisahkan komponen-komponen cuplikan tersebut. Komponen-komponen yang telah terpisah tadi dapat dideteksi oleh detektor sehingga memberikan sinyal yang kemudian dicatat pada rekorder dan berupa puncak-puncak (kromatogram).

1. Gas Pembawa

Gas pembawa ditempatkan dalam tabung bertekanan tinggi. Biasanya tekanan dari silinder sebesar 150 atm. Tetapi tekanan ini sangat besar untuk digunakan secara Iansung.

Untuk memperkecil tekanan tersebut agar memenuhi kondisi pemisahan maka digunakan

drager yang dapat mengurangi tekanan dan mengalirkan gas dengan laju tetap. Aliran gas

akan mengelusi komponen-komponen dengan waktu yang karaterisitik terhadap komponen tersebut (waktu retensi). Karena kecepatan gas tetap maka komponen juga mempunyai volume yang karateristik untuk gas pembawa (volume retensi).

Adapun persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi oleh gas pembawa adalah : 1. Inert, agar tidak terjadi interaksi dengan pelarut.

2. Murni, mudah didapat dan murah harganya. 3. Dapat mengurangi difusi dari gas

4. Cocok untuk detektor yang digunakan.

Gas-gas yang sering dipakai adalah : helium, argon, nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen.Gas helium dan argon sangat baik, tidak mudah terbakar, tetapi sangat mahal. H2

mudah terbakar, sehingga harus berhati-hati dalam pemakaiannya. Kadang-kadang digunakan juga CO2.

Pemilihan gas pengangkut atau pembawa ditentukan oleh detektor yang digunakan. Tabung gas pembawa dilengkapi dengan pengatur tekanan keluaran dan pengukur

(12)

December 30, 2013 [MAKALAH ]

tekanan. Sebelum masuk ke kromatografi, (harusnya) ada pengukur kecepatan aliran gas serta sistem penapis molekuler untuk memisahkan air dan pengotor gas lainnya. Pada dasarnya kecepatan alir gas diatur melalui pengatur tekanan dua tingkat yaitu pengatur kasar

(coarse) pada tabung gas dan pengatur halus (fine) pada kromatograf. Tekanan gas masuk ke

kromatograf (yaitu tekanan dari tabung gas) diatur pada 10 s.d 50 psi (di atas tekanan ruangan) untuk memungkinkan aliran gas 25 s.d 150 mL/menit pada kolom terpaket dan 1 s.d 25 mL/menit untuk kolom kapiler.

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.

Laju alir harus dikontrol dengan tepat. Tekanan dari silinder gas bertekanan pada 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 sabun, stop watch

digunakan untuk mengukur waktu pada gelembung yang bergerak di antara dua tanda garis, misalnya 0–2 ml. Dengan demikian laju alir gas pembawa (ml/menit) dapat dihitung.

2. Tempat Injeksi

Dalam pemisahan dengan GLC cuplikan harus dalam bentuk fase uap. Gas dan uap dapat dimasukkan secara langsung. Tetapi kebanyakan senyawa organik berbentuk cairan dan padatan. Hingga dengan demikian senyawa yang berbentuk cairan dan padatan pertama-tama harus diuapkan. Ini membutuhkan pemanasan sebelum masuk dalam kolom. Panas itu terdapat pada tempat injeksi seperti pada gambar 9. bagan injektor.

Tempat injeksi dari alat GLC selalu dipanaskan. Dalam kebanyakan alat, suhu dari tempat injeksi dapat diatur. Aturan pertama untuk pengaturan suhu ini adalah bahwa suhu tempat injeksi sekitar 50°C lebih tinggi dari titik didih campuran dari cuplikan yang mempunyai titik didih yang paling tinggi. Bila kita tidak mengetahui titik didih komponen dari cuplikan maka

(13)

kita harus mencoba-coba. Sebagai tindak lanjut suhu dari tempat injeksi dinaikkan. Jika puncak-puncak yang diperoleh lebih baik, ini berarti bahwa suhu percobaan pertama terlalu rendah. Namun demikian suhu tempat injeksi tidak boleh terlalu tinggi, sebab kemungkinan akan terjadi perubahan karena panas atau penguraian dari senyawa yang akan dianalisa.

Cuplikan dimasukkan ke dalam kolom dengan cara menginjeksikan melalui tempat injeksi.Hal ini dapat dilakukan dengan pertolongan jarum injeksi yang sering disebut "a gas tight syringe".

Perlu diperhatikan bahwa kita tidak boleh menginjeksikan cuplikan terlalu banyak, karena GC sangat sensitif. Biasanya jumlah cuplikan yang diinjeksikan pada waktu kita mengadakan analisa 0,5 -50 ml gas dan 0,2 - 20 ml untuk cairan.

Ketepatan volum injeksi menjadi sangat penting untuk analisa kuantitatif di mana jumlah analit yang diukur oleh detektor tergantung pada 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 dibersihkan.

- 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 pada tabung injeksi adalah dengan jalan menekan torak injeksi secepatnya beberapa kali dan ujung jarum harus selalu berada di dalam cairan.

- Udara 1/10 dari volum maksimum dihisap lagi.

- 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.

- 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.

(14)

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI 14 Tabel 1: Batasan Volum Penyuntikan

Diameter Kolom Volum Injeksi Maksimum ¼ in. (packed column)

1/8 in. (packed column) Kapiler (open tubular)

100 μl 20 μl 0,1 μl

3. Kolom

Kolom merupakan jantung dari kromatografi gas. Bentuk dari kolom dapat lurus, bengkok, misal berbentuk V atau W, dan kumparan/spiral. Biasanya bentuk dari kolom adalah kumparan. Kolom ini dapat terbuat dari :

a. Tembaga (murah dan mudah diperoleh)

b. Plastik (teflon), dipakai pada suhu yang tidak terlalu tinggi. c. Baja (stainless steel), (mahal)

d. Alumunium e. Gelas

Panjang kolom dapat dari 1 m sampai 3 m. Diameter kolom mempunyai berbagai ukuran, biasanya pengukuran berdasarkan diameter dalam dari kolom gelas yaitu antara 0,3 mm hingga 5 min. Kebanyakan kolom yang digunakan berupa stainles steel dengan diameter luar (OD) dari I/S atau 1/4 inch (0,3 atau 0,6 cm). Pada GSC kolom diisi dengan penyerap

(adsorbent), sedangkan pada GLC kolom diisi dengan "solid support" (padatan pendukung)

yang diikat oleh fase diam.

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 sama. Ide penggantian kolom yang lebih panjang adalah memberikan kesempatan kontak lebih lama antara campuran komponen dengan fasa diam yang pada 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).

(15)

Ada 2 jenis kolom yang digunakan dalam kromatografi gas secara umum, yaitu kolom jejal (packed columns) dan kolom tubuler terbuka (open tubular columns). Kolom jejal

(packed columns) adalah kolom metal atau gelas yang diisi bahan pengepak terdiri dari

penunjang padatan yang dilapisi fase cair yang tidak menguap (untuk kromatografi gas-padatan). Kolom tubuler terbuka sangat berbeda dengan kolom jejal, yaitu gas yang mengalir sepanjang kolom tidak mengalami hambatan, karena kolomnya merupakan tabung tanpa bahan pengisi.

Kolom jejal umumnya mempunyai panjang yang berkisar antara 0,7 sampai 2 meter, sedangkan kolom tubuler terbuka dapat mempunyai panjang dari 30 sampai 300 meter. Kolom yang panjang ini biasanya dibuat dalam bentuk melilit bergulung seperti spiral.

Kemampuan memisahkan komponen per meter kolom pada kolom tubuler terbuka tidak jauh berbeda dengan pemisahan pada kolom jejal. Meskipun demikian, penggunaan kolom yang sangat panjang bersama-sama dengan waktu analisis yang relatif cepat merupakan alat penolong yang berharga bagi para ahli kimia untuk dapat memisahkan komponen-komponen yang perbedaannya kecil didalam sifat-sifat fisiknya.

Ada 2 jenis kolom tubuler terbuka, yaitu WCOT (Wall Coated Open Tubular Columns) dan SCOT (Support Coated Open Tubular Columns).

(16)

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI 16 4. Detektor

Detektor berfungsi sebagai pendeteksi komponen-komponen yang telah dipisahkan dari kolom secara terus-menerus, cepat, akurat, dan dapat melakukan pada suhu yang lebih tinggi. Detektor harus dapat dipercaya dan mudah digunakan. Fungsi umumnya mengubah sifat-sifat molekul dari senyawa organik menjadi arus listrik kemudian arus listrik tersebut diteruskan ke rekorder untuk menghasilkan kromatogram. Detektor yang diinginkan adalah detektor yang mempunyai sensitifitas yang tinggi, noisenya rendah, responnya linear, dapat memberikan respon dengan setiap senyawa, tidak sensitif terhadap perubahan temperatur dan kecepatan aliran dan juga tidak mahal harganya.

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 pada kuantitas terkecil komponen campuran di mana sensitivitas menghasilkan sinyal yang masih teramati. Sementara, selektivitas mengacu pada jenis senyawa di mana sinyalnya dapat dimunculkan. Detektor yang umum digunakan:

 Detektor hantaran panas (Thermal Conductivity Detector_ TCD) Prinsip kerja TCD :

Berdasarkan perbedaan daya hantar panas, relatif terhadap gas pembawa. Filament dipanaskan, dimana suhu filament tergantung pada konduktivitas panas gas di sekelilingnya. Konduktivitas panas efluen kolom lebih rendah (karena adanya sampel). Adanya sampel melewati kolom menyebabkan jembatan Wheatstone tak seimbang sehingga terjadi signal.

TCD berdasar atas prinsip, suatu benda yang panas akan kehilangan panasnya pada suatu kecepatan yang tergantung kepada komposisi gas di sekitarnya. Jadi, kecepatan hilangnya panas itu dapat digunakan sebagai ukuran tentang komposisi gas. Gas pembawa yang mengandung sample atau analit masuk ke dalam kolom, maka konduktivitas gas akan turun dan suhu filamen akan meningkat serta resistansi. Lewatnya sampel melalui kolom menyebabkan Jembatan Wheatstone yang tak seimbang sehingga terjadi signal yang terbaca pada detektor.

 Detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector_ FID) Prinsip kerja detector FID :

Senyawa yang terbawa fasa gerak diionisasi dengan nyala (H2 + O2 / udara). Perubahan

arus akibat ionisasi diukur sebagai respon analit. Tidak senstif terhadap karbon yang teroksidasi penuh. FID merupakan detektor yang paling luas penggunaannya, bahkan dianggap sebagai detektor yang universal untuk analisis obat dalam cairan biologis

(17)

menggunakan GLC. Pada detector ini, komponen-komponen sampel yang keluar dari kolom dibakar dalam nyala (campuran gas hidrogen dan udara atau oksigen). Sejumlah besar ion yang terbentuk dalam nyala masuk ke dalam celah elektrode dan menurunkan tegangan listrik dari celah elektrode mula-mula. Penurunan tegangan ini yang kemudian dicatat sebagai sinyal oleh rekorder. Intensitas sinyal ini berbanding lurus dengan konsentrasi solute dalam gas pembawa.

 Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector _ECD) Prinsip kerja detector ECD :

Mekanisme deteksi melibatkan emisi partikel radioaktif (β) dari 63Ni. Partikel β menghasilkan elektron termal dari gas pembawa. Berdasarkan penangkapan elektron termal oleh molekul sampel. Pada ECD terdapat pemancar radioaktif β, seperti 3H atau 63Ni yang akan mengionisasi gas pembawa. Aliran elektron sebagai hasil ionisasi gas pembawa (nitrogen atau argon/methan) dalam ECD memberikan sinyal yang berupa baseline suatu kromatogram. Bila kemudian suatu senyawa masuk ke dalam detektor, sebagian dari elektron tersebut akan ditangkap oleh senyawa sebelum mereka mencapai plat detektor. Ini mengakibatkan aliran arus listrik dalam detektor berkurang, yang oleh rekorder akan dicatat sebagai suatu peak.

 Detektor fotometrik nyala (Falame Photomertic Detector _FPD)  Detektor nyala alkali

 Detektor spektroskopi massa

Detektor yang peka terhadap senyawa organik yang mengandung fosfor adalah FID, ECD, dan FPD. Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector – ECD). Pada penetapan ini, digunakan detektor penangkap elektron. Detektor ini merupakan modifikasi dari FID yaitu pada bagian tabung ionisasi. Dasar dari ECD ialah terjadinya absorbsi e- oleh senyawa yang mempunyai afinitas terhadap e- bebas (senyawa-senyawa elektronegatif). Dalam detektor gas terionisasi oleh partikel yang dihasilkan dari 3H atau 63Ni. Detektor ini mengukur kehilangan sinyal ketika analit terelusi dari kolom kromatografi. Detektor ini peka terhadap senyawa halogen, karbonil terkoyugasi, nitril, nitro, dan organo logam, namun tidak peka terhadap hidrokarbon, ketone, dan alkohol.

(18)

Tabel 2: Beberapa jenis detektor GC

Jenis Detector Detectable compounds (Selektivitas)

Minimum detectable amount (Sensitivitas)

Thermal Conductivity

Detector (TCD)

All compounds other than the carrier gas

10 ppm (10 ng)

Flame Ionization Detector

(FID)

Organic compounds ppm

(0.1 ng)

Electron Capture Detector

(ECD)

Organic halogen compounds Organic metal compounds

ppb (0.1 pg)

Flame Thermionic

Detector (FTD)

Organic nitrogen compounds

Organic phosphorous compounds 1ppb (1 pg) 0.1 ppb (0.1 pg) Flame Photometric Detector (FPD)

Inorganic, organic sulfur

compounds Inorganic, organic phosphorous compounds 10 ppb (10 pg) Surface Ionization Detector (SID)

Level 3 amine compounds Polycyclic aromatics

ppb (0.1 pg) 1 ppb (1 pg)

5. Recorder (pencatat)

Recorder berfungsi sebagai pengubah sinyal dari detektor yang diperkuat melalui elektrometer menjadi bentuk kromatogram. Dari kromatogram yang diperoleh dapat dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif dengan cara membandingkan waktu retensi sampel dengan standar. Analisis kuantitatif dengan menghitung luas area maupun tinggi dari kromatogram (Hendayana, 2001). Sinyal analitik yang dihasilkan detektor dikuatkan oleh rangkaian elektronik agar bisa diolah oleh rekorder atau sistem data. Sebuah rekorder bekerja dengan menggerakkan kertas dengan kecepatan tertentu. di atas kertas tersebut dipasangkan pena yang digerakkan oleh sinyal keluaran detektor sehingga posisinya akan berubah-ubah sesuai dengan dinamika keluaran penguat sinyal detektor. Hasil rekorder adalah sebuah kromatogram berbentuk pik-pik dengan pola yang sesuai dengan kondisi sampel dan jenis detektor yang digunakan.

(19)

Rekorder biasanya dihubungkan dengan sebuah elektrometer yang dihubungkan dengan sirkuit pengintregrasi yang bekerja dengan menghitung jumlah muatan atau jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh detektor. Elektrometer akan melengkapi pik-pik kromatogram dengan data luas pik atau tinggi pik lengkap dengan biasnya.

Sistem data merupakan pengembangan lebih lanjut dari rekorder dan elektrometer dengan melanjutkan sinyal dari rekorder dan elektrometer ke sebuah unit pengolah pusat

(20)

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 (penentuan volumetrik) yang digunakan dalam GC: 1. Metoda persentase luas permukaan (surface area percentage method)

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

3. Metoda kurva kalibrasi absolut (absolute calibration curve method)

4. Metoda internal standard (internal standard method)

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

(21)

Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan

1. Waktu analisis yang singkat dan ketajaman pemisahan yang tinggi.

2. Dapat menggunakan kolom lebih panjang untuk menghasilkan efisiensi pemisahan yang tinggi.

3. Gas mempunyai vikositas yang rendah .

4. Kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat sehingga analisis relatif cepat dan sensitifitasnya tinggi.

5. Pemakaian fase cair memungkinkan kita memilih dari sejumlah fase diam yang sangat beragam yang akan memisahkan hampir segala macam campuran.

Kekurangan

1. Teknik Kromatografi gas terbatas untuk zat yang mudah menguap.

2. Kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar. Pemisahan pada tingkat [mg] mudah dilakukan, pemisahan pada tingkat [gram] mungkin dilakukan, tetapi pemisahan dalam tingkat [pon] atau [ton] sukar dilakukan kecuali jika ada metode lain.

3. Fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat terlarut.

(22)

Aplikasi Penggunaan

a. Pada Bidang Bioteknologi

Dalam bidang bioteknologi, kromatografi mempunyai peranan yang sangat besar. Misalnya dalam penentuan, baik kualitatif maupun kuantitatif, senyawa dalam protein. Protein sering dipilih karena ia sering menjadi obyek molekul yang harus di-purified

(dimurnikan) terutama untuk keperluan dalam bio-farmacy. Kromatografi juga bisa diaplikasikan dalam pemisahan molekul-molekul penting seperti asam nukleat, karbohidrat, lemak, vitamin dan molekul penting lainnya.

Dengan data-data yang didapatkan dengan menggunakan kromatografi ini, selanjutnya sebuah produk obat-obatan dapat ditingkatkan mutunya, dapat dipakai sebagai data awal untuk menghasilkan jenis obat baru, atau dapat pula dipakai untuk mengontrol kondisi obat tersebut sehingga bisa bertahan lama.

b. Pada Bidang Klinik

Dalam bidang clinical (klinik), teknik ini sangat bermanfaat terutama dalam menginvestigasi fluida badan seperti air liur. Dari air liur seorang pasien, dokter dapat mengetahui jenis penyakit yang sedang diderita pasien tersebut. Seorang perokok dapat diketahui apakah dia termasuk perokok berat atau ringan hanya dengan mengetahui konsentrasi CN- (sianida) dari sampel air liurnya. Demikian halnya air kencing, darah dan fluida badan lainnya bisa memberikan data yang akurat dan cepat sehingga keberadaan suatu penyakit dalam tubuh manusia dapat dideteksi secara dini dan cepat.

Sekarang ini, deteksi senyawa oksalat dalam air kencing menjadi sangat penting terutama bagi pasien kidney stones (batu ginjal). Banyak metode analisis seperti spektrofotometri, manganometri, atau lainnya, akan tetapi semuanya membutuhkan kerja ekstra dan waktu yang cukup lama untuk mendapatkan hasil analisis dibandingkan dengan teknik kromatografi.

Dengan alasan-alasan inilah, kromatografi kemudian menjadi pilihan utama dalam membantu mengatasi permasalahan dalam dunia bioteknologi, farmasi, klinik dan kehidupan manusia secara umum.

c. Pada Bidang Forensik

Aplikasi kromatografi pada bidang forensik pun sangat membantu, terutama dilihat dari segi keamanan. Masih lekat dalam ingatan kita, sebuah peristiwa Black September

Tragedy mengguncang Amerika pada tanggal 11 September 2001 yang ditandai dengan

(23)

Indonesia yang marak dengan aksi peledakan bom yang terjadi di mana-mana. Perhatian dunia pun akhirnya mulai beralih dengan adanya peristiwa-peristiwa pengeboman/peledakan tersebut ke bahaya explosive (bahan peledak) dengan peningkatan yang cukup tajam.

Kini kromatrografi menjadi hal yang sangat penting dalam menganalisis berbagai bahan-bahan kimia yang terkandung dalam bahan peledak. Hal ini didorong karena dengan semakin cepat diketahuinya bahan-bahan dasar apa saja bahan peledak, maka akan makin mempercepat diambilnya tindakan oleh bagian keamanan untuk mengatasi daerah-daerah yang terkena ledakan serta antisipasi meluasnya efek radiasi yang kemungkinan akan mengena tubuh manusia di sekitar lokasi ledakan. Lebih jauh lagi, efek negatifnya terhadap lingkungan juga bisa segera diketahui.

Pada dasarnya setiap bahan peledak, baru akan meledak jika terjadi benturan, gesekan, getaran atau adanya perubahan suhu yang meningkat. Dengan terjadinya hal-hal seperti ini, memberikan peluang bahan peledak tersebut berubah manjadi zat lain yang lebih stabil yang diikuti dengan tekanan yang tinggi, yang bisa menghasilkan ledakan dahsyat atau bahkan munculnya percikan api.

Ada banyak bahan kimia yang biasa digunakan dalam bahan peledak, baik bahan peledak yang kerkekuatan tinggi maupun rendah, beberapa diantaranya adalah

2,4,6-trinitrotoluene (TNT), siklonit (RDX), tetril, pentaeritritol tetranitrat (PETN) dan tetritol

serta beberapa anion lain seperti perklorat, klorat, klorida, nitrat, nitrit, sulfate dan tiosianat. Bisa dikatakan bahwa analisis organic ion (ion organik) dan inorganic ion (ion anorganik) memainkan peranan yang sangat penting pada saat investigasi lokasi ledakan bom berlangsung. Pendeteksian ion-ion anorganik misalnya, setelah pengeboman berlangsung, akan memberikan harapan karena tidak semua material dari bahan peledak tersebut ikut meledak pada saat terjadi ledakan.

Bahan-bahan anorganik seperti klorat, klorida, nitrat, nitrit, sulfate, tiosianat, dan perklorat adalah bahan-bahan kimia yang biasa digunakan sebagai oksidator untuk low

explosive (bahan peledak berkekuatan rendah).

Pada gambar 1A di bawah ini adalah kromatogram dari analisis menggunakan metode kromatografi ion pada sampel standar yang telah diketahui ion-ionnya serta konsentrasi yang terkandung di dalamnya dan gambar 1B adalah kromatogram dari ekstrak serpihan sebuah ledakan bom.

(24)

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI 24 Gambar 1A: Sampel standar yang diketahui anion dan konsentrasinya : (1) Cl-, (2) NO2-, (3)

ClO3-, (4) NO3-, (5) SO4-2, (6) SCN- dan (7) ClO4

-Gambar 1 B: Kromatogram dari ekstrak serpihan sebuah ledakan : (1) Cl-, (2) ClO3-, (3)

SO4-2 dan (4) puncak yang tidak diketahui 1).

Gambar 1 A dan 1B. Perbandingan kromatogram dari sebuah analisis menggunakan teknik kromatografi ion.

d. Dalam bidang lingkungan

Dalam masalah lingkungan, sebagai konsekuensi majunya peradaban manusia, berarti permasalahan pun semakin “maju”. Salah satu permasalahan serius yang dihadapi oleh negara-negara berkembang dan utamanya negara maju adalah persoalan global warming

(25)

tahun 2006 lalu, bahwa masyarakat di Jepang memperkirakan tingkat pemanasan global merupakan masalah lingkungan paling serius dan tingkatannya hampir 7 kali lipat dari satu dekade yang lalu saat polling kali pertama dilakukan pada tahun 19972). Seiring dengan hal itu, permasalahan lingkungan pun semakin meningkat. Di sinilah, teknik kromatografi mengambil peran paling penting dalam environmental analysis (analisis lingkungan) ini.

Pada dasarnya permasalahan lingkungan bisa dibagi ke dalam 3 bagian : water hygiene, soil hygiene dan air hygiene. Sebagai contoh, kualitas air (misal : air ledeng, air sungai, air danau, air permukaan) dapat diketahui salah satunya dengan mengetahui jenis anion dan kation yang terkandung dalam sampel air tersebut sekaligus jumlahnya. Apakah mengandung logam-logam berbahaya atau tidak.

Demikian halnya pada daerah yang terkena acid rain (hujan asam). Antisipasi dini dapat dilakukan dengan mengetahui secara dini kandungan sulfate ion, SO42- (ion sulfat) dan

nitrogen trioxide ion, NO3- (nitrogen trioksida) yang terdapat dalam air hujan tersebut.

Terbentuknya hujan asam disebabkan gas sulfur oxide, SOx dengan uap air dan membentuk

asam sulfat (H2SO4), demikian pula nitrogen oxide NOx dapat membentuk asam nitrat

(HNO3) di udara. Reaksi-rekasi ini mengambil waktu berjam-jam atau bahkan berhari-hari di

udara hingga akhirnya jatuh ke bumi dalam bentuk hujan asam.

Di beberapa negara maju seperti Jepang, Amerika, Eropa, Kanada, dan beberapa negara lainnya, monitoring udara dan air hujan menjadi sangat penting tidak hanya untuk memperkirakan efek dari polusi itu tapi yang lebih penting lagi adalah memonitor progress

(perkembangan) control polusi dari global ecology (ekologi global).

Kontrol kondisi air hujan ini menjadi penting karena beberapa efek yang fatal yang mungkin bisa terjadi, di antaranya jatuhnya hujan asam dapat meningkatkan keasaman danau, sungai, bendungan yang pada akhirnya mungin dapat menyebabkan kematian pada kehidupan air. Demikian pula keasaman pada tanah dapat meningkat dan merembes ke air permukaan tanah yaitu sumber air minum sehari-hari.

(26)

Gambar 2 mengilustrasikan sebuah kromatogram dari analisis air hujan yang diambil dari salah satu kota besar di Jepang dalam rangka memonitor kandungan anion sebagai penyebab utama terjadinya hujan asam.

Gambar 2. Pemonitoran kandungan anion dalam sampel air hujan. Sampel A menunjukkan kromatogram untuk standar sampel yang diketahui ion dan konsentrasinya : (1) 0.6 mM Cl- ; (2) 0.2 mM SO42- dan (3) 0.2 mM NO3- . Sampel B menunjukkan kromatogram untuk sampel

air hujan

e. Aplikasi pada bidang yang lain

Sebenarnya masih sangat banyak aplikasi kromatografi dalam bidang-bidang keilmuan lainnya. Beberapa aplikasi tersebut misalnya dalam industri kertas, pertambangan, proses logam, petrokimia, pertanian, kedokteran dan lain-lain. Contohnya saja pada industi oil and gas seperti di PT Badak NGL, kromatogragi gas sangat berguna untuk menentukan besarnya HHV dari produk LNG.

(27)

Kesimpulan

Kromatografi gas adalah teknik pemisahan yang didasarkan atas sampel di antara suatu fase gerak yang bisa berupa gas dan fase diam yang juga bisa berupa caira ataupun suatu padatan. 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 (Tr).

Aplikasi penggunaan dari kromatografi gas sangat beragam antara lain pada bidang industri oil and gas, petrokimia, bidang bioteknologi, klinik, forensik, lingkungan, dan industri lainnya seperti industri kertas, pertambangan, proses logam, pertanian, kedokteran.

(28)

Daftar Pustaka

http://pikanurropiah88.mhs.unimus.ac.id/files/2012/07/kromatografi-gas1.pdf http://eskrimsandwich.blogspot.com/2013/05/gas-kromatografi.html http://www.sodiycxacun.web.id/2010/01/kromatografi-gas.html http://yi2ncokiyute.blogspot.com/2010/12/kromatografi-gas.html http://apryshinsetsuboy.blogspot.com/2010/12/kromatografi-gas-dan-aplikasinya-pada.html http://ariffadholi.blogspot.com/2009/10/oleh-najiullah-2007-kromatografi-gas-i.html http://sanagory.blogspot.com/2012/02/sejarah-kromatografi.html http://kuliahitukeren.blogspot.com/2011/01/sejarah-penemuan-dan-perkembangan-alat.html http://helnidanainggolan.blogspot.com/2012/12/v-behaviorurldefaultvmlo.html http://www.sodiycxacun.web.id/2010/01/kromatografi-gas.html http://asisulkimia.blogspot.com/p/kromatografi-gasasisul.html https://www.academia.edu/4968980/KROMATOGRAFI_GAS_GAS_CHROMATOGRAPH Y_GC_ http://bisontampan.blogspot.com/2013/04/gas-kromatografi.html http://rachmakimhunter.blogspot.com/p/kimia-analitik.html http://www.batan.go.id/ptbn/php/pdf-publikasi/Urania-Old-PDF/urania_23_24_pdf/1_PENGENALAN%20ALAT%20BAMBANG%20W.pdf http://echechemis308.blogspot.com/2012/02/makalah-analisis-instrumen.html http://wocono.files.wordpress.com/2013/03/gc.jpg http://1.bp.blogspot.com/_jKTWR6_fBgg/TRR0FrmsULI/AAAAAAAAABE/uQpeWNGQu 3w/s1600/kolom+packing.jpg http://www.chem-is-try.org/wp-content/uploads/2010/09/gambar-18.4.jpg http://laskarvck.wordpress.com/kromatografi-gas/ http://www.scribd.com/doc/125576169/Kromatografi-Dan-Aplikasinya-Pada-Bidang-Lain#download http://rachmakimhunter.blogspot.com/p/kimia-analitik.html http://www.fbi.gov/hq/lab/fsc/backissu/april2001/mmiller.html http://mdn.mainichi-msn.co.jp/national/news/20070109p2a00m0na026000c.html http://www.tosohbioscience.com/biohome.html http://www.metrohm-peak.com/ http://www1.dionex.com/en-us/index.html http://www.krict.re.kr/english/e_equip/e_equ_a00.php