KROMATOGRAFI GAS Latar BelakangKromatografi Gas adalah metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada jaman instrument dan elektronika yang telah merevolusikan keilmuan selama lebih dari 30 tahun. Sekarang GC dipakai secara rutin di sebagian besar laboratorium industri dan perguruan tinggi. GC dapat dipakai untuk setiap campuran yang komponennya atau akan lebih baik lagi jika semua komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti pada suhu yang dipakai untuk pemisahan.Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya.Ada beberapa kelebihan kromatografi gas, diantaranya kita dapat menggunakan kolom lebih panjang untuk menghasilkan efisiensi pemisahan yang tinggi. Gas dan uap mempunyai viskositas yang rendah, demikian juga kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat, sehingga analisis relatif cepat dan sensitifitasnya tinggi. Fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat-zat terlarut. Kelemahannya adalah teknik ini terbatas untuk zat yang mudah menguap.Kromatografi gas merupakan metode yang tepat dan cepat untuk memisahkan campuran yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam, mulai dari beberapa detik untuk campuran sederhana sampai berjam-jam untuk campuran yang mengandung 500-1000 komponen. Komponen campuran dapat diidentifikasikan dengan menggunakan waktu tambat (waktu retensi) yang khas pada kondisi yang tepat. Waktu tambat ialah waktu yang menunjukkan berapa lama suatu senyawa tertahan dalam kolom.waktu tambat diukur dari jejak pencatat pada kromatogram dan serupa dengan volume tambat dalam KCKT dan Rf dalam KLT. Dengan kalibrasi yang patut, banyaknya (kuantitas) komponen campuran dapat pula diukur secara teliti . kekurangan utama KG adalah bahwa ia tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar. Pemisahan pada tingkat mg mudah dilakukan, pemisahan campuran pada tingkat g mungkin dilakukan; tetapi pemisahan dalam tingkat pon atau ton sukar dilakukan kecuali jika tidak ada metode lain.Proses kromatografi dalam alat GC dimulai dengan menyuntikkan sample ke dalam kolom. Mula-mula komponen-komponen di dalam kolom diuapkan, kemudian dielusi oleh gas pembawa untuk melalui kolom. Perbedaan laju migrasi masing-masing komponen dalam kolom disebabkan oleh perbedaan titik didih dan interaksi masing-masing komponen dengan fasa stasioner. Pendeteksian saat keluar dari kolom dilakukan berdasarkan perubahan sifat fisika aliran gas yang disebabkan adanya komponen yang dikandungnya. Sifat fisika tersebut, misalnya daya hantar panas, absorpsi radiasi elektromagnetik, indeks refraksi, derajat terinduksi ion, dsb. Untuk analisa kualitatif, komponen-komponen yang terelusi dikenali dari nilai waktu retensi, TR. TR analit dibandingkan dengan TR standar pada kondisi operasi alat yang sama. Sedangkan untuk analisa kuantitatif, penentuan kadar atau jumlah analit dilakukan dengan membandingkan luas puncak analit dengan luas puncak standar. Efisiensi kolom ditentukan berdasarkan jumlah pelat teori (N) dalam kolom, melalui persamaan : N = 16 x (TR / WB)2 , dengan TR = waktu retensi dan WB = lebar dasar puncak.

Komponen-Komponen Pada Kromatografi Gas Pada dasarnya komponen penting pada yang harus ada pada setiap alat kromatografi gas adalah :1. Tangki pembawa gas2. Pengatur aliran dan pengatur tekanan3. tempat injeksi4. kolom5. detektor6. rekorder

Gambar . Skema Peralatan Kromatografi Gas

1. Tangki pembawa gasFungsi gas pembawa adalah mengangkut cuplikan dalam kolom ke detektor. Bermacam-macam gas telah digunakan dalam KGC, misalnya, hydrogen, helium, helium, memungkinkan difusi yang lebih longitudinal dari solute, yang cenderung menurunkan efisiensi kolom, terutama pada laju arus yang lebih rendah. Maka nitrogen mungkin merupkan suatu pilihan yang lebih baik untuk gas-pembawa agar dapat dilakukan suatu pemisahan yang benar-benar sukar. Pemilihan gas pembawa hars disesuaikan dengan jenis detektor yang digunakan. Hubungan antara gas pembawa dengan detektor dinyatakan dalam table di bawah ini :

Gas pembawaDHPDINDTEDFN

HeliumXX--

HydrogenX---

NitrogenXXxX

Argon--x-

DHP = detektor hantaran panas (TCD) DIN = detektor ionisasi nyala (FID) DIE = detektor tangkapan nyala (ECD) DFN = detektor fotometri nyala

Gambar. Tangki pembawa gas Syarat gas sebagai fase gerak :1. Lembam2. Koefisien difusi gas rendah3. Kemurnian tinggi4. Mudah didapat dan murah5. Cocok dengan detektor yang dipakai

2. Pengatur Aliran dan Pengatur Tekanan Ini disebut pengatur atau pengurang Drager. Drager bekerja baik pada 2,5 atm, dan mengalirkan massa aliran dengan tetap. Tekanan lebih pada tempat masuk dari kolom diperlukan untuk mengalirkan cuplikan masuk ke dalam kolom. Ini disebabkan, kenyataan lubang akhir dari kolom biasanya mempunyai tekanan atmosfir biasa. Juga oleh kenyataan bahwa suhu kolom adalah tetap, yang diatur oleh thermostat, maka aliran gas tetap yang masuk kolom akan tetap juga. Demikian juga komponen-komponen akan dielusikan pada waktu yang tetap yang disebut waktu penahanan (the retention time), tR. Karena kecepatan gas tetap, maka komponen juga mempunyai volume karakteristik terhadap gas pengangkut = volume penahanan (the retention volume), vr. Kecepatan gas akan mempengaruhi effisiensi kolom. Harga-harga yang umum untuk kecepatan gas untuk kolom yang memiliki diameter luar.1/4" O.D : kecepatan gas 75 ml/min 1/8" O.D : kecepatan gas 25 ml/min.

3. Tempat InjeksiSejumlah kecil sampel yang akan dianalisis diinjeksikan pada mesin menggunakan semprit kecil. Jarum semprit menembus lempengan karet tebal (Lempengan karet ini disebut septum) yang mana akan mengubah bentuknya kembali secara otomatis ketika semprit ditarik keluar dari lempengan karet tersebut.Injektor berada dalam oven yang mana temperaturnya dapat dikontrol. Oven tersebut cukup panas sehingga sampel dapat mendidih dan diangkut ke kolom oleh gas pembawa misalnya helium atau gas lainnya.

Gambar . Injektor ports4. KolomJika suatu cuplikan dianalisis dengan GC maka pemisahan terjadi pada kolom. Kolom di dalam GC sering disebut dengan jantung GC. Hal ini disebabkan karena keberhasilan suatu analisis ditentukan oleh tepat dan tidaknya kolom yang dipilih serta jenis cuplikan yang akan dianalisis.Kolom GC terdiri dari 3 bagian yaitu wadah luar yang terbuat dari logam (tembaga, baja tahan karat, nikel),gelas atau plastik mislanya teflon dan isi kolom yang terdiri dari padtan pendukung dan fasa cairan. Kolom isian Fasa stasioner dalam kromatografi gas cair (KGC) adalah cairan, tetapi cairan itu tidak boleh dibiarkan bergerak gerak di dalam tabung. Cairan tersebut harus dimobilisasi, biasanya dalam bentuk satu lapisan tipis dengan luas permukaan besar. Ini paling lazim dilakukan dengan mengimpregnasi suatu bahan padat dengan fasa cair sebelum kolom diisi. Padatan tersebut harus bersifat inert secara kimiawi terhadap zat zat yang nantinya akan dikromatografikan, stabil pada temperatur operasi, dan memilki luas permukaan yang besar persatuan berat. Penurunan tekanan yang dibutuhkan untuk laju alir gas yamg diinginkan harus tidak boleh berlebihan. Kekuatan mekanis lebih diinginkan agar partikel partikelnya tidak pecah dan mengubah distribusi ukuran partikel dengan penanganan. Kebanyakan padatan yang digunakan sebagai penyangga pada KGC sangat berpori. Adsorben aktif seperti karbon aktif dan silika gel adalah penyangga padat yang buruk. Bahkan jika dilapisi dengan lapisan cairan tipis maka padatan ini akan menyerap komponen komponen sampel yang menyebabkan pengekoran (tailing). Bahan penyangga padat yang paling umum adalah tanah diatom. Untuk dapat digunakan sebagai penyangga padatan maka tanah diatom dijadikan seperti bata dan dipanaskan di dalam tanur kemudian digerus halus sampai dan disaring dengan ukuran mesh tertentu. Pemilihan fasa cair Fasa cair harus dipilih dengan mempertimbangkan masalah pemisahan tertentu. Cairan tersebut harus memiliki tekanan uap yang sangat rendah pad temperatur kolom; sebuah petunjuk praktis mengusulkan suatu titik didih sekurang kurangnya 2000C di atas temperatur di mana cairan akan diberikan. Dua alasan penting untuk menginginkan volatilitas yang rendah adalah pertama, hilangnya cairan akan menghancurkan kolom itu, dan kedua, detektor akan memberi respon pada uap fasa stasioner dengan hasil penyimpangan pada garis dasar perekam dan menurunkan kepekaan terhadap komponen komponen sampel yang dianalisis. Jelas, fasa cair harus stabil secara termal pada temperatur kolom, dan kecuali dalam kasus kasus khusus, cairan itu tidak bereaksi secara kimia dengan komponen komponen sampel. Cairan tersebut harus memiliki daya pelarut yang cukup untuk sampel. Mengingat aturan lama bahwa sejenis melarutkan sejenis , bisa dinyatakan bahwa secara umum seharusnya ada sedikit kesamaan kimiawi antara zat cair dan zat terlarut yang dipisahkan. Jumlah cairan yang diberikan pada penyangga padatan adalah penting. Jika terlalu banyak cairan, zat terlarut akan menghabiskan terlalu banyak waktu berdifusi ke fasa cair, dan efisiensi pemisahan menjadi berkurang. Terlalu sedikit cairan menyebabkan zat terlarut berinteraksi dengan padatan itu sendiri., adsorpsi dapat menyebabkan pengekoran dan tumpang tindihnya pita pita elusi. Pemuatan cairan berbeda beda dengan sifat penyangga padatan, ukuran sampel yang diantisispasi dan faktor faktor lain, tetapi umumnya dalam rentang 2 atau 3 sampai sekitar 20% berat cairan. Biasanya padatan diolah dengan suatu larutan dari cairan yang diinginkan dalam suatu pelaut yang volatil, dimana pelarut dipindahkan dengan pemanasan dan selanjutnya dibuang dengan gas pembawa.

Gambar . Kolom paking5. DetektorBerbeda dengan alat analisis lainnya, detektor pada kromatografi gas pada umumnya lebih beraneka ragam. Hal ini disebabkan detektor pada GC mendeteksi aliran bahan kimia dan bukan berkas sinar seperti pada spektrofotometer. Beberapa pertimbangan dalam merancang suatu detektor dapat dikemukan sebagai berikut :1. Detektor GC harus dapat mendeteksi dalam waktu beberapa detik.2. Cuplikan yang masuk ke dalam detektor harus volatil dan bebas dari pengaruh matrik. Hal semacam juga terjadi pada spektrometri serapan atom atau emisi.3. Detektor GC mempunyai kepekaan yang kebih dibandingkan dengan alat analisis pada umumnya.4. Detektor GC mempunyai kisaran dinamik yang sangat besar, umunya lebih besar daripada 107. 5. Detektor GC dapat pula digunakan sebagai alat identifikasi walaupun kegunaan secara umum adalah untuk keperluan kuantitatif

Beberapa parameter yang sering dijumpai pada detektor adalah ratio signal terhadap noise (S/N), batas deteksi minimum (BDM), faktor respon atau ratio signal terhadap jumlah cuplikan, kisran dinamik linear, dan kespesifikan.

Rasio S/N dalam banyak hal dikaitkan dengan BDM. Batas deteksi minimum suatu detektor tehadap suatu cuplikan ditentukan oleh rasio S/N. Salah satu kesepakatan yang dicapai adalah BDM = 2 S/N. Yang dimaksud signal adalah respon detektor terhadap senyawa kimia yang masuk ke dalamnya sedangakan noise berasal dari alat ( getaran rekorder setelah diperbesar maksimum). Harga BDM untuk beberapa detektor dapat dilihat pada tabel berikut:Harga BDM untuk beberapa detektorDetektor BDMSenyawa yang dianalisis

Hantaran panas5 x 10-10Propana

Ionisasi nyala5 x 10-12Propana

Tangkapan elektron5 x 10-16Lindan

Fotometri nyala5 x 10-102 x 10-12TiofenTributilfosfat

Ionisasi nyala 5 x 10-14Azobenzena

Alkali (DINA)5 x 10-15 Tributilfosfat

Jenis jenis dari detektor :a. THERMAL CONDUCTIVITY DETECTOR (TCD)Mendeteksi semua senyawa yang memiliki perbedaan bahang dengan gas pembawa.

b. FLAME IONIZATION DETECTOR (FIDSensitif terhadap senyawa-senyawa organik pada umumnya.

c. ELECTRON CAPTURE DETECTOR (ECD) Sensitif terhadap senyawa-senyawa halogen dan logam organik.Biasanya untuk analisis pestisida organoklorin

d. FLAME THERMIONIC DETECTOR (FTD /NPD)Sensitif terhadap senyawa fosfor organik dan nitrogen organik.Biasanya untuk analisis pestisida dan produk medikal.

e. FLAME PHOTOMETRIC DETECTOR (FPD)Sensitif terhadap senyawa-senyawa fosfor organik, sulfur organik dan timah organik.Biasanya untuk analisis pestisida dan flavour.

6. RekorderRekorder berfungsi sebagai pengubah sinyal dari detektor yang diperkuat melalui elektrometer menjadi bentuk kromatogram. Dari kromatogram yang diperoleh dapat dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif dengan cara membandingkan waktu retensi sampel dengan standar. Analisis kuantitatif dengan menghitung luas area maupun tinggi dari kromatogram (Hendayana, 2001). Sinyal analitik yang dihasilkan detektor dikuatkan oleh rangkaian elektronik agar bisa diolah oleh rekorder atau sistem data. Sebuah rekorder bekerja dengan menggerakkan kertas dengan kecepatan tertentu. di atas kertas tersebut dipasangkan pena yang digerakkan oleh sinyal keluaran detektor sehingga posisinya akan berubah-ubah sesuai dengan dinamika keluaran penguat sinyal detektor. Hasil rekorder adalah sebuah kromatogram berbentuk pik-pik dengan pola yang sesuai dengan kondisi sampel dan jenis detektor yang digunakan. Rekorder biasanya dihubungkan dengan sebuah elektrometer yang dihubungkan dengan sirkuit pengintregrasi yang bekerja dengan menghitung jumlah muatan atau jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh detektor. Elektrometer akan melengkapi pik-pik kromatogram dengan data luas pik atau tinggi pik lengkap dengan biasnya.Sistem data merupakan pengembangan lebih lanjut dari rekorder dan elektrometer dengan melanjutkan sinyal dari rekorder dan elektrometer ke sebuah unit pengolah pusat (CPU, Central Procesing Unit).Hasil pembacaan dalam detector akan direkam dalam rekorder dan ditampilkan pada layar komputer berupa diagram/grafik dengan puncak / pick yang berbeda-beda sesuai dengan senyawa atau gugus senyawanya, seperti gambar di bawah ini:

Gambar . diagram/grafik dengan puncak / pick

Prinsip Dasar Kromatografi GasSebagaimana kita ketahui bahwa terdapat berbagai macam kromatografi, salah satunya yaitu kromatografi gas (Gas Chromatography) yang merupakan metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman instrument dan elektronika. Kromatografi gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponen- komponennya dengan mengguakan gas sebagai fasa bergerak yang melewati suatu lapisan serapan (sorben) yang diam. Fasa diam dapat berupa zat padat yang dikenal dengan kromatografi gas padat [Gas Solution Chromatography (GSC)] dan gas cair sebagai kromatografi gas cair [Gas Liquid Chromatography (GLC)]. Untuk GLC fasa diamnya berupa suatu cairan bertitik didih tiggi dan proses serapannya lebih banyak berupa partisi. Sedangkan untuk GSC fasa diamnya berupa padatan dan adsorpsi memainkan peranan utama. Kromatografi Gas mempunyai prinsip yang sama dengan kromatografi kolom (serta yang lainnya seperti HPLC, TLC), tetapi memiliki beberapa perbedaan:Pertama, Proses memisahkan senyawa dalam campuran dilakukan antara fasa cair diam dan fasa gas bergerak, sedangkan pada kromatografi kolom yang seimbang dalah tahap yang solid dan bergerak adalah fasa cair.Kedua, melalui kolom yang lolos tahap gas terletak di sebuah oven dimana temperatur gas dapat dikontrol sedangkan kromatografi kolom biasanya tidak memiliki kontrol seperti suhu.Ketiga, konsentrasi yang majemuk dalam fasa gas adalah hanya salah satu fungsi dari tekanan uap dari gas.Pada Prinsipnya, pemisahan Kromatografi Gas adalah disebabkan oleh perbedaan dalam kemampuan distribusi analit diantara fasa gerak dan fasa diam di dalam kolom pada kecepatan dan waktu yang berbeda.Kromatografi gas (KG) merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk perusahaan dan analisis, kromatografi gas dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran.

Prinsip Kerja Kromatografi GasGas pembawa (biasanya digunakan Helium, Argon atau Nitrogen) dengan tekanan tertentu dialirkan secara konstan melalui kolom yang berisi fase diam. Selanjutnya sampel di injeksikan kedalam injektor (Injection Port) yang suhunyan dapat diatur. Komponen- komponen dalam sampel akan segera menjadi uap dan akan dibawa oleh aliran gas pembawa menuju kolom. Komponen- komponen akan teradopsi oleh fasa diam pada kolom kemudian akan merambat dengan kecepatan berbeda sesuai dengan nilai Kd masing- masing komponen sehingga terjadi pemisahan.Komponen yang terpisah menuju detektor dan akan terbakar menghasilkan sinyal listrik yang besarnya proporsional dengan komponen tersebut. Sinyal lau diperkuat oleh amplifier dan selanjutnya oleh pencatat (recorder) dituliskan sebagai kromatogram berupa puncak. Puncak konsentrasi yang diperoleh menggambarkan arus detektor terhadap waktu.

Kelebihan dan Kekurangan Kromatografi Gas

Kromatografi Gas memiliki beberapa kelebihan dibanding dengan metode kromatografi lainnya, kelebihannya antara lain:1) Analisis dapat dilakukan dengan cepat2) Sensivitasnya tinggi3) Mampu mengidentifikasi konstituen renik4) Batas deteksi sampai dengan 10-9 g/L5) Dapat dilengkapi sistem komputer untuk mengontrol bagian- bagian kromatogram dan menyimpan data hasil percobaan dalam memorinya. Sedangkan kekurangan kromatografi Gas di antaranya adalah:1) Teknik kromatografi gas terbatas untuk zat yang mudah menguap2) Kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam umlah besar. Pemisahan pada tinkat mg mudah dilakukan, pemisahan pada tingkat gram mungkin dilakukan, tetapi pemisahan dalam tingkat pon atau ton sukar dilakukan kecuali jika ada metode lain.3) Fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fasa diam dan zat terlarut.

Aplikasi Kromatografi Gas dalam kehidupan1. Metode ini digunakan untuk analisis senyawa organik yang mudah menguap seperti hidrokarbon dan ester selain itu juga untuk analisis minyak mentah dan minyak atsiri dalam buah.2. Gas Liquid Chromatography (GLC) sangat berperan penting dalam upaya memonitor dan mengendalikan distribusi pencemaran dalam lingkungan, misalnya dalam Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) USA menjalankan suatu program yang efektif untuk memonitor kadar pestisida dalam tanah diberbagai tempat di negeri itu dengan cara kromatografi gas.3. GLC juga dapat digunakan untuk identifikasi dan pengelompokan pemonitoran gas- gas pernafasan selama anestesi, penelusuran senyawa organik dan organisme hidup pada planet lain.

Syarat cuplikan pada kromatografi gas :> harus memiliki keatsirian yang cukup (Volatil)> stabil terhadap panas.Populasi: 10~20% senyawa dapat dianalisis dengan kromatografi gas.Senyawa yang dapat dianalisis dengan KG:Pada suhu operasional KG (< 450oC)1. molekul / senyawa dapat berubah fase gas atau uap2. Tidak terdekomposisi pada suhu tersebut

DAFTAR PUSTAKAR.A. Day, JR & AL. Underwood,2006, Analisis Kimia Kuantitatif,Jakarta:Erlangga

Day, Jr dan Underwood, A.L. 1991. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi 5. Jakarta: Penerbit ErlanggaMadbardo. 2008. Kromatografi Gas. (online). http://madbardo.blogspot.com/2010/02/kromatografi-gas.html. Diakses pada tanggal 13 Mei 2010.Rismana, Eriawan. 2008. Isolasi Minyak dari Biji Mengkudu (online). http://www.resep.web.id. Diakses pada tanggal 13 Mei 2010.Takeuchi, Yoshito. 2009. Kromatografi (online). http://www.chem-is-try.org. Diakses pada tanggal 13 Mei 2010.

13