Slide 1

(1)

KROMATOGRAFI GAS

Jurusan Farmasi FMIPA-UHAMKA

Almawati Situmorang 1

(2)

(3)

Almawati Situmorang

Instrumentasi

3

(4)

Filters/Traps

Air Hydrogen Gas Carrier Column

Gas Chromatography

 gas system

 inlet

 column

 detector

 data

Data system

Syringe/Sampler

Inlets

Detectors Regulators

H

RESET

(5)

Instrumentasi

5

(6)

(7)

Almawati Situmorang 7

(8)

• Gas dalam silinder baja bertekanan tinggi dialirkan melalui kolom yang berisi fasa diam.

• Cuplikan yang berisi campuran yang akan dipisahkan disuntikkan ke dalam aliran gas tersebut.

• Kemudian cuplikan dibawa oleh gas ke dalam kolom dan didalam kolom terjadi proses pemisahan.

• Komponen-komponen campuran yang telah terpisahkan satu persatu meninggalkan kolom. Suatu detektor diletakkan di ujung kolom untuk mendeteks jenis maupun jumlah tiap komponen dalam campuran.

• Hasil pendektesian direkam dengan rekorder dan dinamakan kromatogram yang terdiri dari beberapa

Prinsip Kerja

(9)

Jenis – Jenis GC

1.

Kromatografi gas-cair

(Liquid-Gas Chromatography) Fase diam : Zat Cair

Fase gerak : Gas Prinsip : Partisi

2. Kromatografi gas-padat

(Solid-Gas Chromatography) Fase diam : Zat padat

Fase gerak : Gas

Prinsip : Adsorpsi

(10)

Kelebihan kromatografi gas cair - Efisien, serba guna, cepat, dan peka - Cuplikan dengan ukuran beberapa mikrogram sampai dengan ukuran 10

^-15

gram masih dapat dideteksi Kekurangan kromatografi gas cair

Komponen cuplikan harus mempunyai

(11)

Kelebihan kromatografi gas padat

- Adsorben lebih stabil

- Selektivitas GSC biasanya lebih besar dibandingkan GCL

- GSC juga sesuai untuk pemisahan gas- gas inorganik dan hidrokarbon

- Dapat menggunakan detektor dengan selektivitas tinggi

Kekurangan kromatografi gas padat

- Pilihan fase diam (adsorben) terbatas

(12)

Gas Pembawa/ Fase Gerak

Gas pembawa/ fase gerak umumnya

adalah Helium,

hidrogen dan atau Nitrogen, aliran gas diatur kecepatannya dalam satuan

ml/menit.

Fase gerak umumnya terdiri dari

1.Nitrogen

(13)

Diagram alir kromatografi gas-cair

13

(14)

Preparasi Sampel

 Sampel dapat berupa

 senyawa murni

 Sampel dipreparasi dalam bentuk larutan

(15)

Injector

(16)

Injector dan injector port

(17)

(18)

Sejumlah kecil sampel yang akan dianalisis diinjeksikan pada mesin menggunakan syringe/spuit kecil.

Syringe menembus lempengan karet tebal (Lempengan karet ini disebut septum) yang mana akan mengubah bentuknya kembali

secara otomatis ketika syringe

ditarik keluar dari lempengan karet

tersebut.

(19)

Septum

(20)

 Injektor berada dalam oven yang

mana temperaturnya dapat dikontrol.

 Oven tersebut cukup panas sehingga sampel dapat mendidih dan diangkut ke kolom oleh gas pembawa

misalnya helium atau gas lainnya.

(21)

Fase Diam

Pemilihan fase diam sesuai dgn polaritas

sampel. Sebagai contoh Carbowax 20M (PEG) yg bersifat polar dapat digunakan untuk pemisahan senyawa yg memiliki gugus hidroksi atau

polihidroksi.

Kriteria pemilihan fase diam:

1.Tidak boleh menguap pada suhu percobaan (titik didih tinggi)

2.Stabil pada pemanasan

3.Memiliki kelarutan yang cukup Contoh:

SE-30 (methyl silicone)  Non polar Carbowax 20M (PEG)  Polar

OV-17 (methyl phenyl silicone)  Semi polarAlmawati Situmorang 21

(22)

Kolom

Ada dua tipe utama kolom dalam kromatografi gas, yaitu:

1. Packed column, adalah tube panjang dan tipis berisi material padatan. Dengan panjang 1

sampai 4 meter dan diameter dalam lebih kurang 2,2 mm

2. Capillary GC Column, berisi polysiloxane,

polyethylene glycol, atau polyester polymers yang di lapiskan pada permukaan dalam kolom.

Umumnya mempunyai panjang 15 sampai 60 meter dengan diameter dalamnya 0,25 sampai

(23)

Kolom…..



Kolom biasanya dibuat dari baja tak berkarat dengan panjang antara 1 sampai 100 meter, dengan diameter internal sampai 4 mm.



Kolom digulung sehingga dapat disesuaikan dengan oven yang terkontrol secara termostatis.



Kolom dipadatkan dengan tanah diatomae, yang merupakan batu yang sangat berpori. Tanah ini dilapisis dengan cairan bertitik didih tinggi, biasanya polimer lilin.

23

(24)

Tipe Kolom

(25)

Tipe Kolom …..

25

(26)

Kolom & Oven Kolom

(27)

(28)

(29)

Temperatur kolom

Temperatur kolom dapat bervariasi antara 50

oC sampai 250 ^oC. Temperatur kolom lebih rendah daripada gerbang injeksi pada oven,

sehingga beberapa komponen campuran dapat berkondensasi pada awal kolom.

Dalam beberapa kasus, seperti yang anda akan lihat pada bagian bawah, kolom memulai pada temperatur rendah dan kemudian terus menerus menjadi lebih panas dibawah pengawasan komputer saat

analisis berlangsung.

29

(30)

Bagaimana pemisahan berlangsung pada kolom?

Ada tiga hal yang dapat berlangsung pada molekul tertentu dalam campuran yang diinjeksikan pada kolom:

 Molekul dapat berkondensasi pada fase diam.

 Molekul dapat larut dalam cairan pada permukaan fase diam

 Molekul dapat tetap pada fase gas

(31)

Bagaimana pemisahan ...



Senyawa yang mempunyai titik didih yang lebih tinggi dari temperatur kolom secara jelas cenderung akan berkondensasi pada bagian awal kolom.



Namun, beberapa bagian dari senyawa tersebut akan menguap kembali dengan dengan jalan yang sama seperti air yang menguap saat udara panas, meskipun temperatur dibawah 100

^o

C.



Peluangnya akan berkondensasi lebih sedikit selama berada di dalam kolom.

31

(32)

Bagaimana pemisahan ...

T=0

T=10’

T=20’

Injector

Injector DetectorDetector

Flow of Mobile Phase Flow of Mobile Phase

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

Detektor

Ada beberapa tipe detektor yang biasa digunakan:

 Detektor ionisasi nyala / Flame ionization detector

merupakan detektor yang umum digunakan

 Flame photometric detector

(39)

Detektor

Ada 5 jenis detektor yg biasa digunakan dalam GC:

1.Thermal Conductivity Detector (TCD)

Bersifat non destruktif, non selektif, batas terkecil

pendeteksian 10^-5 g/ml.

2.Flame Ionization Detector (FID) Bersifat destruktif, mendeteksi semua senyawa organik, batas terkecil pendeteksian 2 x 10^-11 g/ml.

TCD

FID

(40)

Detektor

3. Flame Photometric Detector (FPD)

Bersifat destruktif,

selektif thd seny. sulfur dan fosfor organik, batas terkecil pendeteksian 2 x 10^-12 g/ml.

4. Flame Thermionic Detector (FTD)

Bersifat destruktif,

selektif thd seny. nitrogen

FPD

(41)

Detektor

ECD 5. Electron Capture Detector

(ECD)

Bersifat destruktif, selektif terhadap senyawa dengan

sifat elektronegatif (mis:

halogen organik), batas terkecil pendeteksian 10^-13 g/ml.

(42)

Schematic of FID

(43)

(44)

Detektor ionisasi nyala/Flame ionization detector

Dalam mekanisme reaksi, pembakaran senyawa organik merupakan hal yang sangat kompleks. Selama proses,

sejumlah ion-ion dan elektron-elektron dihasilkan dalam nyala.

Kehadiran ion dan elektron dapat dideteksi.

Seluruh detektor ditutup dalam oven

(45)

Detektor ionisasi ...

Hal itu menghentikan kondensasi dalam detektor.

Flame ionization detector digunakan untuk menganalisa senyawa dengan gugus hydrocarbons (HC) seperti

pada methane (CH

₄

), ethane (C

₂

H

₆

), acetylene (C

2

H

2

) dll.

45

(46)

Penerjemahan hasil dari detektor

 Hasil akan direkam sebagai urutan puncak-puncak; setiap puncak

mewakili satu senyawa dalam

campuran yang melalui detektor.

 Area dibawah puncak sebanding dengan jumlah setiap senyawa

yang telah melewati detektor, dan area ini dapat dihitung secara

otomatis melalui komputer yang

(47)

(48)

Waktu retensi

Waktu yang digunakan oleh senyawa tertentu untuk bergerak melalui

kolom menuju ke detektor disebut sebagi waktu retensi.

Waktu ini diukur berdasarkan waktu dari saat sampel diinjeksikan pada titik dimana tampilan menunjukkan

tinggi puncak maksimum untuk

(49)

Setiap senyawa memiliki waktu retensi yang berbeda. Untuk senyawa tertentu, waktu

retensi sangat bervariasi dan bergantung pada:

1.Titik didih senyawa. Senyawa yang

mendidih pada temperatur yang lebih tinggi daripada temperatur kolom, akan

menghabiskan hampir seluruh waktunya untuk berkondensasi sebagai cairan pada awal kolom. Dengan demikian, titik didih

yang tinggi akan memiliki waktu retensi yang lama.

2.Kelarutan dalam fase cair. Senyawa yang lebih mudah larut dalam fase cair, akan

mempunyai waktu lebih singkat untuk

dibawa oleh gas pembawa. Kelarutan yang tinggi dalam fase cair berarti memiiki waktu

retensi yang lama. ₄₉

(50)

waktu retensi ...

3. Temperatur kolom. Temperatur tinggi menyebakan

pergerakan molekul-molekul dalam fase gas; baik karena molekul-molekul lebih mudah menguap, atau karena

energi

atraksi yang tinggi cairan dan oleh karena itu tidak lama tertambatkan. Temperatur kolom yang tinggi

mempersingkat

waktu retensi untuk segala sesuatunya di dalam kolom.

Semakin rendah temperatur kolom semakin baik pemisahan yang akan anda dapatkan, tetapi akan memakan waktu yang lama untuk mendapatkan

(51)

Semakin rendah temperatur kolom semakin baik pemisahan yang akan anda dapatkan, tetapi akan memakan waktu yang lama

untuk mendapatkan senyawa karena

kondensasi yang lama pada bagian awal kolom!

Dengan kata lain, menggunakan temperatur tinggi, segala sesuatunya akan melalui

kolom lebih cepat, tetapi pemisahannya kurang baik.

Jika segala sesuatunya melalui kolom dalam waktu yang sangat singkat, tidak akan

terdapat jarak antara puncak-puncak dalam kromatogram.

51

(52)

Pada analisa dengan GC dimulai dengan kolom dengan suhu yang rendah kemudian perlahan- lahan secara teratur temperaturnya dinaikkan.

Pada awalnya, senyawa yang menghabiskan lebih banyak waktunya dalam fase gas akan

melalui kolom secara cepat dan dapat dideteksi.

Dengan adanya sedikit pertambahan temperatur akan memperjelas pencampuran senyawa.

Peningkatan temperatur masih dapat

lebih`pencampuran` molekul-molekul fase diam melalui kolom.

(53)

Keuntungan Kromatografi Gas, antara lain:

1.

Aliran fase gerak gas kecepatannya dapat dikontrol

2.

Pencampuran uap sampel kedalam aliran fase mobil mudah

3.

Pemisahan fisik di dalam kolom, jenis, panjang dan temperaturnya dapat diatur

4.

Banyak macam detektor yang dapat dipakai

5.

Dapat digabungkan dengan instrumen lain

53

(54)

(55)

Terima kasih

55