gc/ms

Pemicu 5: Kromatografi Gas

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kromatografi gas (GC) merupakan salah satu teknik spektroskopi yang

menggunakan prinsip pemisahan campuran berdasarkan perbedaan kecepatan

migrasi komponen-komponen penyusunnya. Kromatografi gas ditemukan pada

tahun 1903 oleh Tswett dan biasa digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa

yang terdapat pada campuran gas. Pengidentifikasian secara lebih lanjut dapat

digunakan dalam mengestimasi konsentrasi suatu senyawa dalam fasa gas.

Kromatografi gas biasa digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa

yang terdapat pada campuran gas dan juga mempunyai peranan penting dalam

mengestimasi konsentrasi suatu senyawa dalam fasa gas. Data-data yang dihasilkan

oleh detektor GC adalah kromatogram yang pembacaannya memiliki fungsi

tertentu tiap spesifikasinya.

Pada pemicu kali ini, metode ini digunakan untuk menganalisis alkohol dan

obat-obatan terlarang dalam darah. Ketika minuman beralkohol dikonsumsi, maka

minuman tersebut turun melewati esofagus (kerongkongan) melalui lambung dan

menuju ke usus halus. Sejumlah kecil alkohol diserap melalui aliran darah dalam

membran mukus, dan sebagian besar memasuki aliran darah melalui dinding usus

halus. Alkohol larut dalam air dan aliran darah dengan cepat menyalurkan etanol ke

seluruh bagian tubuh dimana etanol tersebut diserap ke dalam jaringan tubuh sesuai

dengan proporsi kandungan airnya.

1.2 Tujuan

Makalah ini bertujuan untuk menginformasikan kromatografi gas,

kromatografi gas cair dan spektroskopi massa baik dari segi pengertian, prinsip

dasar, instrumentasi, analisa kualitatif dan kuantitatif dalam hubungannya dengan

penentuan konsentrasi alkohol dalam darah

1.3 Definisi Masalah

Menganalisis alkohol dalam darah untuk menentukan kandungan didalamnya

dengan menggunakan analisis kromatografi gas.

1 Kimia Analitik_Kelompok 2


BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Prinsip Dasar Kromatografi

Kromatografi adalah suatu teknik pemisahan molekul berdasarkan perbedaan

pola pergerakan antara fase gerak dan fase diam untuk memisahkan komponen (berupa

molekul) yang berada pada larutan. Molekul yang terlarut dalam fase gerak, akan

melewati kolom yang merupakan fase diam. Molekul yang memiliki ikatan yang kuat

dengan kolom akan cenderung bergerak lebih lambat dibanding molekul yang berikatan

lemah. Dengan ini, berbagai macam tipe molekul dapat dipisahkan berdasarkan

pergerakan pada kolom.

Kromatografi dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu kromatografi cair (Liquid

Chromatography), Reverse phase chromatography, High performance liquid

chromatography, Size exclusion chromatography.

2.2 Instrumentasi Kromatografi Gas

Komponen dasar instrumen kromatografi gas di deskripsikan sebagai berikut:

Carrier gas supply (penyedia gas pembawa)

Gas pembawa haruslah gas yang inert secara kimia seperti He, N2, H2, Ar.

Gas yang dipilih biasanya menunjukkan tipe detektor yang digunakan. Laju aliran

gas ini ditentukan atau diatur oleh regulator tekanan dua sisi pada tabung gas,

dengan tekanan sekitar 10-50 psi dan aliran diatur 1-1000 liter gas per menit. Katup

pengatur aliran diatur oleh pengatup berbentuk jarum terletak pada bagian bawah

penunjuk aliran.

Sample Injection System

Penginjeksian sampel adalah hal yang penting dalam kromatografi gas,

terutama untuk mencegah resolusi yang buruk serta penyebaran sampel yang tidak

sesuai. Alat yang biasa digunakan untuk menginjeksikan sampel adalah

mycrosyringe (penyemprot mikro). Sampel gas atau cair diinjeksikan melalui

diafragma silikon-karet/sekat (septum) menuju penguap cahaya pada kolom utama



(port sampel biasanya sekitar 50oC di atas titik didih komponen sampel yang paling

menguap). Biasanya ukuran sampel bervariasi dari 0.1 µL hingga 20 µL. Kolum

kapiler membutuhkan sampel yang lebih kecil ( ~ 10-3 µL).

Kolom

Kolom merupakan “jantung” kromatografi gas, dimana terjadi pemisahan

kompone-komponen cuplikan. Pada kromatografi gas terdapat dua jenis kolom yang

biasa dipakai, antara lain kolom tertutup dan kolom kapiler. Panjang kolom

kromatografi antara 2-50 meter atau bahkan lebih. Biasanya terbuat dari stainless

steel, gelas, silica gabungan, atau teflon. Agar cocok pada saat termostating,

biasanya dibentuk spiral dengan diameter 10-30 cm. Temperatur kolom yang

optimal tergantung pada titik didih dari sampel serta derajat pemisahan yang

dibutuhkan.

Ada dua tipe kolom yang biasa digunakan dalam kromatografi gas, packed

column dan open tubular column. Secara umum yang paling sering dipakai adalah

packed column.

Variabel yang mempengaruhi efisiensi

Variabel Simbol Satuan

Kecepatan linear fasa mobile u Cms-1

Koefisien difusi fasa mobile DM Cm2s-1

Koefisien difusi fasa

stationary

DS Cm2s-1

Capacity factor K’ -

diameter dp cm

Ketebalan liquid df cm

Detektor

Fungsi detektor adalah untuk memonitor gas pembawa yang keluar dari kolom

dan merespon perubahan komposisi yang terelusi. Karakteristik dari sebuah detektor

yang ideal adalah

Sensitifitas yang cukup (10-8-10-5 g/s)

Stabilitas serta reproduksibilitas yang baik



Respon linier terhadap larutan yang memiliki beberapa tingkat

magnitudo

Beda temperatur dengan temperatur ruang sedikitnya 400 ºC

Respon cepat terhadap waktu dan laju alir

Realibilitas yang tinggi serta mudah digunakan

Selektif dalam merespon kelas-kelas larutan yang berbeda

Tidak merusak sample

Detektor yang digunakan dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya:

Detektor Konduktivitas Termal

Detektor Flame-Ionization

Recorder

Fungsi recorder adalah sebagai alat untuk mencetak hasil percobaan pada

sebuah kertas yang hasilnya disebut kromatogram (kumpulan puncak grafik).

Akurasi suatu kromatogram pada suatu daerah pembacaan ditentukan oleh

pemilihan pencatat sinyalnya. Respon melewati skala penuh haruslah 1 detik.

Kepekaan perekam adalah 10mV dan berjangkauan dari 1-10 mV.

Output dari detektor akan dikirim ke perekam. Sebuah kromatogram khas

ditunjukkan pada detektor tegangan (y-axis) diplot sebagai fungsi dari waktu (x-

axis). Identitas masing-masing puncak dapat ditentukan dengan menyuntikkan

sampel murni dari masing-masing komponen campuran dan mencatat waktu retensi

mereka.

2.3 Analisa Kualitatif dan Kuantitatif

Kromatografi gas biasa digunakan untuk menentukan kemurnian campuran

organik. Kontaminasi dinyatakan dengan penampilan additional peak. Teknik ini

berguna untuk mengevaluasi efektivitas dari prosedur tingkat kemurnian.

Dalam teori, retention time digunakan untuk mengidentifikasi komponen-

komponen dalam campuran. Namun dalam kenyataannya, aplikasi dari data-data

tersebut terbatas oleh jumlah variabel yang harus dikontrol untuk menghasilkan hasil

yang bersifat reproduible. Walaupun begitu, gas kromatografi merupakan alat yang



menyediakan informasi mengenai ada atau tidaknya senyawa dalam suatu campuran

dengan menggunakan standard referensi. Kromatogram dari suatu campuran standard

dan dengan sampel tidak boleh menghasilkan peak yang baru dari peak campuran

standard.

Hubungan antara faktor selektivitas untuk senyawa A dan B adalah

α=K B

K A

=t RB−t M

t RA−t M

=k B

k A

Jika campuran standard adalah senyawa B dan adalah sebuah indeks untuk

mengidentifikasi senyawa A, merupakan perhitungan faktor selektivitas untuk senyawa

murni relatif terhadap campuran standard dan perhitungan ini digunakan untuk

menentukan zat terlarut.

Analisis Kuantitatif Kromatografi Gas

Sinyal detektor dari gas kromatografi biasa digunakan untuk analisa kuantitaf

dan semi kuantitatif. Analisa kuantitatif dari gas kromatografi berdasarkan

perbandingan tinggi dari puncak analit dengan standard. Untuk menganalisa gas

kromatografi secara kuantitatif terdapat beberapa metode, yaitu:

Analisa berdasarkan Tinggi Puncak

Tinggi dari sebuah peak dari suatu kromatorgram merupkan jarak tegak lurus

antara puncak peak terhadap garis hubung peak. Tinggi dari puncak kromatografi

didapatkan dengan menghubungkan baselines pada dua bagian puncak dengan garis

lurus dan semua variabel terkontrol kondisinya harus disesuaikan dengan temperatur

kolom, laju alir eluent, dan laju injeksi sampel.

Analisa berdasarkan Area Puncak

Luas puncak tidak bergantung pada temperatur kolom, laju alir eluent, dan laju

injeksi sampel. Oleh karena itu, analisa berdasarkan luas puncak ini lebih baik

digunakan sebagai parameter analisa dibandingkan analisa berdasarkan tinggi puncak.



Analisa dengan Kurva Kalibrasi dengan Standard

Metode lain untuk analisa kuantitatif gas kromatografi adalah metode kurva

kalibrasi. Dalam metode ini, kromatogram standard dan tinggi puncak di plot sebagai

fungsi konsentrasi. Dimana kurva kalibrasi ini memiliki hubungan yaitu sumbu x

merupakan konsentrasi sedangkan sumbu y adalah tinggi puncak (peak) sehingga akan

terdapat persamaan garis Y = bX + a. dimana slope = b. (seperti bagian jawaban

pemicu).

Metode Internal Standard

Metode terbaik untuk analisa kuantitatif gas kromatografi adalah metode internal

standard, karena ketidakpastian dari pemasukkan dari injeksi sampel dapat dihindari.

Dalam prosedur ini, kuanititas yang ditentukan dalam sebuah standard internal terbagi

menjadi dua, yaitu untuk standard dan sampel. Parameter dari metode ini adalah rasio

luas (tinggi) puncak analit dengan luas (tinggi) dari puncak standard internal.

a. sampel darah diambil dari subjek sesegera mungkin oleh petugas yang

berwenang

b. alkohol ataupun desinkfektan organik volatil lainnya tidak boleh digunakan

untuk membersihkan kulit dimana spesimen darah akan diambil. Larutan

benzalkonium klorida ataupun larutan desinfektan lainnya dapat digunakan

c. Pengambilan sampel darah menggunakan jarum kering dan steril atau

menggunakan wadah yang kedap udara dengan jarum steril.

d. Alkohol ataupun pelarut organik volatil lainnya tidak boleh digunakan untuk

membersihkan wadah.

e. Sampel darah harus ditambahkan antikoagulan dan pengawet.

2.4 Aplikasi Kromatografi Gas

Analisis Alkohol dalam Darah

Sampel darah secara kuantitatif ditambahkan pada larutan yang telah

ditambahkan larutan standar. Lalu larutan itu diinjeksikan dan



dianalisamenggunakan detektor dalam Gas Chromatograph. Komputer yang

terintegrasi akan memberikan data dan hasil. Seseorang dikatakan bebas-alkohol

bila dengan menggunakan analisis ini didapat hasil lebih kecil dari 0,01 gram

alkohol per 100 ml darah. Dan untuk sampel darah yang diambil post-mortem1

dikatakan negatif (bebas alkohol) bila hasilnya lebih kecil dari 0,02 gram alkohol

per 100 ml darah.

Teknik analisis ini sangat akurat dan sensitif dan merupakan prosedur

standar untuk analisis alkohol dan senyawa-senyawa volatil dalam bidang

toksikologi forensik. Teknik ini menghasilkan molekular fingerpint atau spektrum

massa yang unik. Spektrum ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi ada atau

tidaknya alkohol dalam sampel. Dan, alkohol dalam darah dapat diketahui

jumlahnya, walaupun dalam kuantitas kecil. Dengan menggunakan analisis darah,

sampel yang sama dapat diuji beberapa kali, jika sampel dijaga dengan baik.

Analisis GC-MS merupakan prosedur yang spesifik, dan bila alat-alatnya

dihangatkan secara teratur, penentuan alkohol dapat dilakukan dalam 6-8 menit.

Tugas I

Susunlah beberapa isu penting yang berkaitan dengan analisis alkohol dalam

darah, paling sedikit tujuh isu.

Jawab

1. Etanol dalam tubuh

Di dalam tubuh, etanol atau C2H5OH diencerkan oleh cairan tubuh. Kemudian untuk

mengeliminasi etanol dalam tubuh, tubuh melakukan proses metabolisme (oksidasi).

2. Makanan dan jenis kelamin mempengaruhi penyerapan dan metabolisme etanol

dalam tubuh.

Semakin tinggi kandungan lemak pada makanan yang dikonsumsi, semakin banyak

waktu yang diperlukan untuk mengosongkan lambung maka semakin lama proses

penyerapan alkohol akan terjadi.

1 post mortem : sesudah kematian



3. Wanita memiliki konsentrasi alkohol dalam darah (BAC/Blood Alcohol

Concentration) lebih tinggi setelah mengkonsumsi alkohol dalam jumlah yang

sama dengan pria

Jika di konsumsi dalam dosis rendah, etanol dapat menekan penghambat otak

sehingga dapat membuat pikiran lebih jernih, namun pada dosis tinggi etanol

memiliki beragam dampak buruk, yaitu jaringan saraf memproduksi gejala klasik

keracunan : pembicaraan kacau, langkah tidak stabil, persepsi sensorik terganggu,

dan ketidakmampuan untuk bereaksi dengan cepat, dsb.

4. Mengetahui kadar alkohol dalam darah (BAC)

Untuk mengetahui kadar alkohol dalam darah dapat dengan menggunakan tabel

BAC (Blood Alcohol Concentration). Caranya yaitu dengan menemukan tabel berat

badan, lalu melihat jumlah porsi total minuman beralkohol yang telah dikonsumsi.

5. Analisis Alkohol dalam darah

Analisis alkohol dalam darah dapat dilakukan dengan menggunakan metoda analisis

GC/MS pada darah maupun pada urine, ataupun yang sering digunakan

menggunakan analisis napas (breath analysis).

6. Analisis dengan GC/MS

Analisis darah menggunakan GC/MS sangat akurat namun biayanya mahal dan

memerlukan petugas terlatih untuk pengambilan dan penelitian sampel darah.

7. Parameter bebas alkohol dengan GC/MS pada darah

Pada analisis etanol dengan GC/MS pada darah, seseorang dikatakan bebas-alkohol

bila dengan menggunakan analisis ini didapat hasil lebih kecil dari 0,01 gram

alkohol per 100 ml darah. Dan untuk sampel darah yang diambil post-mortem

dikatakan negatif (bebas alkohol) bila hasilnya lebih kecil dari 0,02 gram alkohol

per 100 ml darah.

8. Analisis napas (Breath analysis)

Analisis napas mudah untuk dilaksanakan namum kurang akurat dan metode analisis

ini tidak spesifik terhadap etanol.

9. Parameter bebas alkohol untuk analisis napas



Untuk metode analisis napas, hasil dikatakan negatif (subjek yang dites tidak

memiliki kandungan alkohol/kandungan alkohol sangat rendah) bila hasil tes lebih

kecil dari 0,01 gram per 210 liter .

10. Akurasi analisis alkohol dalam darah

Analisis alkohol dalam darah yang paling akurat adalah analisis darah menggunakan

GC/MS, lebih akurat dari analisis napas, dan yang paling tidak akurat adalah analisis

urine.

Tugas II

Bila anda hendak menggunakan metode GC/MS dalam analisis darah

1. Parameter apa saja yang harus anda ketahui ?

Rasio partisi

Pada saat fasa bergerak mengalir sepanjang kolom terjadi kesetimbangan

dinamis antara komponen yang terlarut. Untuk zat terlarut spesies A, kesetimbangan

dinamis yang terlibat dapat dilihat pada persamaan dibawah ini.

Ab ergerak⇌ Adiam

Konstanta kesetimbangan untuk reaksi diatas adalah rasio partisi / koefisien partisi,

yang nilainya

K=cs

cm

…(1)

Dimana K = rasio partisi / koefisien partisi, cs= konsentrasi molar analitik dari

zat terlatur saat berada dalam fasa diam, dan cm= konsentrasi molar analitik dari zat

terlarut saat berada dalam fasa bergerak. Idealnya rasio partisi konstan dalam jangkauan

konsentrasi zat terlatur yang bervariasi dan cs berbanding lurus dengan cm.

Waktu Retensi

Pada lampiran gambar 1 dapat dilihat sebuah kromatogram sederhana yang

memiliki 2 puncak. Puncak kecil yang berada di kiri merepresentasikan spesies yang

tidak ditahan oleh fasa diam. Waktu (tM) setelah injeksi sampel sampai dengan

munulnya puncak ini seringkali dinamakan waktu mati (dead time). Waktu mati

memberikan pengukuran dari laju migrasi rata-rata dari fasa bergerak dan merupakan



suatu parameter yang penting dalam mengidentifiasi puncak analit. Seringkali suatu

sampel akan mengandung spesies yang tidak ditahan, jika mereka tidak memiliki

spesies yang tidak ditahan maka penambahan spesies dengan sifat seperti ini dapat

dilakukan untuk membantu identifikasi puncak.

Puncak lebih besar yang terdapat di bagian kanan lampiran gambar 1 merupakan

puncak dari spesies analit. Waktu yang diperlukan puncak ini untuk mencapai detektor

atau waktu yang diperlukan spesies analit untuk keluar dari kolom dan mencapai

detektor dinamakan waktu retensi (tR). Laju linear rata-rata dari migrasi zat terlarut (v)

dan kecepatan linear rata-rata dari spesies dalam fasa bergerak (u) diberikan pada

persamaan dibawah ini

v= LtR

…(2)

u= LtM

…(3)

Dimana L = panjang dari kolom

Nilai dari v juga dapat dinyatakan dalam u dan rasio partisi (K) dengan cara

mengekspresikan nilai laju v sebagai fraksi dari kecepatan pada fasa bergerak.

Penurunannya adalah sebagai berikut:

v=u × fraksiwaktu zat terlarut dalam fasa bergerak

v=u ×jumla h mol zat terlarut dalam fasa bergerak

jumlah mol total

v=u ×cM V M

cM V M+csV s

=u×1

1+csV s/cM V M

v=u ×1

1+ K V s/V M …(4)

Dimana Vs = volume dari fasa diam dan VM = volume dari fasa bergerak.

Faktor kapasitas

Faktor kapasitas merupakan parameter eksperimental yang menyatakan

perbandingan mol komponen analit dalam fasa diam terhadap mol komponen dalam

fasa gerak, yang nilainya tergantung pada temperatur. Faktor ini banyak digunakan

untuk mendeskrispsikan laju migrasi zat terlarut dalam kolom. Untuk spesies A nilai



faktor kapasitasnya adalah sebagai berikut. (dengan KA adalah nilai rasio partisi untuk

spesies A)

k ' A=K A V s

V M

…(5)

Persamaan 5 dapat disubstitusi ke persamaan (4).

v=u ×1

1+k ' A …(6)

Agar nilai k’A dapat dicari dalam kromatogram maka persamaan (2) dan (3) dapat

disubstitusi ke persamaan (6)

LtR

= LtM

×1

1+k 'A …(7)

k ' A=tR−tM

tM

…(8)

Besarnya faktor kapasitas menentukan laju elusi komponen. Jika k’ > 1 maka

elusi akan berlangsung dengan cepat dan jika k’ > 20-30 maka waktu elusi akan

berlangsung sangat panjang.

Faktor Selektivitas atau Pemisahan

Faktor Selektivitas adalah faktor yang menyatakan ukuran untuk distribusi

relatif komponen diantara fasa diam dan fasa gerak yang nilainya tergantung pada

temperatur. Faktor selektivitas disebut juga faktor pemisahan. Faktor seletivitas untuk

dua spesies A dan B dinyatakan dengan rumusan:

α=K B

K A

=tR2

tR1 …(9)

Untuk ilustrasi akan nilai tR2 dan tR1 yang lebih jelas dapat dilihat pada lampiran

gambar 2.

Jumlah dan Tinggi Plat Rata-Rata

Plat teoritik adalah istilah yang berasal dari teori destilasi yang kemudian

diadaptasi ke dalam kromatografi. Plat ini menandakan suatu titik dalam kolom dimana

terdapat kesetimbangan antara fasa cair dan gas (platnya hanya imaginer). Jumlah plat

teoritik (n) dapat diukur dengan menggunakan rumus di bawah ini.



n=16( tR

W b)

2

…(10)

Dimana tR = waktu retensi dan Wb = lebar puncak pada pita elusi hasil kromatografi.

Ilustrasi yang dapat memperjelas nilai Wb dapat dilihat pada lampiran gambar 3.

Walaupun tR didefinisikan sebagai waktu, tetapi sebenarnya kita dapat mengukur jarak

pada kertas daftar perekam dalam cm atau mm, perlu diingat bahwa tR dan Wb harus

diukur dalam satuan yang sama.

Tinggi plat teoritik disebut juga HETP (Height Equivalent Theoritical Plate).

HETP berfungsi untuk merepresentasikan efisiensi dari kolom. Nilai HETP secara

sederhana dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini.

HETP=H= Ln

…(11)

Dimana L = panjang kolom, dan n = jumlah plat teoritik. Semakin besar nilai N

maka semakin kecil nilai HETP dan semakin besar efisiensi kolom.

Variabel yang Mempengaruhi Efisiensi Kolom

Faktor-faktor yang menyebabkan pelebaran pita elusi adalah difusi difusi

longitudinal / memanjang, efek transfer massa untuk fasa bergerak (karena difusi eddy)

dan fasa diam. Nilai efisiensi kolom non-linear dapat dihitung melalui persamaan

dibawah ini.

H ETP=H= Bu

+csu+cM u …(12)

Dimana B = koefisien difusi longitudinal, cs dan cM = koefisien transfer

massa untuk fasa diam dan bergerak.

Suku B/u untuk difusi longitudinal

Laju dari perpindahan sebanding dengan perbedaan konsentrasi diantara wilayah

dan juga sebanding dengan koefisien difusi dari spesies DM. Difusi longitudinal

menghasilkan perpindahan zat terlarut dari konsentrasi tinggi di tengah pita ke bagian

dengan konsentrasi rendah di bagian sampingnya, yang menjadi penyebab utama

pelebaran pita ketika laju difusi molekul tinggi. Efek dari difusi ini dapat dilihat pada

lampiran gambar 4 pada saat terjadi penurunan nilai H pada awal kurva.

Suku c su untuk koefisien transfer massa dalam fasa diam



Koefisien transfer massa untuk fasa diam ini berbanding lurus dengan kuadrat

dari ketebalan film pada partikel pendukung d2f dan berbanding terbalik dengan

koefisien difusi Ds dari zat terlarut pada film. Dengan film yang tebal, rata-rata molekul

harus berjalan jauh untuk mencapai permukaan dan dengan koefisien difusi yang lebih

kecil rata-rata molekul berjalan lebih lambat. Hal-hal ini mengakibatkan laju yang kecil

dari transfer massa dan peningkatan dari tinggi plat.

Suku c Mu untuk koefisien transfer massa dalam fasa bergerak

Suku ini berbanding terbalik dengan koefisien difusi dari larutan analit dalam

fasa bergerak DM dan merupakan fungsi dari nilai kuadrat diameter partikel packing d2p,

kuadrat dari diameter kolom dc2dan laju aliran. Kontribusi dari suku ini terhadap nilai H

tidak linear sesuai dengan u karena juga tergantung dari kekompleks-an kecepatan

pelarut. Pelebaran daerah pada fasa bergerak dikarenakan oleh penyebaran molekul

analit dalam kolom akibat packing kolom yang tidak seragam, sehingga analit

mengambil jalan yang tidak sama panjangnya (dapat dilihat pada lampiran gambar 5).

Efek yang juga disebut difusi eddy. Pada kecepatan fasa bergerak yang rendah, molekul

tidak terlalu terdispersi oleh difusi ini, pada saat kecepatan lumayan cepat pelebaran pita

akibat difusi ini dapat diamati, dan pada saat kecepatan cukup tinggi efek dari difusi ini

menjadi tidak bergantung dari laju aliran. (Rangkuman dari ketiga faktor ini terhadap

HETP/H dapat dilihat pada lampiran gambar 6.)

Resolusi Kolom

Resolusi kolom (Rs) dapat mengukur kemampuan kolom untuk memisahkan dua

analit secara kuantiitatif. Untuk lebih jelasnya dapat dituliskan dalam persamaan

berikut:

RS=2 ΔZ

W A+W B

=2 [ (t R )B−( tR )A ]

W A+W B …(13)

Dimana ΔZ merupakan jarak puncak analit A dan B yang terbaca pada

kromatogram.

Resolusi kolom dapat dipengaruhi oleh faktor selektivitas, kapasitas sepasang

zat terlarut pada kolom yang dapat dilihat pada persamaan berikut:



RS=√N4 (α−1

α )( k 'B

1+k 'B)

…(14)

Dimana α adalah faktor selektivitas. Dari persamaan di atas dapat digunakan

juga untuk mencara jumlah piringan yang dibutuhkan untuk mencapai resolusi kolom

dengan nilai tertentu.

N=16 RS

2( αα−1 )

2( 1+k 'B

k 'B)2

…(15)

Selain itu resolusi kolom dapat mempengaruhi retention time (tR), dan kita dapat melihat

hubungan keduanya sebagai berikut:

(t R )B=16 R

S2 H

u ( αα−1 )

2 (1+k 'B )3

(k 'B )2 …(16)

2. Mengapa metode GC-MS sering digunakan untuk penentuan kandungan

alkohol dan obat obatan terlarang dalam darah ?

Metode GC/MS memiliki beberapa keuntungan dibanding metode analisis alkohol

lainnya, yaitu :

sangat akurat, spesifik dan sensitif dan merupakan prosedur standar untuk

analisis alkohol dan senyawa-senyawa volatil dalam bidang toksikologi forensik.

Akurat dan spesifik karena teknik ini menghasilkan molekular fingerpint atau

spektrum massa yang unik. Spektrum ini dapat digunakan untuk

mengidentifikasi ada/tidaknya alkohol dalam sampel. Sensitif karena alkohol

dalam darah dapat diketahui jumlahnya, walaupun dalam kuantitas kecil.

Dengan menggunakan analisis darah GC/MS, sampel yang sama dapat diuji

beberapa kali, jika sampel dijaga dengan baik.

Waktu yang diperlukan cepat (penentuan alkohol dapat dilakukan dalam 6-8

menit) bila alat-alatnya dihangatkan secara teratur.

Reagents

Absolute etanol



n-Propanol

Hasil yang diperoleh:

Dari 5 𝛍L larutan standar etanol dan n propanol masing-masing menunjukkan

puncak pada 2.4 dan 7.2 menit

Sebanyak 5 𝛍L dari campuran sampel standar menghasilkan data sebagai

berikut:

No etanol

(mL)

n-propanol

(mL)

Tinggi puncak Etanol(mm)

1 0.1 1.9 3.75

2 0.2 1.8 7.50

3 0.3 1.7 11.25

4 0.4 1.6 15

5 0.5 1.5 18.75

Dari hasil injeksi 5 𝛍L sampel darah diperoleh puncak pada 2.4 menit dengan

tinggi senilai 12,5 mm

Pada salah satu campuran standar etanol dan n-propanol yang digunakan

menunjukkan data sbb: lebar dasar puncak pada etanol dan n-propanolberturut-turut

adalah 1.45 menit dan 3,65 menit

Tugas III : Bagaimana anda menentukan:

1. Konsentrasi senyawa etanol dalam sampel darah

2. Resolusi kolom (Rs) [tanpa satuan]

3. Jumlah piringan rata-rata (N rata-rata)

4. Tinggi piringan (H) dalam meter

5. Panjang kolom bila resoliusi kolom menjadi 1.5

6. Waktu elusi senyawa etanol dalam kolom yang telah diperpanjang



Jawab

1. Menentukan konsentrasi senyawa etanol dalam sampel darah

Dari data-data yang didapat bisa diketahui konsentraasi etanol untuk masing masing

sampel, yaitu :

No Hexachlorobenzen

e (mL)

Pentachlorobenzene

(mL)

Konsentrasi (ml/ml)

Hexachlorobenzene dalam

sampel standar

1 0.1 1.9 5%

2 0.2 1.8 10%

3 0.3 1.7 15%

4 0.4 1.6 20%

5 0.5 1.5 25%

Dari data tersebut dapat dibuat sebuah kurva kalibrasi standar dengan tinggi puncak

etanol sebagai sumbu y dan konsentrasi etanol dalam sampel standar sebagai sumbu x.

Kurva Kalibrasi Standar

5 10 15 20 2502468

101214161820

% etanol

Ting

gi p

unca

k et

anol

(mm

)



Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garis y = 0.75 x. Untuk mengetahui kandungan

etanol dalam sampel darah yang mempunyai puncak 2.4 menit dan tinggi 12,5

digunakan persamaan :

y = 0.75x

dimana: y adalah tinggi puncak gelombang (mm) dan x adalah konsentrasi (%) maka :

y = 0.75 x

12,5 = 0.75 x

x = 16,67%

Sehingga diperoleh kandungan senyawa etanol dalam 2 ml sampel sebesar 16,67% atau

sama dengan 0,3344 mL.

Maka, kandungan senyawa etanol dalam 5 𝛍L sampel darah :

5 μ L

2 x 103 μ Lx 0.3344 x103 μ L=0.83355 μ L

2. Menentukan resolusi kolom

Data-data yang diketahui adalah sebagai berikut:

(t R )A = waktu retensi etanol= 2,4 menit

(t R )B = waktu retensi n-propanol= 7,2 menit

WA= lebar dasar puncak etanol= 1,45 menit

WB= lebar dasar puncak n-propanol= 3,65 menit

Persamaan yang digunakan untuk mencari nilai Rs adalah sebagai berikut:

RS=2 ΔZ

W A+W B

=2 [ (t R )B−( tR )A ]

W A+W B

RS=2 [ 7,2menit−2,4menit ]1 , 45menit +3 ,65menit

RS=9,6menit5,1menit

=1 , 88

Jadi, nilai resolusi kolom (Rs) = 1.88



3. Data-data yang diketahui adalah sebagai berikut:

(t R )B = waktu retensi n-propanol = 7,2 menit

(t R )A = waktu retensi etanol = 2,4 menit

WA = lebar dasar puncak etanol = 1,45 menit

WB = lebar dasar puncak n-propanol = 3,65 menit

Persamaan yang dugunakan untuk mencari nilai jumlah piringan rata-rata (N rata-rata)

adalah sebagai berikut:

N=16 ( tR

W )2

Perhitungan jumlah piringan untuk etanol:

N=16 ( tR

W )2

N=16 (2,4 menit1 , 45 menit )

2

=43 ,833

Perhitungan jumlah piringan untuk n-propanol:

N=16 ( tR

W )2

N=16 (7,2 menit3 ,65 menit )

2

=62 , 258

Perhitungan jumlah piringan rata-rata:

N rata−rata=N hexac h lorobenzene+ N pentac h lorobenzene2

N rata−rata=43,833+62,2582

=53,045

Jadi, jumlah piringan rata-rata (N rata-rata) = 53,045



4. Tinggi piringan (H) dalam meter

Misal : panjang kolom (L) = 50 cm permisalan

Maka, tinggi piringan (H):

H = LN

= 50 cm53 . 045

= 0 . 943 cm

5. Panjang kolom bila resoliusi kolom menjadi 1.5

Panjang kolom bila resoliusi kolom menjadi 1.5 (Rs)2

Dari persamaan:

N = 16 RS

2 ( αα − 1 )

2 ( 1 + k 'B

k 'B)2

diketahui bahwa α dan k’B konstan (tidak berubah) dengan berubahnya N dan L,

sehingga didapat persamaan:

Subtitusi (Rs)1 = 1.88 ; (Rs)2 = 1.5 ; N1 = 53.045 ke dalam persamaan di atas, sehingga

didapat jumlah piringan (N2) bila resolusi diharapkan menjadi 1.5:

1 .881 .5

= √53. 03

√N 2

N2 = 53. 045 (1 . 51 . 88 )

2

N2 = 33 . 76 ≈ 34

Jadi, panjang kolom bila resolusi kolom diharapkan menjadi 1.5:

L = N HL = 34 × 0 .943 cm =32 .062 cm ≈ 32 cm


(RS)1(RS)2

=√ N1

√ N2


6. Waktu elusi senyawa etanol dalam kolom yang telah diperpanjang

Diketahui persamaan waktu (tR)B yang dibutuhkan untuk mengelusi 2 senyawa tersebut

dengan resolusi Rs adalah:

(t R )B =16 R

S2 H

u ( αα − 1 )

2 ( (1 + k 'B )3

(k 'B)2 )dari persamaan di atas, diketahui bahwa tR ~ RS

2, sehingga diperoleh persamaan:

( tRA)1

( tRA)2

=Rs

12

Rs2

2

Jadi, waktu elusi etanol pada kolom yang telah diperpanjang tsb:

2.4( tRA )2

=(1. 88 )2

(1. 5 )2

(tRA )2 = 1 .528 menit =91. 67 det ik



BAB 3

PENUTUP

Kromatografi merupakan salah satu metode pemisahan komponen-komponen

campuran di mana cuplikan berkesetimbangan di antara dua fasa, fasa gerak yang

membawa cuplikan dan fasa diam yang menahan cuplikan secara selektif. Kadar

alcohol dalam darah dapat di analisa melalui metode analisis kromatografi gas.

Pada kromatograf, jumlah peak (puncak) menunjukkan jumlah komponen yang

terdapat dalam cuplikan, sedang luas peak menunjukkan konsentrasi komponen.

Terdapat beberapa parameter yang digunakan dalam menganalisis suatu campuran

melalui metode kromatografi, diantaranya yaitu waktu retensi. Waktu retensi yaitu

lamanya cuplikan berada pada kolom kromatografi hingga cuplikan tersebut terelusi dan

terdeteksi oleh detektor dan dicatat oleh kromatograf dalam bentuk suatu puncak.

Berikutnya yaitu resolusi kolom, yaitug ukuran kuantitatif dari kolom yang

menunjukkan kemampuan kolom tersebut untuk memisahkan dua zat terlarut.

Analisis dalam kromatografi gas dapat bersifat analisis kualitatif maupun

kuantitatif. Analisis kualitatif berupa pengidentifikasian senyawa yang terkandung

dalam suatu campuran dengan menggunakan perbandingan waktu retensi antara analit

standar dengan sampel. Sedangkan analisis kuantitatif dapat diaplikasikan untuk

mengetahui nilai-nilai yang berhubungan dengan kromatogram. Nilai-nilai yang dapat

diketahui adalah resolusi kolom, konsentrasi sampel (dengan metode kurva kalibrasi),

efisiensi, dan lain-lain.

Penggunaan Gas kromatografi dapat dipadukan dengan spektroskopi massa guna

memperoleh data yang lebih akurat dalam mengidentifikasi senyawa gas. Banyaknya

variasi hasil mendukung pengolahan data sehingga pengidentifikasian berlangsung lebih

mudah dan baik.



DAFTAR PUSTAKA

Christian, Gary D., J.E. O’Reilly. 1986. Instrumental Analysis. Allynan Bacon

Inc: USA.

Day, R.A. dan Underwood,A.L. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif (terjemahan).

Edisi kelima. Jakarta: Erlangga.

Hendayana, Sumar.1995. Kimia Analitik Instrumen. Semarang: IKIP Semarang

Press.

Skoog, D.A., et.al., Fundamentals of Analytical Chemistry Sixth Edition.

Saunders College Publishing:London.

Anonim. Kromatografi. http://file.upi.edu/Direktori/D%20-%20FPMIPA/JUR.

%20PEND.%20KIMIA/196611151991011%20-%20HOKCU

%20SUHANDA/KULIAH%20KIMIA%20INSTRUMEN/KROMATOGRAFI

%20SFC.pdf (di akses pada 13 Desember 2010)

Anonim. Kromatografi. http://id.wikipedia.org/wiki/Kromatografi (di akses pada

13 Desember 2010)

Anonim. Kromatografi.

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/pemurnian-material/

kromatografi/ (di akses pada 13 Desember 2010)

Anonim, “Analysis of Blood Plasma for Ethanol by Gas Chromatography”

http://www.oberlin.edu/chem/ForChemLab/Alcohol/AlcoholPStudents.pdf

(6 Desember 2010)


http://www.oberlin.edu/chem/ForChemLab/Alcohol/AlcoholPStudents.pdf

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/pemurnian-material/kromatografi/

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/pemurnian-material/kromatografi/

http://id.wikipedia.org/wiki/Kromatografi

http://file.upi.edu/Direktori/D%20-%20FPMIPA/JUR.%20PEND.%20KIMIA/196611151991011%20-%20HOKCU%20SUHANDA/KULIAH%20KIMIA%20INSTRUMEN/KROMATOGRAFI%20SFC.pdf




LAMPIRAN

Gambar 1. Kromatogram/Pita Elusi untuk Campuran 2 Komponen

Gambar 2. Pengukuran untuk Menentukan Nilai α dan R

Gambar 3. Pita Elusi Kromatografik yang menunjukkan pengukuran tR dan w untuk

menghitung nilai n (jumlah plat teoritik)



Gambar 4. Isoterm-Isoterm Linear dan Non-Linear (a) dan bentuk pita elusi yang

bersangkutan (b)

Gbr 5: Instrumentasi Kromatografi

Sumber: http://lansida.blogspot.com/2010/06/gc-kromatografi-gas.html


http://lansida.blogspot.com/2010/06/gc-kromatografi-gas.html

gc/ms

Documents