Slide 1

Kromatografi Gas-CairOleh Ayu Marisa06111410002Kromatografi Gas-CairPerancang AJP Martin & Rim Synge ( 1941 )1952 hadiah nobel dlm bidang kimiaPrinsip GCDistribusi fase partisi suatu zat terlarut diantara gas yang bergerak dan fase diam cair yang diletakkan pada zat pendukung (support) di dalam suatu kolom yang panjang

kromatografi gas adalah teknik untuk memisahkan senyawa atsiri dalam fase gas melalui fase diam.

Bila fase diam berupa zat padat, kita sebut cara itu sebagai kromatografi gas-padat.Bila fase diam berupa zat cair, kita sebut cara itu sebagai kromatografi gas-cair.Kromatografi gas fase gerak dan fase diamnya diantaranya :Fase gerak adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap.Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerakFase diam berupa cairan dengantitikdidih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya

Senyawa yang dapat dianalisis dengan KG:Pada suhu operasional KG (< 450oC)molekul / senyawa dapat berubah fase gas atau uapTidak terdekomposisi pada suhu tersebut

BAGAN ALAT

CARA KERJA ALAT1. Gas PembawaGas pembawa ditempatkan dalam tabung bertekanan tinggi. Untuk memperkecil tekanan tersebut agar memenuhi kondisi pemisahan maka digunakan drager yang dapat mengurangi tekanan dan mengalirkan gas dengan laju tetap. Aliran gas akan mengelusi komponen-komponen dengan waktu yang karaterisitik terhadap komponen tersebut (waktu retensi). Karena kecepatan gas tetap maka komponen juga mempunyai volume yang karateristik untuk gas pembawa (volume retensi).

GAS PEMBAWAAdapun persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi oleh gas pembawa adalah :inert, agar tidak terjadi interaksi dengan pelarut.murni, mudah didapat dan murah harganya.dapat mengurangi difusi dari gascocok untuk detektor yang digunakan.

2. Tempat Injeksi

Sebelum memasuki kolom maka ia harus dirubah menjadi uap dan ini dilakukan pada tempat injeksi. Suhu pada tempat injeksi ini haruslah 50 C diatas titik didih tertinggi yang ada dalam campuran cuplikan dan tidak boleh terlalu tinggi karena kemungkinan dapat mengurai senyawa yang akan dianalisa.

3. Kolom

Ada 2 jenis kolom yang digunakan dalam kromatografi gas secara umum, yaitu kolom jejal (packed columns) dan kolom tubuler terbuka (open tubulas columns).Fungsi kolom merupakan jantung kromatografi gas dimana terjadi pemisahan komponen-komponen cuplikan kolom terbuat dari baja tahan karat, nikel, kaca.Dalam kolom, linarut-linarut (uap dari injeksi) ini mengalir dengan kecepatan yang berbeda-beda. Linarut yang bergerak tercepat akan keluar dari kolom paling awal dan diikuti dengan sisanya.

4.Detektor

Detektor dapat menunjukan adanya sejumlah komponen didalam aliran gas pembawa serta sejumlah dari komponen-komponen tersebut. Detektor yang diinginkan adalah tinggi, noisenya rendah, responnya linear, dapat memberikan respon dengan setiap senyawa, tidak sensitif terhadap perubahan temperatur dan kecepatan aliran dan juga tidak mahal harganya.

5. Pencatat (Recorder)

Fungsi recorder sebagai alat untuk mencetak hasil percobaan pada sebuah kertas yang hasilnya disebut kromatogram (kumpulan puncak grafik).

MEKANISME PEMISAHAN PADA KGCara pemisahan dari sistem ini sangat sederhana sekali, yaitu :cuplikan yang akan dipisahkan diinjeksikan kedalam injektor, aliran gas pembawa yang inert akan membawa uap cuplikan kedalam kolom. Kolom akan memisahkan komponen-komponen cuplikan tersebut. Komponen-komponen yang telah terpisah tadi dapat dideteksi oleh detektor sehingga memberikan sinyal yang kemudian dicatat pada rekorder dan berupa puncak-puncak (kromatogram).

FASA DIAMa. Bahan Pendukung PadatFungsi dari bahan pendukung padat adalah untuk menahan fase diam dalam bentuk merata dengan baik untuk menyediakan bidang sentuhan seluas mungkin antara gas dan fase cair, sehingga dapat terjadi partisi antara fase gas bergerak dan fase cair diam.

Karakteristik bahan pendukung ideal :Permukaan yang luas per unit volume, 1 sampai 20 sq m/gram.Inert terhadap bahan kimia reaksi kimia terhadap sampel sangat kecil.Stabilitas termal tinggiDiameter pori seragam dengan kisaran ukuran kurang dari 10Bentuk partikel beraturan terutama yang berbentuk bola yang seragam.Secara mekanik cukup kuat untuk menahan prosedur kolom kemasan tanpa disintegrasi atau pengelompokan

Belum ada bahan yang memenuhi semua karakteristik di atas, tetapi tersedia sejumlah bahan pendukung yang sesuai termasuk diatomite (diatomaceous earth, Kieselguhr), gelas, bubuk flourcarbon dan karbon hitam grafit. Lebih dari 90% dari kemasan kolom GLC menggunakan diatomaceous earth (Tanah diatomae) yang terdiri dari tulang/rangka diatom, alga sel tunggal.

Beberapa Aturan Umum untuk Pemilihan Bahan PendukungFase Diam Non-Polar : Jika sampel yang akan dianalisa bersifat non-polar, maka tidak perlu diadakan perlakuan pendahuluan pada bahan pendukung. Jika sampel yang akan dianalisa adalah sampel polar maka bahan pendukung perlu dicuci dengan asam terutama jika fase diam memuat kurang dari 5%Fase Diam Polar Sedang : Biasanya bahan pendukung dicuci dengan asam atau basa, bahan pendukung seharusnya di silanized jika digunakan pada pemuatan rendah.Pencucian asam harus mengandung Carbowax, Ucon Oil dan polialkohol lainnya, sedangkan pada poliester dan silikon sebaiknya dilakukan pencucian basa.Ukuran partikel yang biasanya dinyatakan dalam ukuran mesh, sebaiknya 1/8 diameter dalam tabung.

FASA DIAMb. Fasa CairFase diam cair yang digunakan pada kromatografi gas harus memiliki karakteristik :Non-volatil Tekanan uap harus dibawah 0,01 hingga 0,1 m pada temperatur operasional untuk keawetan umur kolom. Stabilitas kimia Fase diam seharusnya tidak breakdown atau tidak bereaksi dengan komponen komponen atau pelarut untuk membentuk peluruhan hasil.

Sifat sifat Pelarut yang Layak Yaitu kekuatan melarutkan bahan terlarut untuk dipisahkan dengan berbagai selektifitas bahan terlarut.Stabilitas Termal Fase harus tidak breakdown pada temperatur melebihi temperatur operasional. Breakdown sering terjadi karena pengaruh bahan katalitik terhadap bahan pendukung.Viskositas Rendah Fase dengan viskositas rendah umumnya memberikan puncak yang tajam. Sebaiknya memiliki viskositas 1 poise atu kurang. Viskositas memberikan efek resistan pada transfer massa dalam fase cair (Cl)Dapat larut dalam pelarut volatil Hal ini boleh melapisi bahan pendukungKlasifikasi dan Pemilihan Fase Diam.Pemilihan fase cair (fase diam untuk GC) mengikuti aturan umum dari fase cair yang serupa untuk sampel yang serupa. Dengan begitu seseorang memilih fase diam non-polar untuk sampel non-polar dan fase diam polar untuk sampel polar.

FASA GERAKSyarat gas sebagai fase gerak :LembamKoefisien difusi gas rendahKemurnian tinggiMudah didapat dan murahCocok dengan detektor yang dipakai

Contoh gas pembawa : N2, He, H2, Ar, dll

Detektor Ionisasi Nyala (Flame Ionazation Detector / FID)

Prinsip dasar detektor pengionan nyala adalahenergi kalor dalam nyala hidrogen cukup untuk menyebabkan banyak molekul untukmengionisasi.Detektor ini sensitif terhadap senyawa-senyawa organik pada umumnya. Yang terjadi yaitu :Senyawa-senyawa organik dioksidasi dengan pembakaran hidrogen dan udara.Reaksi kimia: OksidasiCH -----------> CHO+ + e-

Cara KerjaPrinsip detektor ini adalah afluen 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 detector konduktivitas termal apalagi jika digunakan nitrogen sebagai gas pembawa.

Detector Penghantar Panas (Termal Conductivity Detector)Detektor ini banyak digunakan untuk GLC. Gaspembawa detektor ini adalah hidrogen dan helium.Prinsip dasar adalah perubahan konduktivitas panas dari gas yang mengalir lewat detektor ini karena adanya solute didalamnya. Memiliki respon yang baik terhadap zat organic maupun anorganik pada umumnya, dan senyawa-senyawa yang memiliki gugus halogen, N, dan S, sifatnya sederhana, non destruktif terhadap sample.

Cara KerjaSkemadetektorkonduktivitas mempunyaialiran referensiresistor4 dari rangkaian mengkompensasi hanyut, karena fluktuasi aliran atau suhu. Perubahan konduktivitas termal dari aliran limbah kolom di resistor 3 akan mengakibatkan perubahan suhu resistor dan karena itu perubahan resistansi yangdapatdiukursebagaisinyal.Detektor ini menggunakan serabut logam yang dipanaskan untuk mendeteksi perubahan konduktivitas termal dari aliran gas pembawa. Dua pasang serabut tersusun dalam rangkaian jembatanwheatstone. 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.Detektor itu umunya memiliki dua sisi, masing-masing elemennya sendiri.Gas pembawa murni menelusuri satu sisi detektor yang terletak didepan di depan lubang injeksi sampel, sementara efluen kolom mengalir melalui sisi lainnya.Helium merupakan gas pembawa yang cocok untuk detektor konduktivitas termal karena konduktivitas termalnya jauh lebih besar daripada kebanyakan senyawa organik dan tidakmemiliki suatu bahaya ledakan.

Kepekaan detektor konduktivitas termal dapat ditingkatkan dengan menjalankan elemen elemen pada temperatur yang lebih tinggi dengan memberikan suatu arus jembatan yang besar, Tetapi melibatkan harapan hidup elemen tersebut kecil.Detektorini secara umum tidak bersifat menghancurkan.