ISSN 0852-4777 ALAr ANAL/SIS

Bambang Widada

ABSTRAK

IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) mendefinisikan kromatografi

sebagai metode yang digunakan terutama untuk memisahkan komponen cuplikan, yang terdistribusi

di antara dUB rasa, yaitu satu rasa diam dan rasa gerak. Fasa diam dapat berupa padatan atau

cairan yang dilapiskan pada padatan atau gel dan rasa gerak dapat berupa cairan atau gas. Fasa

diam dimasukkan ke da/am suatu kolom, ditabur atau didistribusikan sebagai lapisan tipis, dan

sebagainya.

PENDAHULUAN volatil. Dalam hal ini, gerbang injeksi harus

dirancang dapat menguapkan cuplikansehingga semua cuplikan segera terbawa ke

kepala kolom oleh aliran gas pembawa.

Disainnya berupa kamar gelas atau logam

dilengkapi dengan septum karet untuk

mengakomodasi injeksi alat penyuntik. Akibatsemburan He melalui kamar, cairan injeksi

(biasanya antara 0,1-3 1.11) yang telah menguap

segera terbawa menuju kolom. Septum karet

setelah ditusuk berulang-ulang dapat diganti

dengan mudah.

Kromatografi adalah pemisahan campur-an komponen-komponen didasarkan pad a

perbedaan tingkat interaksi terhadap dua fasamaterial pemisah. Campuran yang akan

dipisahkan dibawa fasa gerak, yang kemudian

dipaksa bergerak atau disaring melalui fasa

diam karena pengaruh gaya berat atau gaya-

gaya yang lain. Komponen-komponen dari

campuran ditarik dan diperlambat oleh fasa

diam pad a tingkat yang berbeda-beda

sehingga mereka bergerak bersama-sama

dengan fasa gerak dalam waktu retensi

(retention time) yang berbeda-beda dan

dengan demikian mereka terpisah[1J.

Disain alat Kromatografi Gas (Gas

Chromatography -GC)

Tiga bagian dari alat Kromatografi Gas

(GC) yang sangat penting adalah gerbang

injeksi (injection port), kolom pemanas (oven

column), dan detektor. Pad a tiga bagian

tersebut pengaturan suhu mempunyai peran

yang penting dalam proses analisis. Diagram

alir rangkaian instrumen GC diperlihatkan

pad a Gambar 1.

Ketepatan volum injeksi menjadi sangat

penting untuk analisa kuantitatif di mana

jumlah analit yang diukur oleh detektor

tergantung pad a konsentrasi analit dalam

cuplikan. Apabila prosedur dikehendaki hanyauntuk identifikasi (analisis kualitatif) , maka

ketepatan volum injeksi menjadi kurang

penting.

Untuk mengisi alat injeksi dapat dipakai

teknik sebagai berikut:

-Alat injeksi dibersuhkan

-Alat injeksi dikuras dengan menghisap

cuplikan beberapa kali (dan mengeluarkan

isinya di luar tempat cuplikan).

-Jumlah cuplikan yang diperlukan dihisap.

Cara untuk mengeluarkan gelembung-

gelembung udara yang masih tertinggal

pad a tabung injeksi adalah dengan jalan

menekan torak injeksi secepatnya beberapa

kali dan ujung jarum harus selalu berada di

dalam cairan.

Gerbang Injeksi (Injection Port)

Gerbang injeksi didisain untuk

melewatkan cuplikan dengan cepat dan

efisien. Pad a umumnya GC mengerjakan

pemisahan/analisis terhadap campuran cairan

URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 2000 1

BAMBANG WIDADA Pengena/an A/at Kromatografi Gas

Udara 1/10 dari volum maksimum dihisap

lagi.tekanan uap berubah oleh 5uhu dan Gambar 3

memperlihatkan kelarutan berubah dengan5uhu.Jarum bagian luar dibersihkan dengan kain

yang tidak mudah lepas serat- seratnya.

Cuplikan diinjeksikan dengan menusukkanjarum menembus septum, dan menekan

penghisap sampai ujungnya dengangerakan yang cepat dan tidak terputus-putus, kemudian tarik jarum keluar dari

septum.

Oleh karena itu, ketepatan pengendalian

suhu kolom menjadi sangat penting sebab

pemisahan tergantung pad a tekanan uap dankelarutan. Pemilihan suhu isotermal (konstan)

dan suhu terprogram (suhu berubah secara

kontinyu) dilakukan dengan percobaan. Untuk

pemisahan sederhana, mode isotermal sudah

cukup baik. Hal ini disebabkan perbedaan

antara tekanan uap dan kelarutan dari

campuran komponen sudah cukup

mempengaruhi pemisahan yang baik pad asuhu yang dipilih. Namun, untuk campuran

yang lebih kompleks, pemisahan yang

kompleks membutuhkan suhu yang bervariasi.

Torak injeksi ditarik kembali sedikit dan lihat

berapa banyak cairan yang masih tertinggal.

Diameter kolom yang digunakan tetapdiperhatikan dalam melakukan pemisahanagar sesuai dengan batasan volumpenyuntikan. Tabel 1 memperlihatkan halitu.

Laju Alir Gas PembawaKolom

Laju alir gas pembawa mempengaruhi

resolusi. Laju alir yang minimum diperlukan

untuk resolusi maksimum. Namun, perlu

diketahui bahwa pada laju alir yang sangat

lambat resolusinya secara dramatis menurun

oleh karena faktor-faktor: packing tidak teratur,

ukuran partikel, diameter kolom, dan lain-lain.

Jenis Kolom

Instrumen GC didisain supaya kolom

dapat diganti secara mudah dengan

melepaskan fitting di dalam oven. Fitting ini

tidak hanya memudahkan penggantian fasa

diam yang berbeda, tetapi juga mengijinkan

operator mengganti kolom yang lebih panjang

yang berisi fasa diam yang sarna. Ide

penggantian kolom yang lebih panjang adalah

memberikan kesempatan kontak lebih lama

antara campuran komponen dengan fasa diam

yang pad a gilirannya memperbaiki pemisahan.

Interaksi campuran komponen dengan cairan

fasa diam memainkan peran kunci dalam

proses pemisahan sehingga sifat-sifat fasa

diam menjadi penting. Berbagai jenis kolom

biasanya menyebutkan nama komersialnya,

komposisi, dan klasifikasi senyawa untuk

penggunaannya (kaitannya dengan polaritas).

Laju alir harus dikontrol dengan tepat.

Tekanan dari silinder gas bertekanan pad a gas

pembawa harus cukup untuk mendorong gas

melewati kolom packing. Flow controller atau

needle valve harus ada pada sistem GC dan

sering disatukan dalam bagian depan

instrumen. Laju alir harus dapat diatur secara

hati-hati sehingga dapat diketahui berapa laju

alir optimumnya dan harus dapat disamakan

dalam percobaan berikutnya. Berbagai flow

meter tersedia, dan kadang-kadang oleh

pabrik pembuat instrumen disatukan di dalam

instrumen sehingga laju alir terpantau secara

kontinyu dan dapat diatur lagi (bila perlu)

dengan memutar needle valve. Bila tidak ada

flow meter maka flow meter gelembung sabun

sering digunakan, flow meter gelembung

sabun tersusun dari pipet ukur (measuring

pipet), tabung gelas (glass tubing), dan pipet

bulb. Dengan perangkat flow meter gelembung

Suhu Kolom

T ekanan uap dan kelarutan substansi

dalam substansi lain berubah oleh suhu.

Sebagai contoh Gambar 2 memperlihatkan

BAMBANG WIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas

sabun, stop watch digunakan untuk mengukur

waktu pad a gelembung yang bergerak di

antara dua tanda garis, misalnya 0-2 mi.

Dengan demikian laju alir gas pembawa

(ml/menit) dapat dihitung.

2. Metoda pengaturan persentase

permukaan (adjusted surface

percentage method)

Metoda kurva kalibrasi absolut (absolute

calibration curve method)

luasarea

3.

4. Metoda internal

standard method)

standard (internalDetektor

Detektor dalam GC digunakan untuk

memunculkan sinyal listrik hasil elusi gas

pembawa dari kolom. Berbagai jenis detektor

dibuat untuk melakukan deteksi. Tidak hanya

berupa variasi disain, tapi juga variasi

sensitivitas dan selektivitas. Sensitivitas

mengacu pad a kuantitas terkecil komponen

campuran di mana sensitivitas menghasilkan

sinyal yang masih teramati. Sementara,

selektivitas mengacu pada jenis senyawa di

mana sinyalnya dapat dimunculkan. Sebagai

contoh detektor FID merupakan detektor yang

sangat sensitif tetapi tidak dapat mendeteksi

semua senyawa, artinya FID hanya selektif

untuk senyawa-senyawa tertentu. Berikut

dijelaskan detektor yang umum digunakan,

disertai dengan penunjukan sensitivitas dan

selektivitas.

Keuntungan dan kekurangan masing-masing

metoda di atas dan pemilihan metodanya

menjadi penting dalam mempertimbangkan

analisis yang ingin dihasilkan.

Metoda Analisis

Bila volum atau konsentrasi dari masing-

masing komponen yang terpisah sudah

tertentu, hal itu disebut penentuan volumetrik

(volumetric determination). GC didasarkan

pada prinsip bahwa komponen target yangterdeteksi adalah murni karena sudah

dipisahkan dari komponen-komponen lain

dalam cuplikan. Bila pemisahan ini betul-betul

sempurna, volumnya (konsentrasinya) dapatditentukan dengan tingkat keakuratan yang

sangat tinggi.

Berikut 4 pokok metoda analisis (penentu-

an volumetrik) yang digunakan dalam GC:

Metoda persentase luas permukaan

(surface area percentage method)1

Kesimpulan

Tekanan uap berubah secara substansial

dengan suhu, Karenanya dibutuhkan penaik

suhu kolom dan juga pengontrolnya. Untuk itu

kolom selalu diletakkan dalam oven yang

dilengkapi dengan termostat,

Sistem pengantar cuplikan diperlukan

pad a head dari kolom yang akan memudahkan

semua cuplikan berbentuk gas menuju ke

dalam aliran gas pembawa (katup cuplikangas) atau cuplikan-cuplikan dari cairan volatil

segera menguap dan dibawa menuju kolom

dalam fasa gas, Sistem tersebut mengguna-

kan konfigurasi "injeksi" yang mencakupinjection port suhu tinggi dilengkapi denganseptum karet. Cuplikan dihisap ke dalam alat

penyuntik (syringe) mikroliter dengan ujungyang tajam untuk mencoblos septum karet

sehingga cuplikan memasuki aliran gas

pembawa, kemudian diuapkan oleh suhu

tinggi, dan dibawa menuju kolom.

Sistem deteksi diperlukan pad a ujung

akhir kolom yang akan mendeteksi substansi

yang terelusi gas pembawa. Detektor 'dibuat

dari sejumlah disain yang berbeda, tetapi

penggunaannya untuk memunculkan sinyal

listrik sehingga kemudian tercetak pada

rekorder berupa informasi kualitatif dan

kuantitatif yang diperoleh detektor.

Juga penting untuk mengetahui di mana

saja zona pemanasan di dalam instrumen,

Pada zona injection port suhunya tergantung

BAMBANG WIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas

pada volatilitas komponen, akan tetapi pad a

umumnya berkisar 200-250oC. Pad a zona

oven kolom suhunya antara 100-150oC, tetapi

suhu yang lebih tinggi kadang-kadang

diperlukan. Akhirnya, pada zona detektor

suhunya harus lebih tinggi, terutama untuk

mence,gah kondensasi uap yang melewatinya.

Detektor GC didisain untuk mendeteksi gas-

gas dan bukan cairan, suhunya biasanyaantara 200-250oC. "

2 ANONIM, "Operator's Manual for Varian

Model 3300/3400 gas chromatograph",

Vol.2, Varian Instruments, Walmet Creek,

Canada

3 ANONIM, Analytical Intruments-A BasicCourse, "What Is Chromatography?",Shimadzu Corporation, Abalytical

Applications Center, Chiyoda-ku, Japan.

Penulis adalah

Stat Bidang Teknologi Pascairadiasi dan

Daur Ulang., P2TBDU, BAT ANDAFTARPUSTAKA

J. KENKEL,

Technicians",1994, p.358.

"Analytical Chemistry for

Lewis Publishers, USA,

Gambar 1: Diagram alir alat Kromatografi Gas.

URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 20004

BAMBANGWIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas

Gambar 2: Tekanan uap berubah oleh suhu. Gambar 3: Kelarutan berubah dengan suhu

'-'-

0I-

c..(0:;,c(0c(0

~Q)

f-

u0

~..c

~(/)

~

, I I I I I I I

Suhu, oCI I I I I I I

Kelarutan, g/100mL

Gambar (a)00('1

0LnN00N0I,()-T-

O0.,T-

OLn"

Gambar (b)

/--~()0

~-C~

Cf)

_/~ I :1: I I I I2 4 6 8 10 12 14 16

Waktu I menit

! ~ ~ I I I I I2 4 6 8 10 12 14 16

Waktu I menit

Gambar 4: Suhu isotermal dan suhu kompleks.(a) Program suhu isotermal. (b) Program suhu kompleks.

Tabel1: Batasan Volum Penyuntikan [2]

Diameter Kolom Volum Injeksi Maksimum

X in. (packed column) 100 ~I

1/8 in. (packed column) 201.11

0,1 JlIKapiler open tubular)

URANIA No. 23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 2000 5

0N.~

gj~

D.m

D.t()

D.-.:-,D.C""

BAMBANG WIDADA Pengena/an A/at Kromatografi Gas

Tabel 2: Beberapa jenis detektor GC [3]

Detectable compounds (Selektivitas) Minimum detectableamount (Sensitivitas)

Jenis Detector

10 ppm

(10 n9)

Thermal ConductivityDetector (TCD)

All compounds other than the carrier gas

Organic compou'ndsFlame Ionization

Detector (FID)

ppm

(0.1 ng)

Electron Capture

Detector (ECD)Organic halogen compounds

Organic metal compounds

ppb

(0.1 pg)

Organic nitrogen compoundsFlame ThermionicDetector (FTD)

Organic phosphorous compounds

1ppb(1 pg)

0.1 ppb (0.1 pg)

Inorganic, organic sulfur compounds 10ppbFlame PhotometricDetector (FPD)

Inorganic, organic phosphorous compounds (10 pg)

ppb (0.1 pg)

1 ppb (1 pg)

Level 3 amine compoundsSurface Ionization

Detector (SID) Polycyclic aromatics