37248973 kromatografi gas

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANALITIK INSTRUMEN

PENENTUAN KADAR XILENA DALAM SAMPEL PERTAMAX DENGAN METODE KROMATOGRAFI GAS

Disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah praktikum kimia analitik instrumen

Dosen : Wiji, M.Si.

Oleh :Kelompok 3

Aan Anih (0700538)Hendri Awaludin Hidayat (0700570)

Iis Rosliana (0700521)

LABORATORIUM KIMIA INSTRUMENJURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA2010

Tanggal Praktikum : 23 Oktober 2009

KROMATOGRAFI GAS

A. Tujuan Praktikum

Menentukan kadar xilena dalam sampel pertamax menggunakan

instrumentasi kromatografi gas (GC).

B. Tinjauan Pustaka

Kromatografi adalah suatu teknik pemisahan komponen-komponen

dalam suatu campuran berdasarkan perbedaan distribusi komponen-komponen

ke dalam 2 fasa, yaitu fasa gerak dan fasa diam. 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.

Prinsip kromatografi gas hampir sama dengan prinsip kromatografi

kolom. Terdapat tiga aspek yang membedakan antara keduanya, yaitu :

1. Pada kromatografi kolom, fasa geraknya adalah cairan dan

fasa diamnya dapat berupa zat cair atapun zat padat, sedangkan pada

kromatografi gas fasa geraknya adalah gas dan fasa diamnya adalah

adsorben padat.

2. Kelarutan komponen di fasa gerak hanya merupakan fungsi

dari tekanan uapnya saja.

3. Temperatur sistem dapat dikontrol.

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

(www.chromatography-online.org) :

Gambar 1.1 Diagram kromatografi gas

Komponen-Komponen Kromatografi Gas

1. Gas Pembawa

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 sedikir 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 kontrak dengan udara. Biasanya, helium banyak digunakan sebagai

penggantinya.

Kotoran yang terdapat dalam carrier gas dapat bereaksi dengan fasa

diam. Oleh karena itu, gas yang digunakan sebagai gas pembawa yang relatif

kecil sehingga tidak akan merusak kolom. Biasanya terdapat saringan

(molecular saeive) untuk menghilangkan kotoran yang berupa air dan

hidrokarbon dalam gas pembawa . Pemilihan gas pembawa biasanya

disesuaikan dengan jenis detektor.

2. Sistem Injeksi Sampel

Sampel dapat berupa gas atau cairan dengan syarat sampel harus

mudah menguap saat diinjeksikan dan stabil pada suhu operasional (50°-300°

C). Injektor berada dalam oven yang temperaturnya dapat dikontrol. Suhu

injektor biasanya 50° C di atas titik didih cuplikan. Jumlah cuplikan yang

diinjeksikan sekitar 5 µL. Tempat pemasukkan cuplikan cair pada kolom pak

biasanya terbuat dari tabung gelas di dalam blok logam panas. Injeksi sampel

menggunakan semprit kecil. Jarum semprit menembus lempengan karet tebal

disebut septum yang mana akan mengubah bentuknya kembali secara otomatis

ketika semprit ditarik keluar.(www.chem-is-try.org)

Untuk cuplikan berupa gas dapat dimasukkan dengan menggunakan

alat suntik gas (gas-tight syringe) atau kran gas (gas-sampling valve).

Alat pemasukan cuplikan untuk kolom terbuka dikelompokkan ke

dalam dua kategori yaitu injeksi split (split injection) dan injeksi splitless

(splitless injection). Injeksi split dimaksudkan untuk mengurangi volume

cuplikan yang masuk ke kolom. Cuplikan yang masuk biasanya hanya 0,1 %

hingga 10 % dari 0,1-2 µL, sementara sisanya dibuang.

Gambar 1.2 Sistem injeksi split

Sedangkan injeksi splitless lebih cocok digunakan untuk analisa renik.

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 dengan titik didih rendah. Fasa diam

ini harus sukar menguap, memiliki tekanan uap rendah, titik didihnya tinggi

(minimal 100º C 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. (The Techniques)

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 1: Struktur fasa diam dan sifatnya

Struktur Fasa Diam SifatRtx®/MXT®-1

100% dimethyl

polysiloxane

Stable to 360°C

Polarity: non-polar

Uses: solvents, petroleum

products, pharmaceutical

samples, waxestx®/MXT®-1301,

Rtx®/MXT®-624

6% cyanopropylphenyl -

94%

dimethyl polysiloxane

Stable to 280°C

Polarity: slightly polar

Uses: volatile compounds,

insecticides, residue

solvents in

pharmaceutical products

Rtx®/MXT®/XTI®-5

5% diphenyl - 95%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 360°C

Polarity: non-polar

Uses: flavors,

environmental

samples, aromatic

hydrocarbonsRtx®/MXT®-35

35% diphenyl - 65%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 300°C

Polarity: intermediately

polar

Uses: pesticides, Aroclors,

amines,

nitrogen containing

herbicidesRtx®/MXT®-20

20% diphenyl - 80%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 310°C

Polarity: slightly polar

Uses: volatile compounds,

alcohols

Rtx®/MXT®-50

50% phenyl - 50% methyl

Polysiloxane

Stable to 340°C


polar

Uses: triglycerides,

phthalate

esters, steroids, phenolsRtx®/MXT®-1701


86%

dimethyl polysiloxane

Stable to 280°C


polar

Uses: pesticides, Aroclors,

alcohols, oxygenatesRtx®/MXT®-200

trifluoropropylmethyl

polysiloxane

Stable to 360°C

Polarity: selective for lone

pair

Electrons

Uses: environmental

samples,

solvents, Freons ,drugs,

ketones,

alcohols

Rtx®/MXT®-65TG

65% diphenyl - 35%

dimethyl

Polysiloxane

Stable to 370°C


polar

Uses: triglycerides, rosin

acids,

free fatty acidsRtx®-2330

90% biscyanopropyl - 10%

cyanopropylphenyl

polysiloxane

Stable to 275°C

Polarity: very polar

Uses: FAMEs, cis/trans

and dioxin

isomers, rosin acidsStabilwax®/MXT®-WAX

Carbowax® PEG

Stable to 250°C

Polarity: polar

Uses: FAMEs, flavors,

acids,

amines, solvents, xylene

isomersRtx®-225


50%

phenylmethyl polysiloxane

Stable to 260°C

Polarity: polar

Uses: FAMEs,

carbohydrates

(www.resteek.com)

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 1.3 Kolom pak

(elchem.kaist.ac.kr)

• 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. 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 1.4 Jenis-jenis kolom terbuka

4. 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.

5. Detektor

Detektor berfungsi untuk mendeteksi komponen-komponen yang telah

terpisahkan yang mengalir bersama fasa gerak keluar kolom. Detektor dipilih

berdasarkan tingkat konsentrasi yang diukur dan sifat dasar komponen-

komponen yang akan dipisahkan.

Macam-macam detektor :

• Detektor Konduktifitas Termal ( Katherometer)

Detektor ini paling banyak digunakan untuk analisis mikrogram.

Detektor ini menggunakan serabut logam yang dipanaskan untuk mendeteksi

perubahan konduktivitas termal dari aliran gas pembawa. Dua pasang serabut

tersusun dalam rangkaian jembatan Wheatstone. Kedua serabut dalam ruas

yang berseberangan dan jembatan itu dilalui oleh gas pembawa murni,

sementara kedua serabut lain dilalui oleh efluen yang berasal dari kolom

kromatografi. Bila hanya gas pembawa yang melewati dua serabut tersebut,

maka jembatan akan seimbang. Namun bila ada komponen cuplikan dalam

gas pembawa maka jembatan akan tidak seimbang lagi. Jarak

ketidakseimbangan ini adalah ukuran dari konsentrasi komponen yang telah

terpisahkan.

Gambar 1.5 Detektor konduktifitas termal

• Detektor Pengionan Nyala (Foto Ionize Detektor)

Prinsip detektor ini adalah efluen yang keluar dari kolom dicampur

dengan hidrogen dan dibakar di udara dan menghasilkan radikal CH yang

selanjutnya menghasilkan ion CHO+ dalam nyala hidrogen udara. (kimia

pemisahan)

CHO + O → CHO+ + e-

CHO+ ini bergerak ke katoda di atas nyala. Arus yang mengalir di

antara katoda dan anoda diukur oleh detektor dan diterjemahkan sebagai

sinyal oleh rekorder. Detektor ini jauh lebih peka dibanding detektor

konduktivitas termal apalagi jika digunakan nitrogen sebagai gas pembawa.

Gambar 1.6 Detektor pengionan nyala

(hiq.linde-gas.com)

• Detektor Penangkapan Elektron (Electron Capture

Detector)

Detektor ini memanfaatkan fenomena rekombinasi yang didasarkan

pada penangkapan elektron oleh senyawa yang berafinitas terhadap elektron

bebas. Jadi, detektor ini mengukur berkurangnya arus listrik. Gas pembawa

yang dapat digunakan adalah nitrogen kering atau 5% metana dalam argon.

Dapat juga menambahkan nitrogen bila H2 atau He digunakan sebagai carrier

gas.

Detektor ini peka terhadap senyawa yang mengandung halogen,

karbonil terkonjugasi, nitro, nitril dan organologam. Akan tetapi, detektor ini

tidak peka terhadap hidrokarbon, alkohol dan keton.

Gambar 1.7 Detektor Penangkapan elektron

• Detektor Fotometri Nyala

Detektor ini merupakan fotometer emisi optik yang berfungsi untuk

mendeteksi senyawa-senyawa yang mengandung fosfor atau belerang seperti

pestisida dalam polutan udara. Solut yang telah terpisahkan dari campurannya

memasuki nyala hidrogen di udara. Fosfor dan belerang tereksitasi ke tingkat

energi yang lebih tinggi lalu melepaskan energi dalam bentuk cahaya. Cahaya

ini dapat diisolasi dengan filter dan dideteksi dengan tabung fotomultifier.

• Detektor Nyala Alkali

Detektor nyala alkali merupakan modifikasi dari FID yang selektif

terhadap fosfor dan nitrogen. Detektor ini digunakan dalam analisis obat-

obatan. Gas pembawa yang digunakan adalah nitrogen, hidrogen dan helium

untuk cuplikan yang mengandung fosfor. Nitrogen tidak dapat digunakan

untuk menganalisis cuplikan yang mengandung nitrogen.

Ion yang dihasilkan ketika unsur yang berkontak dengan gelas yang

mengandung Rb2SO4 pada ujung pembakar membentuk arus yang dapat

diukur.

Gambar 1.8 Detektor nyala alkali

• Detektor Spektroskopi Massa

Spektrometer massa disambungkan dengan keluaran GC. Ketika gas

solut memasuki spektrometer massa maka molekul senyawa organik

ditembaki dengan elektron berenergi tinggi. Molekul tersebut pecah menjadi

molekul-molekul yang lebih kecil dan terdeteksi berdasarkan massanya yang

digambarkan sebagai spektra massa.

6. Rekorder

Rekorder berfungsi sebagai pencetak hasil percobaan pada lembaran

kertas berupa kumpulan puncak, yang selanjutnya disebut sebagai

kromatogram.

Seperti telah diberitahukan di awal, 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.

Kromatografi gas selain berfungsi dalam pemisahan, juga berfungsi

dalam analisa baik kualitatif maupun kuantitatif. Analisa kualitatif dapat

dilakukan dengan menambahkan komponen murni yang sama dengan

komponen yang diduga terkandung dalam cuplikan yang dianalisa. Sedangkan

analisa kuantitatif dapat dilakukan dengan menggunakan tiga metode berikut.

1. Metode Kalibrasi

Metode ini dilakukan dengan membuat larutan standar dengan

berbagai konsentrasi dan mengukurnya dengan kromatografi gas. Dari

pengukuran tersebut dihasilkan kromatogram untuk setiap larutan standar.

Dari kromatogram-kromatogram tersebut kemudian dibuat kurva linear antara

konsentrasi larutan dengan tinggi puncak/luas puncak. Sumber kesalahan pada

metode ini adalah volum cuplikan dan laju injeksi.

2. Metode Standar Dalam

Metode ini berfungsi untuk menghilangkan pengaruh yang timbul dari

variasi seperti laju pengemban, temperatur kolom dan detektor. Persyaratan

untuk standar yang efektif adalah :

1. harus menghasilkan peak yang terpisah semuanya,

tetapi harus terelusi dengan komponen-komponen yang akan diukur.

2. tinggi atau luas peak harus kira-kira sama dengan

tinggi atau luas peak dari komponen yang akan diukur.

3. secara kimiawi harus serupa dengan contoh, tetapi

tidak terdapat dalam contoh aslinya.

Prosedur :

1. penambahan standar dalam yang kuantitatifnya

konstan ke volum tetap dari beberapa campuran sintetik yang mengandung

komponen yang akan ditetapkan dengan kuantitas yang diketahui yang

diubah-ubah.

2. campuran tersebut dianalisis dengan GC dan dibuat

kurva kalibrasi dari persen komponen dalam sampel versus angka banding

luas peak komponen/luas peak standar.

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. (duniakimia.com)

C. Alat dan Bahan Praktikum

• Alat

1. Perangkat GC 1 set

2. Labu ukur 5 mL 6 buah

3. Ball pipet 1 buah

4. Pipet tetes 3 buah

5. Gelas kimia 100 mL 1 buah

6. Pipet seukuran 1 mL 1 buah

7. Pipet seukuran 5 mL 1 buah

• Bahan

1. Xilena p.a

2. Toluene p.a

3. Heksana p.a

4. Sampel pertamax

D. Prosedur Kerja Praktikum

1. Pembuatan deret larutan standar

Larutan standar yang dibuat adalah larutan yang mengandung xilena

dengan konsentrasi 5%, 10%, 15%, 20%, 25% dan 30%. Untuk membuat

larutan standar dengan konsentrasi 5%, caranya adalah sebagai berikut :

1. larutan xilena p.a dipipet sebanyak 0,25 ml dengan menggunakan

pipet volumetric.

2. larutan tersebut dipindahkan ke dalam labu ukur 5 ml.

3. ke dalam larutan ditambah toluena p.a sebanyak 0,15 ml dan

diencerkan dengan heksana p.a kemudian ditanda batasi.

4. larutan dihomogenkan.

Untuk larutan standar yang lain dapat dibuat dengan mengulangi langkah

1-4, hanya saja volum xilena yang dipipet berbeda-beda. Untuk larutan

standar konsentrasi 10%, 15%, 20%, 25% dan 30% volum xilena yang

dipipet berturut-turut sebanyak 0,5 ml ; 0,75 ml ; 1,0 ml ; 1,25 ml; 1,50 ml.

2. Penyiapan sampel pertamax dengan standar

internal

Untuk analisa kualitatif akan keberadaan xilena dalam sampel digunakan

metode adisi standar internal. Caranya adalah dengan menambahkan 25 %

xilena sebanyak 1 ml ke dalam 3 ml sampel pertamax murni.

3. Penyiapan instrument GC

1. pastikan kabel penghubung listrik

tersambung dengan benar.

2. alirkan gas nitrogen, diikuti

dengan mengalirkan gas hidrogen.

3. hidupkan kompresor.

4. hidupkan instrument GC dengan

menekan tombol “ON” pada sakelar listrik.

5. hidupkan komputer sebagai alat

pemograman instrumentasi GC.

6. tombol heat pada posisi “ON”.

7. pilih N2 sebagai gas pembawa

dengan laju alir 1 ml/menit.

8. atur suhu injektor (150ºC), suhu

kolom (70 ºC dan deprogram dengan kenaikan 10 ºC permenit sampai

150 ºC) dan suhu detektor (200 ºC).

9. pilih FID sebagai detektor.

10. jalankan pompa, biarkan alat

stabil selama waktu tertentu (sekitar 1 jam).

4. Pengukuran dengan instrumen GC

Untuk analisa kuantitatif kandungan xilena dalam sampel dapat

menggunakan metode kalibrasi, caranya dengan melakukan pengukuran

terhadap deret larutan standar seperti berikut :

1. syringe yang akan

digunakan dibilas dengan metanol sebanyak 5 kali, kemudian dibilas

lagi dengan larutan standar yang akan diukur sebanyak 3 kali.

2. ambil sebanyak

0,5-1,0 µL larutan standar 5% dengan syringe dan injeksikan pada GC.

3. kemudian syringe

dibilas lagi dengan larutan standar 10% sebanyak 3 kali.

4. ambil sebanyak

0,5-1,0 µL larutan standar 10% dengan syringe dan injeksikan pada

GC.

5. ulangi untuk

larutan standar yang lain, dengan catatan pengukuran dimulai dari

larutan dengan konsentrasi terendah dan sebelum digunakan untuk

menginjeksikan larutan, syringe harus dibilas dengan larutan yang

akan diuji tersebut sebanyak 3 kali, setelah itu dapat diinjeksikan ke

instrumen GC.

Sedangkan untuk analisa kualitatif dengan metode adisi standar internal,

pertamax murni, pertamax yang telah ditambah standar internal (xilena)

dan sampel diukur dengan instrumen GC. Caranya adalah sebagai berikut:

1. syringe yang

akan digunakan dibilas dengan metanol sebanyak 5 kali, kemudian

dibilas lagi dengan pertamax murni sebanyak 3 kali.

2. ambil sebanyak 0,5-1,0 µL pertamax murni dengan syringe

dan injeksikan pada GC.

3. kemudian dibilas lagi dengan pertamax yang telah

ditambah xilena sebanyak 3 kali.

4. ambil sebanyak 0,5-1,0 µL pertamax yang telah ditambah

xilena dengan syringe dan injeksikan pada GC.

5. kemudian dibilas lagi dengan sampel sebanyak 3 kali.

6. ambil sebanyak 0,5-1,0 µL sampel dengan syringe dan

injeksikan pada GC.

Setelah semua pengukuran selesai, syringe dibilas lagi dengan methanol.

E. Hasil dan Analisis Data

• Pembuatan Larutan Standar

% xilena tinggi xilena tinggi toluena rasio xilena/toluena5 18,840 30,638 0.61492264510 44,791 32,358 1.38423264715 55,054 27,501 2.0018908420 61,388 24,965 2.45896254825 85,978 29,511 2.91342211430 94,808 25,639 3.697804127

% xilena area xilena area toluena rasio xilena/toluena5 100,845 81,619 1.23555789710 230,164 88,859 2.5902159615 294,205 73,074 4.02612420320 323,099 65,427 4.93831292925 456,729 82,504 5.53584068730 563,947 77,958 7.233984966

% xilena Tr (menit)5 3,15010 3,13315 3,15020 3,16725 3,18330 3,183

Tr rata-rata : 161,36

966,18 = menit

Kurva Kalibrasi setelah Penghilangan Beberapa Data

% xilena tinggi xilena tinggi toluena rasio xilena/toluena5 18.840 30.638 0.61492264520 61.388 24.965 2.45896254830 94.808 25.639 3.697804127

Kurva Kalibrasi setelah Penghilangan Beberapa Data

% xilena area xilena area toluena rasio xilena/toluena5 100.845 81.619 1.23555789720 323.099 65.427 4.93831292930 563.947 77.958 7.233984966

• Pengukuran Sampel Pertamax

Tinggi xilena dalam sampel : 94,855

Tinggi toluena dalam sampel : 59,563

Rasio tinggi xilena/toluene : 5925,1563,59

855,94 =

• Pembahasan

Pemisahan 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), 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 diinjeksikan

2. stabil pada suhu pengujian (50-300°C) yakni tidak

mengalami penguraian atau pembentukan menjadi senyawa lain.

Jika suatu senyawa pada saat diinjeksikan langsung mengalami

perusakan, maka senyawa tersebut tidak dapat dipisahkan dengan metode ini.

Kolom yang digunakan pada kromatografi gas terdapat dua jenis, yaitu

kolom pak dan kolom terbuka. Kolom terbuka disebut juga sebagai kolom

kapiler karena diameter dalam kolomnya sangat kecil, berkisar antara 0,1-0,7

mm. Pada percobaan ini, kolom yang digunakan adalah kolom kapiler

berdiameter sebesar 0,25 mm dengan DB-1 yaitu polyxiloxan sebagai fasa

diam. Kolom kapiler ini diposisikan melingkar sehingga dapat masuk ke

dalam oven.

Seperti yang telah dikemukakan di atas, gas pembawa yang digunakan

adalah nitrogen dengan kemurnian sebesar 99,995 % , sedangkan hidrogen

dan oksigen berperan sebagai gas pembakar. Detektor yang digunakan adalah

FID. Seperti yang telah kita ketahui, FID lebih peka dibandingkan dengan

detektor konduktifitas termal apalagi jika digunakan nitrogen sebagai gas

pembawa.

Terdapat dua metode pemisahan pada kromatografi gas,yaitu metode

isotermal dan metode terprogram. Metode isotermal digunakan untuk

memisahkan cuplikan yang perbedaan titik didih antara komponen satu

dengan komponen yang lainnya dekat satu sama lain. Sedangkan metode

terprogram digunakan untuk memisahkan komponen yang perbedaan titik

didih komponen-komponennya jauh. Metode terprogram memberikan hasil

jauh lebih baik dibanding metode isotermal.

Pada percobaan ini ditentukan kadar xilena dalam sampel dan

pemisahannya dengan metode terprogram. Sampel yang digunakan adalah

pertamax. Suhu injektor diset pada suhu 150°C, detektor pada suhu 200°C dan

kolom diset suhu awalnya sebesar 70°C dipertahankan selama 10 menit

kemudian suhu dinaikkan sebesar 10°C tiap menit hingga suhu mencapai

150°C. 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.

Selain berfungsi dalam pemisahan, kromatografi gas juga dapat

digunakan dalam analisa, baik analisa kualitatif maupun kuantitatif. Analisa

kualitatif dilakukan dengan menambahkan standar internal ke dalam sampel

yang akan dianalisa. Standar internal yang digunakan adalah xilena. Standar

internal digunakan sebagai pembanding untuk menentukan apakah suat zat

terkandung dalam suatu cuplikan atau tidak. Caranya adalah dengan

membandingkan kromatogram hasil analisa pertamax murni dengan

kromatogram hasil analisa yang telah ditambah dengan standar internal

(xilena). Jika pada kromatogram pertamax yang telah ditambah xilena ada

peak yang melebar yang memiliki waktu retensi yang sama dengan peak yang

ada di kromatogram pertamax murni, maka peak tersebut dapat disimpulkan

adalah peak milik xilena. Bila ke dalam sampel juga ditambahkan xilena, lalu

ada peak yang melebar dengan waktu retensi yang sama dengan peak xilena

pada kromatogram pertamax murni dan kromatogram pertamax yang telah

ditambah xilena, maka dapat disimpulkan bahwa sampel tersebut mengandung

xilena.

Dari kromatogram larutan standar dapat dilihat terdapat 4 puncak. 3

puncak pertama dimiliki berturut-turut oleh heksana, toluene dan xilena. Hal

ini dikarenakan titk didih heksana < toluena < xilena. Komponen yang

memiliki titik didih lebih rendah akan lebih mudah menguap menjadi gas dan

pergerakannya lebih cepat di dalam kolom dibandingkan dengan komponen

lain dengan titik didih yang lebih tinggi untuk mencapai detektor. Sedangkan

puncak terakhir adalah puncak milik udara yang terkandung dalam cuplikan

saat diinjeksikan.

Puncak ketiga diduga adalah xilena, dengan waktu retensi (Tr) rata-

rata dari setiap larutan standar sebesar 3,161. Maka pada sampel, peak dengan

waktu retensi sebesar 3,200 dapat disimpulkan sebagai peak milik xilena. Hal

ini diperkuat dengan data dari metode penambahan standar internal bahwa

peak tersebut pada sampel yang ditambah standar internal lebih luas areanya

( area 563.947 dengan tinggi 94.808 ) dibanding dengan peak yang terdapat

pada kromatogram pertamax murni ( area 189.223 dengan tinggi 29.237 )

dengan waktu retensi 3,167.

Untuk analisa kulitatif dapat dilakukan dengan membuat kurva %

xilena vs tinggi xilena, % xilena vs rasio tinggi xilena/toluene, % xilena vs

area xilena dan % xilena vs rasio area xilena/toluene seperti di bawah ini.

% xilena vs tinggi xilena

y = 2.9128x + 9.1697R2 = 0.9671

0204060

80100120

0 10 20 30 40

% xilena

tin

gg

i xile

na

tinggi xilena

Linear (tinggi xilena)

% xilena vs rasio tinggi xilena/toluena

y = 0.1169x + 0.1326R2 = 0.991

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10 20 30 40

% xilena

rasi

o t

ing

gi

rasio xilena/toluena

Linear (rasioxilena/toluena)

% xilena vs area xilena

y = 17.281x + 25.755R2 = 0.9708

0100

200300

400500

600

0 10 20 30 40

% xilena

area

xile

na

area xilena

Linear (area xilena)

% xilena vs rasio area xilena/toluena

y = 0.2271x + 0.2859R2 = 0.9843

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40

% xilena

rasi

o a

rea

xile

na/

tolu

ena



Seperti yang telah kita ketahui bahwa regresi yang dapat diterima

sebagai data yang akurat dari pengukuran secara instrumentasi adalah data

dengan regresi minimal sebesar 0,990 maka dapat kita katakana bahwa data di

atas belum cukup akurat. Selain itu, dari posisi titik-titik yang ada yang tidak

terletak pada satu garis lurus menyatakan bahwa presisi(keberulangan) data

tersebut kurang baik. Data yang dapat diterima adalah data dengan akurasi dan

presisi yang baik. Untuk mendapat data dengan presisi dan akurasi yang baik

maka beberapa data dihilangkan. Kurva yang dihasilkan adalah sebagai

berikut :

% xilena vs tinggi xilena

y = 3.0228x + 2.9281R2 = 0.9979

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40

% xilena

tin

gg

i xile

na

tinggi xilena

Linear (tinggi xilena)

% xilena vs rasio tinggi xilena/toluena

y = 0.1233x - 0.003R2 = 1

00.5

11.5

22.5

33.5

4

0 10 20 30 40

% xilena

rasi

o t

ing

gi x

ilen

a/to

luen

arasio xilena/toluena


% xilena vs area xilena

y = 18.231x - 4.9455R2 = 0.981

0.000

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

0 10 20 30 40

% xilena

area

xile

na

area xilena

Linear (area xilena)

% xilena rasio area xilena/toluena

y = 0.2405x + 0.0604R2 = 0.9996

0

2

4

6

8

0 10 20 30 40

% xilena

rasi

o a

rea

xile

na/

tolu

ena



Linearitas terbaik didapat dari kurva % xilena vs rasio tinggi

xilena/toluene yang telah dihilangkan beberapa datanya dengan regresi sebesar

1. Persamaan garis yang didapat yaitu :

y = 0,1233 x – 0,003 (1)

x menyatakan persen xilena dalam sampel dan y menyatakan rasio

tinggi xilena/toluene dalam sampel.

Tinggi puncak xilena pada kromatogram sampel adalah 94,855 dan

tinggi toluene adalah 59,563. Maka rasio tinggi xilena/toluene adalah 1,5925.

Ini merupakan harga y. Dengan memasukkan harga y ke dalam persamaan (1)

maka didapat harga x (% xilena dalam sampel) sebesar 12,93998 %. Maka

kandungan xilena dalam sampel ditetapkan sebesar 12,93998 %.

F. Kesimpulan

1. penentuan keberadaan xilena dalam sampel dapat dilakukan

dengan menggunakan metode penambahan standar internal.

2. sampel mengandung xilena dengan waktu retensi xilena

sebesar 3,200.

3. kadar xilena dalam sampel dapat diketahui dengan membuat

kurva % xilena vs rasio tinggi xilena/toluena dan mencari persamaan

garisnya.

4. kandungan xilena dalam sampel sebesar 12,93998 %.

DAFTAR PUSTAKA

Basset, J dkk. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik.

Jakarta: Buku Kedokteran EGC.

Hendayana, Sumar dkk. 1994. Kimia Analitik Instrumen. Semarang: IKIP

Semarang Press.

Hendayana, Sumar. 2006. Kimia Pemisahan. Bandung: PT. Remaja Rosda Karya.

Pavia, Donald el. 1976. Organic Laboratory Techniques. Philadelphia: W.B

Saunders Company

www.chem-is-try.org

www.chromatography-online.org

http://www.chem-is-try.org/

www.duniakimia.com

www.elchem.kaist.ac.kr

www.hiq.linde-gas.com

www.restek.com

LAMPIRAN

1. Pembuatan

Larutan Standar

• Volum

xilena untuk larutan standar 5 % :

ml 0,25 % 100

ml 5 % 5V xilena =×=

• Volum


ml 0,50 % 100


• Volum


ml 0,75 % 100


• Volum


ml 1,00 % 100


• Volum


ml 1,25 % 100


• Volum


ml 1,50 % 100


• Volum

toluena yang ditambahkan untuk tiap larutan standar :

ml 0,15 % 100

ml 5 % 3Vtoluena =×=

2. Penentuan

Konsentrasi Xilena dalam Sampel

1,5925y =

0,003 - x 0,1233y =

0,1233

0,003 1,5925 +=x

12,93998=x

37248973 kromatografi gas

Documents