136153178 kromatografi gas

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANALITIK INSTRUMEN

PENENTUAN BEBERAPA KOMPONEN DALAM SAMPEL PERTAMAX PLUS DENGAN MENGGUNAKAN METODE KROMATOGRAFI GAS (GC)Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Praktikum

Kimia Analitik Instrumen

Dosen Pembimbing:

Drs. Hokcu Suhanda, MsiDisusun oleh:

Kelompok 15

Lasliana Harahap (0900589)

Ahmad Mulkani (0900651)

Mahyar Diani

(0900655)

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

BANDUNG2012

Tanggal Praktikum: 26 Maret 2012PENENTUAN BEBERAPA KOMPONEN DALAM SAMPEL PERTAMAX PLUS DENGAN MENGGUNAKAN METODE KROMATOGRAFI GAS (GC)A. Tujuan Praktikum

Menentukan beberapa komponen dalam sampel pertamax plus dengan metode kromatografi gas (GC).

B. Tinjauan PustakaKromatografi adalah suatu teknik pemisahan komponen komponen dalam suatu campuran berdasarkan perbedaan distribusi komponen komponen ke dalam 2 fasa, yaitu fasa gerak berupa gas dan fasa diam dapat berupa cairan atau pun padatan. Fasa diam akan menahan komponen campuran sedangkan fasa gerak akan melarutkan komponen campuran. Perbedaan distribusi ini disebabkan oleh adanya perbedaan interaksi antara komponen-komponen dalam suatu campuran dengan fasa diam dan fasa geraknya. Interaksi ini adalah adsorbsi, partisi, penukar ion dan gel permiasi. Komponen yang interaksi dengan fasa diamnya lebih kuat dibanding dengan fasa geraknya maka komponen itu akan tertahan lebih lama di dalam fasa diam, begitupun sebaliknya.Berdasarkan fasa diamnya, kromatografi gas dibagi menjadi dua bagian yaitu :

1. Gas Liquid Chromatography (GLC), fasa diamnya berwujud cair. Cairan tersebut merupakan cairan yang tidak mudah menguap yang melekat pada padatan pendukung yang inert berupa butiran halus. Prinsip pemisahannya perbedaan partisi komponen-komponen dari suatu sampel di antara fasa diam dan fasa gerak.

2. Gas Solid Chromatography (GSC), fasa diamnya berwujud padat. Padatan yang digunakan misalnya karbon, zeolit dan silika gel. Prinsip pemisahannya berdasarkan adsorpsi terhadap fasa diam.

Kromatografi gas merupakan salah satu teknik kromatografi yang bisa digunakan untuk memisahkan senyawa-senyawa organik. Senyawa-senyawa tersebut harus mudah menguap dan stabil pada temperatur pengujian, utamanya 50oC-300oC. Senyawa yang sukar menguap atau tidak stabil juga dapat diukur, tetapi harus melalui proses derivatisasi terlebih dahulu yaitu merupakan proses kimiawi untuk mengubah suatu senyawa menjadi senyawa lain yang mempunyai sifat-sifat yang sesuai untuk dilakukan analisis menggunakan kromatografi gas (menjadi lebih mudah menguap). Selain pemisahan, kromatografi gas juga dapat melakukan pengukuran kadar komponen-komponen dalam sampel. (Tim Kimia Analitik Instrumen. 2011 : 22)Mekanisme kerja kromatografi gas adalah sebagai berikut: gas bertekanan tinggi dialirkan ke dalam kolom yang berisi fasa diam, kemudian cuplikan diinjeksikan ke dalam aliran gas dan ikut terbawa oleh gas ke dalam kolom. Di dalam kolom akan terjadi proses pemisahan cuplikan menjadi komponen-komponen penyusunnya. Komponen-komponen tersebut satu per satu akan keluar kolom dan mencapai detektor yang diletakkan di ujung akhir kolom. Hasil pendeteksian direkam oleh rekorder dan dikenal sebagai kromatogram. Jumlah peak pada kromatogram menyatakan jumlah komponen yang terdapat dalam cuplikan dan kuantitas suatu komponen ditentukan berdasarkan luas peaknya. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar berikut.

Gambar. Diagram Kromatografi GasKomponen-komponen utama dalam instrumentasi kromatografi gas terdiri dari:1. Gas Pembawa (carrier gas)Gas pembawa berfungsi sebagai fasa gerak yang membawa sampel bergerak melalui kolom. Gas pembawa harus bersifat inert artinya gas ini tidak bereaksi dengan cuplikan ataupun fasa diamnya. Gas ini disimpan dalam silinder baja bertekanan tinggi sehingga gas ini akan mengalir cepat dengan sendirinya. Karena aliran gas yang cepat inilah maka pemisahan dengan kromatografi gas berlangsung hanya dalam beberapa menit saja.

Gas pembawa yang biasa digunakan adalah gas argon, helium, hidrogen dan nitrogen. Gas nitrogen memerlukan kecepatan alir yang lambat (10 cm/detik) untuk mencapai efisiensi yang optimum dengan HETP (High Eficiency Theoretical Plate) minimum. Sementara hidrogen dan helium dapat dialirkan lebih cepat untuk mencapai efisiensi optimumnya, 35 cm/detik untuk gas hidrogen dan 25 cm/detik untuk helium. Dengan kenaikan laju alir, kinerja hidrogen berkurang sedikit demi sedikit sedangkan kinerja nitrogen berkurang secara drastis.

Semakin cepat solut berkesetimbangan di antara fasa diam dan fasa gerak maka semakin kecil pula faktor transfer massa. Difusi solut yang cepat membantu mempercepat kesetimbangan di antara dua fasa tersebut, sehingga efisiensinya meningkat (HETP nya menurun). Pada kecepatan alir tinggi, solut berdifusi lebih cepat melalui hidrogen dan helium daripada melalui nitrogen. Hal inilah yang menyebabkan hidrogen dan helium memberikan resolusi yang lebih baik daripada nitrogen. Hidrogen memiliki efisiensi yang relatif stabil dengan adanya perubahan kecepatan alir. Namun, hidrogen mudah meledak jika terjadi kontak dengan udara. Biasanya, helium banyak digunakan sebagai penggantinya.

Kotoran yang terdapat dalam gas pembawa dapat merusak kolom secara perlahan karena fasa diam bereaksi dengan kotoran tersebut. Oleh karena itu, gas berkualitas tinggi harus digunakan untuk merawat kolom dari kerusakan. Untuk menghilangkan kotoran dalam gas pembawa, biasanya gas dialirkan melalui saringan yang disebut molecular seive untuk menghilangkan air dan hidrokarbon. Pemilihan gas pembawa biasanya disesuaikan dengan jenis detektor. Di bawah ini adalah beberapa jenis gas pembawa yang sesuai untuk detektor-detektor tertentu.Gas PembawaJenis Detektor

TCDFIDECDFPD

Helium++--

Hidrogen+---

Nitrogen++++

Argon--+-

Keterangan: (+) : sesuai, (-): tidak sesuai

2. Sistem Injeksi SampelLubang injeksi didesain untuk memasukkan sampel secara cepat dan efisien. Desain yang populer terdiri atas saluran gelas yang kecil atau tabung logam yang dilengkapi dengan septum karet pada satu ujung untuk mengakomodasi injeksi dengan semprit (syringe). Karena gas pembawa mengalir melalui tabung, sejumlah volume cairan yang diinjeksikan (biasanya antara 0,1-3,0 L) akan segera diuapkan untuk selanjutnya dibawa menuju kolom. Berbagai macam ukuran syringe saat ini tersedia di pasaran, sehingga injeksi dapat berlangsung secara mudah dan akurat. Septum karet setelah dilakukan pemasukan sampel secara berulang, dapat diganti dengan mudah. Sistem pemasukan sampel (katup untuk mengambil sampel gas) dan untuk sampel padat juga tersedia di pasaran.

Pada dasarnya ada 4 jenis injektor pada kromatografi gas, yaitu:

a. Injeksi langsung (direct injection), yang mana sampel yang diinjeksikan akan diuapkan dalam injektor yang panas dan 100 % sampel masuk menuju kolom.b. Injeksi terpecah (split injection), yang mana sampel yang diinjeksikan diuapkan dalam injektor yang panas dan selanjutnya dilakukan pemecahan.c. Injeksi tanpa pemecahan (splitness injection), yang mana hampir semua sampel diuapkan dalam injektor yang panas dan dibawa ke dalam kolom karena katup pemecah ditutup; dand. Injeksi langsung ke kolom (on column injection), yang mana ujung syringe dimasukkan langsung ke dalam kolom. Teknik injeksi langsung ke dalam kolom digunakan untuk senyawa-senyawa yang mudah menguap, karena kalau penyuntikkannya melalui lubang suntik, dikhawatirkan akan terjadi peruraian senyawa tersebut karena suhu yang tinggi atau terjadi pirolisis.3. Kolom Kolom pada umumnya terbuat dari baja tahan karat atau terkadang dapat terbuat dari gelas. Kolom kaca digunakan bila untuk memisahkan cuplikan yang mengandung komponen yang dapat terurai jika kontak dengan logam. Diameter kolom yang digunakan biasanya 3 mm 6 mm dengan panjang antara 2-3 m. kolom dibentuk melingkar agar dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam oven (thermostat).

Kolom adalah tempat berlangsungnya proses pemisahan komponen yang terkandung dalam cuplikan. Di dalam kolom terdapat fasa diam yang dapat berupa cairan, wax, atau padatan. Fasa diam ini harus sukar menguap, memiliki tekanan uap rendah, titik didihnya tinggi (minimal 100oC di atas suhu operasi kolom) dan stabil secara kimia. Fasa diam ini melekat pada adsorben. Adsorben yang digunakan harus memiliki ukuran yang seragam dan cukup kuat agar tidak hancur saat dimasukkan ke dalam kolom. Adsorben biasanya terbuat dari celite yang berasal dari bahan diatomae. Cairan yang digunakan sebagai fasa diam di antaranya adalah hidrokarbon bertitik didih tinggi, silicone oils, waxes, ester polimer, eter dan amida.Pemilihan fasa diam juga harus disesuaikan dengan sampel yang akan dipisahkan. Untuk sampel yang bersifat polar sebaiknya digunakan fasa diam yang polar. Begitupun untuk sampel yang nonpolar, digunakan fasa diam yang nonpolar agar pemisahan dapat berlangsung lebih sempurna.Tabel. Struktur fasa diam dan sifatnyaStruktur Fasa DiamSifat

Rtx/MXT-1

100% dimethyl

polysiloxane

Stable to 360C

Polarity: non-polar

Uses: solvents, petroleum

products, pharmaceutical

samples, waxes

tx/MXT-1301,

Rtx/MXT-624

6% cyanopropylphenyl -

94%

dimethyl polysiloxane

Stable to 280C

Polarity: slightly polar

Uses: volatile compounds,

insecticides, residue

solvents in

pharmaceutical products

Rtx/MXT/XTI-5

5% diphenyl - 95%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 360C

Polarity: non-polar

Uses: flavors,

environmental

samples, aromatic

hydrocarbons

Rtx/MXT-35

35% diphenyl - 65%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 300C

Polarity: intermediately

polar

Uses: pesticides, Aroclors,

amines,

nitrogen containing

herbicides

Rtx/MXT-20

20% diphenyl - 80%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 310C

Polarity: slightly polar

Uses: volatile compounds,

alcohols

Rtx/MXT-50

50% phenyl - 50% methyl

Polysiloxane

Stable to 340C


polar

Uses: triglycerides,

phthalate

esters, steroids, phenols

Rtx/MXT-1701


86%

dimethyl polysiloxane

Stable to 280C


polar

Uses: pesticides, Aroclors,

alcohols, oxygenates

Rtx/MXT-200

trifluoropropylmethyl

polysiloxane

Stable to 360C

Polarity: selective for lone

pair

Electrons

Uses: environmental

samples,

solvents, Freons ,drugs,

ketones,

alcohols

Rtx/MXT-65TG

65% diphenyl - 35%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 370C


polar

Uses: triglycerides, rosin

acids,

free fatty acids

Rtx-2330

90% biscyanopropyl - 10%

cyanopropylphenyl

polysiloxane

Stable to 275C

Polarity: very polar

Uses: FAMEs, cis/trans

and dioxin

isomers, rosin acids

Stabilwax/MXT-WAX

CarbowaxR PEG

Stable to 250C

Polarity: polar

Uses: FAMEs, flavors,

acids,

amines, solvents, xylene

isomers

Rtx-225


50%

phenylmethyl polysiloxane

Stable to 260C

Polarity: polar

Uses: FAMEs,

carbohydrates

Ada dua tipe kolom yang biasa digunakan dalam kromatografi gas, yaitu kolom pak (packed column) dan kolom terbuka (open tubular column).

Kolom pak (packed column)Kolom pak terbuat dari stainless steel atau gelas Pyrex. Gelas Pyrex digunakan jika cuplikan yang akan dipisahkan bersifat labil secara termal. Diameter kolom pak berkisar antara 3 6 mm dengan panjang 1 5 m. Kolom diisi dengan zat padat halus sebagai zat pendukung dan fasa diam berupa zat cair kental yang melekat pada zat pendukung. Kolom pak dapat menampung jumlah cuplikan yang banyak sehingga disukai untuk tujuan preparatif.

Kolom yang terbuat dari stainless steel biasa dicuci dengan HCl terlarut, kemudian ditambah dengan air diikuti dengan methanol, aseton, metilen diklorida dan n-heksana. Proses pencucian ini untuk menghilangkan karat dan noda yang berasal dari agen pelumas yang digunakan saat membuat kolom. Kolom pak diisi dengan 5% polyethylene glycol adipate dengan efisiensi kolom sebesar 40,000 theoretical plates.

Gambar. Kolom Pak

Kolom terbuka (open tubular column)Kolom terbuka terbuat dari stainless steel atau quartz. Berdiameter antara 0,1 0,7 mm dengan panjang berkisar antara 15 - 100 m. Semakin panjang kolom maka akan efisiensinya semakin besar dan perbedaan waktu retensi antara komponen satu dengan komponen lain semakin besar dan akan meningkatkan selektivitas.

Gambar. Kolom terbuka

Penggunaan kolom terbuka memberikan resolusi yang lebih tinggi daripada kolom pak. Tidak seperti pada kolom pak, pada kolom terbuka fasa geraknya tidak mengalami hambatan ketika melewati kolom sehingga waktu analisis menggunakan kolom ini lebih singkat daripada jika menggunakan kolom pak.

Jenis-jenis kolom terbuka :

Wall Coated Open Tubular Column (WCOT)Fasa diamnya berupa cairan kental dilapiskan secara merata pada dinding dalam kolom. Support Coated Open Tubular Column (SCOT)Partikel zat pendukung (silica atau aluminium) ditempelkan pada dinding dalam kolom. Adsorben ini dilapisi oleh cairan kental sebagai fasa diam untuk meningkatkan luas permukaan yang nantinya akan memungkinkan untuk menampung volum cuplikan yang lebih banyak. Jenis ini cocok untuk memisahkan zat dengan konsentrasi yang sangat kecil. Kolom ini menghasilkan resolusi yang tinggi.

Porous Layer Open Tubular Column (PLOT)Partikel zat padat yang ditempelkan pada dinding kolom bertindak sebagai fasa diam.

Gambar. Jenis-jenis kolom terbuka

4. Oven (termostat)

Termostat (oven) adalah tempat penyimpanan kolom. Suhu kolom harus dikontrol. Temperatur kolom bervariasi antara 50oC 250oC. Suhu injektor lebih rendah dari suhu kolom dan suhu kolom lebih rendah daripada suhu detektor. Suhu kolom optimum bergantung pada titik didih cuplikan dan derajat pemisahan yang diinginkan. Operasi GC dapat dilakukan secara isotermal dan terprogram. Analisis yang dilakukan secara isotermal digunakan untuk memisahkan cuplikan yang komponen-komponen penyusunnya memiliki perbedaan titik didih yang dekat, sedangkan sistem terprogram digunakan untuk memisahkan cuplikan yang perbedaan titik didihnya jauh.Syarat oven yang baik adalah:

Cukup luas untuk pemasangan kolom

Suhu dapat dikontrol dengan mudah dan akurat

Respon suhu cepat dan akurat

Dapat terjadi pendinginan yang cepat pada akhir analsis

5. Detektor

Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detektor pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal elektronik detektor akan sangat berguna untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak.

Jenis-jenis detektor:

a. Detektor daya hantar panas (Thermal Conductivity Detector, TCD) Detektor jenis ini mengukur kemampuan zat dalam memindahkan panas dari daerah panas ke daerah dingin. Semakin besar daya hantar semakin cepat pula panas dipindahkan. Detektor ini terdiri dari filamen panas tungsten-rhenium yang ditempatkan pada aliran gas yang datang dari arah kolom kromatografi. Selama gas pembawa mengalir secara konstan maka tahanan akan konstan dan begitu pula sinyal yang dikeluarkannya. Ketika solut keluar dari kolom maka daya hantar aliran gas menjadi menurun sehingga kecepatan pendingin filamen oleh aliran gas berkurang secara proposional. Filament menjadi lebih panas, tahanan bertambah, dan perubahan keluaran sinyal teramati.

Gambar. Detektor daya hantar panasb. Detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector, FID)

Diagram detektor ionisasi nyala diperlihatkan dalam gambar dibawah. Solut yang keluar dari kolom dicampur H2 dan udara kemudian dibakar pada nyala dibagian dalam detektor. Atom karbon senyawa organik dapat menghasilkan radikal CH yang selanjutnya menghasilkan ion CHO+ dalam nyala hidrogen udara.CHO + O CHO+ + e- CHO+ yang dihasilkan dalam nyala bergerak ke katoda yang berada diatas nyala. Arus yang mengalir di antara anoda dan katoda diukur dan diterjemahkan sebgai sinyal pada rekorder. Detektor ini jauh lebih peka daripada detektor daya hantar panas. Kepekaan detektor ionisasi nyala akan lebih meningkatkan kalau N2 digunakan sebagai gas pembawa.

Gambar. Detektor ionisasi nyalac. Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector, ECD)

Detektor penangkap electron mengukur kehilangan sinyal ketika analit terelusi dari kolom kromatografi. Sebagai gas pembawa dapat digunakan N2 kering atau 5% metana dalam argon. Alternatif lain, menambahkan N2 bila H2 atau He digunakan sebagai gas pembawa. Gas nitrogen yang memasuki detektor diionisasikan oleh electron berenergi tinggi (sinar beta) yang diemisikan oleh radioaktif 63Ni atau 3H. Elektron yang terbentuk ditarik ke anoda dan menghasilkan sejumlah kecil arus. Bila molekul analit yang mempunyai afinitas elektron tinggi memasuki detektor maka sebagian electron ditangkap sehingga arus yang mengalir ke anoda berkurang.

Gambar. Detektor penangkap elektrond. Detektor fotometri nyala

Detektor fotometri nyala merupakan fotometer emisi optik yang berguna untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang mengandung fosfor atau belerang seperti pestisida dalam polutan udara. Solute yang terelusi memasuki nyala hidrogen udara seperti dalam detektor ionisasi nyala. Fosfor dan belerang tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi yang kemudian melepaskan energi dalam bentuk cahaya.

Gambar. Detektor fotometri nyala

e. Detektor nyala alkali

Detektor ini merupakan modifikasi detektor ionisasi nyala yang selektif peka terhadap fosfor atau fosfor dan nitrogen. Detektor ini penting sekali untuk analisis obat-obatan.

f. Detektor spektroskopi massa

Spectrometer massa disambungkan dengan keluaran kromatografi gas. Ketika gas solut memasuki spektrometer massa maka molekul senyawa organik ditembaki dengan elektron berenergi tinggi sehingga molekul tersebut pecah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Pecahan molekul terdeteksi berdasarkan massanya yang digambarkan sebagai spectra massa. Setiap komponen campuran yang telah terpisahkan dengan kromatografi gas akan tergambar dalam satu spectra massa.6. Rekorder dan Komputer

Rekorder berfungsi sebagai pencetak hasil percobaan pada lembaran kertas berupa kumpulan puncak, yang selanjutnya disebut sebagai kromatogram. Jumlah puncak dalam kromatogram menyatakan jumlah komponen penyusun campuran. Sedangkan luas puncak menyatakan kuantitas komponennya.

Waktu retensi (Tr) adalah waktu yang digunakan oleh komponen untuk bergerak sepanjang kolom menuju detektor. Waktu retensi sangat bervariasi dan bergantung pada titik didih senyawa, kelarutan dalam fasa cair dan temperatur kolom. Oleh karena itu, waktu retensi satu komponen berbeda dengan komponen lainnya (spesifik). Faktor yang mempengaruhi pemisahan adalah temperatur kolom, laju alir gas pembawa, pemilihan fasa diam dan panjang kolom.Komputer mempunyai beberapa fungsi antara lain:

Memfasilitasi setting parameter-parameter instrumen seperti: aliran fase gas, suhu oven dan pemrograman suhu, serta penyuntikan sampel secara otomatis. Menampilkan kromatogram dan informasi-informasi lain dengan menggunakan grafik berwarna. Merekam data kalibrasi, retensi, serta perhitungan-perhitungan dengan statistik Menyimpan data parameter analisis untuk analisis senyawa tertentuKromatografi gas dapat digunakan untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif. Analisis kualitatif hanya dilakukan untuk mengetahui komponen apa saja yang terdapat dalam sampel. Terdapat 3 cara dalam metode analisis kualitatif, yaitu:

1. Membandingkan waktu retensi sampel dengan waktu retensi standar

2. Cara ko-kromatografi atau spiking

Yaitu dengan menambahkan larutan standar ke dalam sampel. Pada metode ini selain membandingkan waktu retensi, juga membandingkan puncak antara sampel plus standar dengan tinggi puncak sampel saja. Jika terjadi peningkatan tinggi puncak pada kromatogram sampel plus standar, maka peningkatan tersebut sebanding dengan konsentrasi larutan standar.

3. Dengan cara spektrometri.

Cara ini biasanya menggunakan instrumen GC-MS, yaitu perpaduan antara instrumen GC dengan spektrometer massa (MS). Dengan tambahan MS, komponen-komponen sampel yang sudah berbentuk gas dapat diidentifikasi kembali berdasarkan perbandingan massa terhadap muatannya. Komponen-komponen sampel dalam bentuk gas tersebut diionisasi dan menghasilkan fragmen-fragmen. Setiap senyawa yang dipisahkan akan membentuk pola yang khas.Sementara itu, analisis kuantitatif dapat dilakukan dengan metode-metode berikut.

1. Metode Kalibrasi

Dilakukan dengan membuat larutan standar dengan berbagai konsentrasi.

2. Metode Standar Dalam

Dilakukan dengan penambahan standar dalam yang kuantitatifnya konstan ke volume tetap dari beberapa campuran sintetik yang mengandung komponen yang akan ditetapkan dengan kuantitas yang diketahui.

3. Metode Normalisasi Area

Area setiap peak yang muncul dihitung dan dikoreksi terhadap respon detektor untuk jenis senyawa yang berbeda. Konsentrasi analit ditentukan dengan membandingkan area suatu peak terhadap total area semua komponen.C. Alat dan Bahan Praktikum Alat

Alat Jumlah

Instrumen GC shimatzu 2010 dengan fasa diam didalam kolom berupa cairan bersifat non polar. 1 set

Botol Vial3 buah

Pipet seukuran 1 ml1 buah

Ball pipet1 buah

Gelas kimia 100 ml1 buah

Pipet tetes3 buah

Bahan

Bahan Jumlah

Heksana p.a0,7 ml

Toluena p.a0,7 ml

Xylena p.a0,7 ml

Pertamax plus1,5 ml

D. Sifat Fisik dan Kimia Bahan

Nama BahanSifat FisikaSifat Kimia

Heksana Massa molar : 86,18 g/mol : 0,6548 g/ml

titik didih: 68,95oC

titik leleh: -94,3oC

wujud: cairan tidak berwarna

kelarutan dalam air: 13 mg/L pada 20oC

viskositas: 0,294 cP rumus molekul: C6H14 mudah terbakar

berbahaya bagi lingkungan beracun

Toluena massa molar: 92,14 g/mol : 0,8669 g/ml

titik didih: 110,6oC

titik leleh: -93oC


kelarutan dalam air: 0,47 g/ L (20-25oC)

viskositas: 0,590 cP pada 20oC rumus molekul: C6H5CH3 Sangat mudah terbakar

Xylena Massa molar: 106,17 g/mol : 0,88 g/ml pada 20oC

titik didih: 138oC

titik leleh: -25oC


kelarutan dalam air: 0,18 g/L pada 20oC

viskositas: 0,81 mPa.s rumus molekul: C6H4 (CH3)2 mudah terbakar

Pertamax plus wujud : larutan berwarna merah bilangan oktan: 95 mudah menguap

komposisi pertamax plus: olefins atau alkana:

1-pentena

2-metil-2-butana

3-metil-2-pentena

2,4,4-trimetil-1-pentena

sikloalkana atau naptena

siklopentana metilsiklopentana

sikloheksana

1,2-dimetilsikloheksana

1,4-dimetilsikloheksana

Aromatis

Benzena

Toluena

Etilbenzena

m-xylena

propilbenzena

isopropilbenzena

E. Prosedur Kerja Praktikum1. Pembuatan larutan standar

Larutan standar yang dibuat adalah larutan yang mengandung heksana, toluena, dan xilena. Caranya adalah sebagai berikut :

a. Larutan standar hekasana, toluena dan xilena dipipet masing-masing sebanyak 0,7 ml dengan menggunakan pipet tetes.b. Larutan tersebut dipindahkan ke dalam botol vial.

c. Larutan dihomogenkan.

2. Penyiapan sampel pertamax plus dengan standara. Dipipet 1 ml larutan sampel pertamax plus dengan menggunakan pipet volumetric, lalu larutan tersebut dipindahkan ke dalam botol vial, yang akan digunakan untuk analisis sampel murni.b. Sampel + larutan standar dipipet sebanyak 1 ml untuk analisis sampel + larutan standar.3. Penyiapan Instrumen GC

Dilakukan pengesetan terhadap instrument Kromatografi Gas (GC). Tombol ON ditekan pada sakelar listrik. Diatur suhu kolom, suhu injector dan suhu detektor. Pompa dijalankan dan alat dibiarkan stabil selama 1 jam. Diset suhu injektor 150C. suhu detektor 250C, dan suhu kolom 40C dipertahankan selama 2 menit dan diprogram dengan kenaikan 8oC/menit sampai suhu 150oC. Digunakan detektor FID, jenis kolom DB-5 bersi polisiloksan, gas pembawa N2 dan gas pembakar H2 dan udara dengan tekanan sebesar 4-5 Bar. Alat kromatografi siap digunakan setelah semua parameter selesai diset.4. Pengukuran Dengan Instrumen GC

a. Syringe dibilas dengan larutan standar yang akan diukur.

b. Diambil sebanyak 0,5 L larutan standar yang mengandung campuran heksana, toluene dan xilena dengan syringe dan diinjeksikan dengan GC.c. Syringe dibilas kembali dengan sampel pertamax plus murni untuk pengukuran sampel.

d. Diambil 0,5 L sampel pertamax plus murni dengan syringe dan diinjeksikan pada GC.

e. Syringe dibilas dengan larutan sampel pertamax plus yang sudah ditambah larutan standar.

f. Diambil sebanyak 0,5 L sampel pertamax plus yang sudah ditambah larutan standar dengan syringe dan diinjeksikan pada GC.F. Hasil dan Analisi Data

Data Hasil Pengamatan

a. Tebel Data Pengamatan Larutan Standar

Peak noWaktu RetensiLuas AreaKomponen

11,89236188944Heksana

23,40753213516Toluena

45,07152213891Xylena

b. Tabel Data Pengamatan Larutan Sampel Pertamax Plus


71,8793866212Heksana

243,4629573375Toluena

304,97312332973Xylena

c. Tabel Data Pengamatan Larutan standar + Larutan Sampel Pertamax Plus


61,88427464527Heksana

173,38846220539Toluena

215,04343791589Xylena

Analisi DataPemisahan pada kromatografi gas didasarkan pada perbedaan kecepatan migrasi komponen-komponen suatu cuplikan di dalam kolom. Perbedaan migrasi ini terjadi karena perbedaan interaksi komponen-komponen tersebut dengan fasa diam dan fasa gerak. Fasa diamnya berupa cairan yang melekat pada zat pendukung (adsorben) yaitu pada kolom, sedangkan fasa geraknya berupa gas. Karena gas ini berfungsi membawa komponen-komponen sepanjang kolom hingga mencapai detektor, maka fasa gerak disebut juga sebagai gas pembawa (carrier gas). Pada percobaan ini, gas pembawa yang digunakan adalah nitrogen.Gas pembawa mengalir dengan cepat, oleh karena itu proses pemisahan hanya membutuhkan waktu beberapa menit saja. Inilah keuntungan pemisahan dengan menggunakan GC. Namun, tidak semua senyawa dapat dipisahkan dengan menggunakan metode kromatografi gas. Senyawa-senyawa yang dapat dipisahkan dengan menggunakan metode ini adalah senyawa yang memenuhi dua persyaratan berikut :1. Mudah menguap saat diinjeksikan2. Stabil pada suhu pengujian (50-300C) yakni tidak mengalami penguraian.Jika suatu senyawa pada saat diinjeksikan langsung mengalami perusakan, maka senyawa tersebut tidak dapat dipisahkan dengan metode ini.Percobaan ini bertujuan untuk menentukan komponen-komponen yang terkandung dalam sampel menggunakan instrumen GC (Gas Chromatography). Sampel yang digunakan adalah pertamax plus, yakni cairan berwarna merah yang sering digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Untuk proses analisisnya, digunakan pula larutan standar yang mengandung campuran heksana, toluena dan xilena.

Pada saat pengoperasian instrumen GC dengan teknik pemisahannya adalah dengan suhu terprogram, suhu injektor diset pada suhu 150C, detektor pada suhu 250C dan kolom diset suhu awalnya sebesar 40C dipertahankan selama 2 menit kemudian suhu dinaikkan sebesar 8C tiap menit hingga suhu mencapai 150C. Hal ini bertujuan agar semua komponen berubah menjadi gas dan keluar meninggalkan kolom. Sehingga tidak ada komponen yang masih berupa cairan dan tertinggal di dalam kolom. Cairan yang tertinggal dalam kolom akan mengotori kolom dan mempengaruhi hasil analisis. Sebelum dilakukan pengukuran, instrumen GC harus dibiarkan selama 1 jam agar aliran gas pembawa tetap sehingga kolom tidak akan cepat rusak.Teknik pemprograman suhu digunakan pada proses pemisahan karena memberikan hasil jauh lebih baik dari pada teknik isotermal. Biasanya teknik isotermal menghasilkan peak yang tumpang tindih pada kromatogram sehingga sulit dilakukan identifikasi. Sedangkan pada teknik terprogram komponen keluar dari kolom dengan jarak satu peak ke peak lain tidak terlalu jauh dan juga tidak terlalu berdekatan. Pada teknik terprogram ini, cuplikan yang masuk ke dalam kolom ketika belum mencapai titik didihnya akan berkondensasi menjadi cairan dan menjadi gas kemudian dibawa oleh fasa gerak menuju detector ketika mencapai titik didihnya. Solut yang bertitik didih rendah dan interaksinya lemah terhadap fasa diam akan keluar lebih dulu dari kolom dan menuju detector. Sebaliknya solut yang berinteraksi kuat dengan fasa diam akan keluar lebih lama dari dalam kolom. Oleh sebab itu, di dalam kolomlah komponen akan dipisahkan. Kolom yang digunakan bersifat non polar. Prinsip pengukurannya didasarkan pada respon cuplikan terhadap detector. Read out akan keluar sebagai kromatogram.Kromatografi gas dapat digunakan dalam analisis kualitatif maupun kuantitatif. Sesuai dengan tujuan percobaan ini yaitu menentukan beberapa komponen dalam sampel pertamax plus, dengan kata lain hanya akan dilakukan analisis kualitatif saja. Terdapat 3 metode analisis kualitatif dengan kromatografi gas (GC), yaitu:

Membandingkan waktu retensi sampel dengan waktu retensi standar. Metode ko-kromatografi, yaitu dengan cara menambahkan larutan standar ke dalam sampel.

Dengan GC-MS, yaitu pengukuran sampel dengan instrumen GC yang dikombinasikan dengan spektrometer massa (MS).Analisis kualitatif dengan metode pertama, yaitu membandingkan waktu retensi sampel dengan waktu retensi larutan standar. Dari kromatogram yang dihasilkan, terdapat 5 puncak/peak untuk larutan standar dan 46 peak untuk larutan sampel pertamax plus. Waktu retensi peak nomor 7, 24, dan 30 pada kromatogram sampel hampir sama dengan waktu retensi peak nomor 1,2, dan 4 pada kromatogram larutan standar. Maka komponen-komponen dengan peak nomor 7, 24, dan 30 pada kromatogram sampel adalah komponen-komponen yang sama terdapat dalam larutan standar. Berikut data waktu retensi masing-masing kromatogram.Kromatogram sampelPeak noWaktu Retensi

71,879

243,462

304,973

Kromatogram standar

Peak noWaktu Retensi

11,892

23,407

45,071

Komponen-komponen yang terdapat dalam larutan standar adalah heksana, toluena, dan xilena. Secara berturut-turut titik didih untuk heksana, tolena dan xilena adalah 68,95oC, 110,6oC, 138oC. Berdasarkan titik didih masing-masing komponen tersebut diketahui heksana memiliki titik didih paling rendah dan xilena memiliki titik didih yang paling tinggi. Komponen dengan titik didih yang rendah akan lebih cepat berubah menjadi gas dan lebih cepat pergeragakannya di dalam kolom. Karena pergerakannya yang cepat ini, maka waktu yang diperlukan komponen untuk melewati kolom dan terbaca detektor juga cepat. Hal ini menunjukkan detektor akan membaca waktu retensi masing-masing komponen sesuai dengan urutan kenaikan titik didihnya. Maka peak nomor 1 pada kromatogram larutan standar adalah komponen heksana, peak nomor 2 adalah toluena, dan peak nomor 3 adalah xilena.Selain ditinjau dari titik didih, kepolaran juga mempengaruhi komponen yang akan keluar dari kolom menuju detektor terlebih dahulu, yaitu berdasarkan interaksi solut-solut tersebut dengan fasa diam. Fasa diam bersifat non polar. Oleh sebab itu, solut yang memiliki sifat yang berbeda dengan fasa diam atau kepolarannya lebih besar, maka interaksinya akan lemah terhadap fasa diam dan akan keluar lebih dulu dari kolom menuju detector. Sebaliknya solut yang berinteraksi kuat dengan fasa diam akan tertahan dan keluar lebih lama dari dalam kolom. Berdasarkan kepolarannya, heksana lebih polar dibandingkan dengan toluena dan xilena. Dalam hal ini, terdapat tiga ukuran yang dapat menunjukkan kepolaran dari suatu pelarut yaitu :a. Momen dipolb. Konstanta dielektrikc. Kelarutannya dengan airMolekul dari pelarut dengan momen dipol yang besar dan konsanta dielektrik yang tinggi termasuk polar. Sedangkan molekul dari pelarut yang memilki momen dipol yang kecil dan konstanta dielektrik rendah diklasifikasikan sebagai nonpolar. Sedangkan secara operasional, pelarut yang larut dengan air termasuk polar, sedangkan pelarut yang tidak larut dalam air termasuk nonpolar.Dengan diketahuinya komponen-komponen larutan standar berdasarkan peaknya, maka komponen-komponen dalam sampel adalah: Peak nomor 7 : heksana

Peak nomor 24 : toluena

Peak nomor 30 : xilena

Analisis kualitatif metode yang kedua, yaitu dengan cara ko-kromatografi. Pada larutan sampel ditambahkan larutan standar dengan perbandingan keduanya 1:1. Metode ini selain membandingkan waktu retensi, juga membandingkan tinggi puncak/peak pada kromatogram pertamax plus + standar dengan tinggi peak pertamax plus saja. Jika tinggi pada pertamax plus + standar mengalami peningkatan dibandingkan tinggi peak kromatogram pertamax plus saja, maka komponen pada peak yang mengalami peningkatan tersebut sama dengan komponen yang terdapat dalam larutan standar. Dari kromatogram pertamax plus saja dihasilkan 46 peak dan dari kromatogram pertamax plus + standar dihasilkan 25 peak. Berdasarkan waktu retensi dan luas area peak masing-masing kromatogram, didapatkan peak yang hampir sama, yaitu:

sampel + standar sampel Peak noWaktu RetensiLuas Area

71,8793866212

243,4629573375

304,97312332973

Peak noWaktu RetensiLuas Area

61,88427464527

173,38846220539

215,04343791589

Maka pada larutan sampel + standar terdapat komponen heksana dengan peak nomor 6, toluena dengan peak nomor 17, dan xilena dengan peak nomor 21.Analisis kualitatif dengan metode ketiga, yaitu dengan menggunakan GC-MS. Instrumen GC-MS merupakan penggabungan antara instrumen kromatografi gas (GC) dan spektrometer massa (MS). Dengan adanya spektrometer massa (MS) dalam GC, instrumen dapat menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massanya (perbandingan massa terhadap muatannya). Setiap senyawa dapat terpecah dengan pola fragmentasi yang khas. Oleh karena itu, pengukuran dengan menggunakan GC-MS langsung mengukur sampel, tidak perlu menggunakan larutan standar. Karena setiap senyawa memiliki pola fragmentasi yang khas, maka sebenarnya dalam MS sudah tersimpan data pola fragmentasi senyawa-senyawa. MS akan memberikan beberapa kemungkinan senyawa yang pola fragmentasinya hampir sama dengan pola fragmentasi komponen-komponen dalam sampel yang dianalisis. Kemiripan pola fragmentasi senyawa dengan komponen sampel dapat dilihat dari nilai SI nya (similarity Index). Namun pada percobaan ini metode kualitatif yang ketiga tidak dilakukan karena instrumen GC tidak dilengkapi dengan Spektrokopi Massa (MS).G. KesimpulanDari hasil percobaan penentuan beberapa komponen dalam sampel pertamax plus yang telah dilakukan, berdasarkan analisis kualitatif kromatogram dengan metode waktu retensi, metode ko-kromatografi dan metode GC-MS, komponen yang terdapat dalam sampel pertamax plus adalah heksana, toluena dan xylena.

DAFTAR PUSTAKA

Hendayana, Sumar. (1994). Kmia Instrumen Edisi Kesatu. Semarang : IKIP Semarang Press.

Hendayana, Sumar. (2006). KIMIA PEMISAHAN Metode Kromatografi dan Elektroforensis Modern. Bandung : PT. Remaja Rosdakarya.

Tim Kimia Analitik Instrumen. (2010). Penuntun Praktikum Kimia Analitik Instrumen (KI-431). Bandung : Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI.

Underwood, A.L. & Day, R.A.(2002). Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi keenam. Jakarta: Erlangga.

Wiryawan, Adam. Dkk. (2007). Kimia Analitik. Malang :Departemen Pendidikan NasionalLAMPIRAN

1. Cara Pembuatan Larutan

Larutan standar hekasana, toluena dan xilena dipipet masing-masing sebanyak 0,7 ml dengan menggunakan pipet tetes.

Larutan tersebut dipindahkan ke dalam botol vial.

Larutan dihomogenkan.

2. Data Pengamatan

a. Pengamatan LarutanLarutan heksana p.a

: Larutan tidak berwarna

Larutan toluena p.a


Larutan xilena p.a


Larutan standar


Sampel pertamax plus : Larutan berwarna merah

b. Parameter Instrumen GC-MS Merk Alat GC : SHIMATZU 2010 Suhu injector : 150C Suhu detektor : 250oC Suhu kolom :40oC selama 2 menit diprogram dengan kenaikan 8oC/menit sampai 150oC Detektor : FID Gas pembawa :H2 + udara (kompresor)

Tekanan gas : 4-5 Bar Kolom : DB-5 Panjang = 30 m; diameter = 0.25 mm

Kecepatan alir : 2,7 mL/menit

Waktu : 15,75 menit

c. Cara Pengoperasian Alat Pastikan kabel penghubung listrik tersambung dengan benar.

Alirkan gas nitrogen, diikuti dengan mengalirkan gas hidrogen.

Hidupkan kompresor.

Hidupkan instrument GC dengan menekan tombol ON pada sakelar listrik.

Hidupkan komputer sebagai alat pemograman instrumentasi GC.

Tombol heat pada posisi ON.

Pilih N2 sebagai gas pembawa dengan laju alir 2,7 ml/menit.

Atur suhu injektor (150oC), suhu kolom (40oC dan diprogram dengan kenaikan 8oC permenit sampai 150oC) dan suhu detektor (250o C).

Pilih FID sebagai detektor.

Jalankan pompa, biarkan alat stabil selama waktu tertentu (sekitar 1 jam).

Lakukan injeksi sampel.

Tunggu hingga analisis selesai.

Untuk mengakhiri, dinginkan temperatur injector, kolom dan detektor pada GC monitor sampai temperatur ruangan (30oC).

Matikan perangkat alat dengan urutan : computer, GC, dan gas H2.d. Data Hasil Pengamatan

Tebel Data Pengamatan Larutan Standar


11,89236188944Heksana

23,40753213516Toluena

45,07152213891Xylena

Tabel Data Pengamatan Larutan Sampel Pertamax Plus


71,8793866212Heksana

243,4629573375Toluena

304,97312332973Xylena

Tabel Data Pengamatan Larutan standar + Larutan Sampel Pertamax Plus


61,88427464527Heksana

173,38846220539Toluena

215,04343791589Xylena

e. Dokumentasi Foto Praktikum Proses injeksi kolom yang digunakan pemipetan larutan yaitu kolom terbuka standar

136153178 kromatografi gas

Documents