Disusun Oleh :Levi Hosea ( 2011620005 )

Ferdian ( 2011620087 )

GAS KROMATOGRAFI

1. Definisi dan Sejarah Kromatografi

Kromatografi adalah suatu istilah umum yang digunakan untuk bermacam-macam

teknik pemisahan yang didasarkan atas partisi sampel diantara suatu fasa gerak yang bisa

berupa gas ( kromatografi gas ) ataupun cair ( kromatografi cair ) dan fasa diam yang juga

bisa berupa cairan ataupun suatu padatan. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan polaritas

dari fasa diam dan gerak. Penemu Kromatografi adalah Tswett yang pada tahun 1903,

mencoba memisahkan pigmen-pigmen dari daun dengan menggunakan suatu kolom yang

berisi kapur (CaSO4). lstilah kromatografi diciptakan oleh Tswett untuk melukiskan daerah-

daerah yang berwarna yang bergerak kebawah kolom. Pada waktu yang hampir bersamaan,

D.T. Day juga menggunakan kromatografi untuk memisahkan fraksi-fraksi petroleum, namun

Tswett lah yang pertama diakui sebagai penemu dan yang menjelaskan tentang proses

kromatografi.

Perkembangan tentang kromatografi agak lambat untuk beberapa tahun sampai

digunakan suatu teknik dalam bentuk kromatografi padatan cair (LSC). Kemudian pada akhir

tahun 1930 an dan permulaan tahun 1940 an, kromatografi mulai berkembang. Dasar

kromatografi lapisan tipis (TLC) diletakkan pada tahun 1938 oleh Izmailov dan Schreiber,

dan kemudian diperhalus oleh Stahl pada tahun 1958. Hasil karya yang baik sekali dari

Martin dan Synge pada tahun 1941 (untuk ini mereka memenangkan Nobel) tidak hanya

mengubah dengan cepat kroinatografi cair tetapi seperangkat umum langkah untuk

pengembangan kromatografi gas dan kromatografi kertas. Pada tahun 1952 Martin dan James

mempublikasikan makalah pertama mengenai kromatografi gas. Diantara tahun 1952 dan

akhir tahun 1960 an kromatografi gas dikembangkan menjadi suatu teknik analisis yang

canggih.

Kromatografi merupakan medan yang bergerak cepat karena sangat pentingnya dalam

praktek dalam banyak bidang penelitian. Usaha-usaha berlanjut sepanjang banyak jalur,

beberapa diantaranya adalah : detektor yang lebih baik, bahan kemasan kolom yang baru,

hubungan dengan instrument lain (seperti spektrometer massa) yang dapat membantu untuk

mengidentifikasi komponen-komponen yang dipisahkan.

Kromatografi berkembang menjadi teknik pemisahan untuk zat kimiawi dengan sifat

yang sangat mirip, dan dapat digunakan untuk identifikasi kualitatif dan penetapan

kuantitatif untuk zat-zat yang sudah dipisahkan.

2. Keuntungan-keuntungan Kromatografi

Keuntungan-keuntungan dari Kromatografi diantaranya :

1. Kromatografi merupakan metoda pemisahan yang cepat, mudah dan menggunakan

peralatan yang murah serta sederhana, kecuali untuk kromatografi gas, hingga

campuran yang kompleks dapat dipisahkan dengan mudah.

2. Kromatografi hanya membutuhkan campuran cuplikan.yang sangat sedikit sekali,

bahkan tidak menggunakan jumlah yang besar, disamping itu kromatografi

pekerjaannya dapat diulang.

3. Tabel Klasifikasi Kromatografi

Kriteria Nama

Fasa mobile Kromatografi cair, kromatografi gas, kromatografi absorbsi dan

kromatografi partisi

Mekanisme Kromatografi pertukaran ion dan kromatografi gel

Fasa stationer Kromatografi kolom, kromatografi lapis tipis dan kromatografi

kertas

4. Kromatografi Gas

Umumnya metode kromatografi diklasifikasikan atas jenis fasa yang digunakan dan

sebagian berdasarkan mekanisme pemisahannya, salah satunya adalah kromatografi gas.

Kromatografi Gas adalah metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada jaman

instrument dan elektronika yang telah merevolusikan keilmuan selama lebih dari 30 tahun.

Kromatografi gas merupakan alat analitik yang telah lama populer dan merupakan enis yang

umum digunakan dalam analisis kromatografi kimia untuk memisahkan dan menganalisis

senyawa yang dapat menguap tanpa dekomposisi. Khas penggunaan GC termasuk pengujian

kemurnian zat tertentu, atau memisahkan komponen yang berbeda dari campuran (jumlah

relatif komponen tersebut juga dapat ditentukan). Dalam beberapa situasi, GC dapat

membantu dalam mengidentifikasi suatu senyawa. Dalam persiapan kromatografi, GC dapat

digunakan untuk mempersiapkan senyawa murni dari campuran.. Alat ini biasanya digunakan

untuk analisa campuran senyawa organik menjadi komponen-komponennya. Sekarang GC

dipakai secara rutin di sebagian besar laboratorium industri dan perguruan inggi. GC dapat

dipakai untuk setiap campuran yang komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti pada

suhu yang dipakai untuk pemisahan.

Tekanan uap atau keatsirian memungkinkan komponen menguap dan bergerak

bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas. Pada kromatografi cair pembatasan yang

bersesuaian ialah komponen cairan harus mempunyai kelarutan yang berarti di dalam fase

gerak yang berupa cairan. Secara sepintas tampaknya pembatasan tekanan uap pada

kromatografi gas lebih serius daripada pembatasan kelarutan pada kromatografi cair, secara

keseluruhan memang demikian. Akan tetapi, jika kita ingat bahwa suhu 400¬0C dapat

dipakai pada kromatografi gas dan bahwa kromatografi dilakukan secara cepat untuk

meminimumkan penguraian, pembatasan itu menjadi tidak begitu perlu. Disamping itu, pada

GC senyawa yang tak atsiri sering dapat diubah menjadi turunan yang lebih atsiri dan lebih

stabil sebelum kromatografi.

Dalam kromatografi gas, Fase yang bergerak (mobile phase) adalah sebuah operatir

gas, yang biasanya gas murni seperti helium atau yang tidak reaktif seperti gas nitrogen.

Stationary atau fasa diam merupakan tahap mikroskopis lapisan cair atau polimer yang

mendukung gas murni, di dalam bagian dari sistem pipa-pipa kaca atau logam yang disebut

kolom.

Instrumen yang digunakan untuk melakukan kromatografi gas disebut gas

chromatograph (”aerograph”, ”gas pemisah”). Zat yang dipisahkan dilewatkan dalam kolom

yang diisi dengan fasa tidak bergerak yang terdiri dari bahan halus yang cocok. Gas pembawa

mengalir melalui kolom dengan kecepatan tetap, memisahkan zat dalam gas atau cairan

ataupun dalam keadaan normal. Cara ini digunakan untuk percobaan identifikasi dan

kemurnian atau untuk penetapan kadar.

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

( kromatografi cair kinerja tinggi ) dan Rf dalam KLT ( kromatografi lapisan tipis ). Dengan

kalibrasi yang patut, banyaknya (kuantitas) komponen campuran dapat pula diukur secara

teliti.

Pada prinsipnya kromatografi gas digunakan untuk semua zat yang berbentuk gas atau

dapat menguap tanpa penguraian. Kromatografi gas juga bisa digunakan pada pemisahan

alkaloid, senyawa aktif sintetik, gula, lemak, steroid, asam amino, bahkan senyawa polimer

yang bisa digunakan kromatografi gas.

5. Jenis-jenis Kromatografi Gas

Ada dua jenis kromatografi gas, yaitu kromatografi gas padat (KGP), dan kromatografi

gas cair (KGC). Dalam kedua hal ini yang bertindak sebagai fasa bergerak adalah gas

( hingga keduanya disebut kromatografi gas ), tetapi fasa diamnya berbeda. Meskipun kedua

cara tersebut mempunyai banyak persamaan. Perbedaan antara kedunya hanya tentang cara

kerja. Pada kromatografi gas padat (KGP) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair

(KGC) terdapat partisi (larutan).

Untuk memahami prinsip kerja dari kromatografi gas khususnya kromatografi gas cair

(KGC), yang lazim ditemui adalah pada helium, hydrogen, dan juga nitrogen dapat

digambarkan dengan menggunakan gambar dari kamar-kamar khayal yang masing-masing

berisi suatu porsi cairan atsiri, yang berfungsi sebagai fase stasionernya. Pada kamar pertama

dimasukan suatu sampel fasa gerak, suatu gas seperti nitrogen, yang mengandung uap suatu

senyawa organik, katakan benzena, jika cairan itu cocok maka sejumlah benzena akan

melarut kedalamnya, dan sejumlah lain akan tetap tinggal dalam ruang diatasnya. Hal ini

dinyatakan dalam Hukum Henry dalam bentuknya yang biasa menyatakan bahwa tekanan

parsial yang dilakukan oleh suatu zat terlarut dalam larutan encer akan berbanding lurus

dengan fraksi molnya.

6. Kelebihan dan Kekurangan Kromatografi Gas

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. Selain itu

keuntungan menggunakan kromatografi gas adalah analisa cepat, resolusi baik, bahkan

komponen dengan titik didih berdekatan mampu dipisahkan dimana pemisahan dengan

destilasi biasa tidak dapat dilakukan.

kekurangan kromatografi gas 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. Selain itu teknik ini terbatas untuk zat

yang mudah menguap.

7. Kegunaan Kromatografi Gas

Kromatografi gas telah digunakan pada sejumlah besar senyawa-senyawa dalam

berbagai bidang. Dalam senyawa organik dan anorganik, senyawa logam, karena persyaratan

yang digunakan adalah tekanan uap yang cocok pada suhu saat analisa dilakukan. Berikut

akan kita lihat beberapa kegunaan kromatografi gas pada bidang-bidangnya adalah :

1. Polusi udara

Kromatografi gas merupakan alat yang penting karena daya pemisahan yang

digabungkan dengan daya sensitivitas dan pemilihan detector GLC menjadi alat

yang ideal untuk menentukan banyak senyawa yang terdapat dalam udara yang

kotor, KGC ( kromatografi gas cair ) dipakai untuk menentukan Alkil-Alkil

Timbal, Hidrokarbon, aldehid, keton, SO , HS, dan beberapa oksida dari nitrogen

dll.

2. Klinik

Diklinik kromatografi gas menjadi alat untuk menangani senyawa-senyawa dalam

klinik seperti : asam-asam amino, karbohidrat, CO , dan O dalam darah, asam-

asam lemak dan turunannya, trigliserida-trigliserida, plasma steroid, barbiturate,

dan vitamin

3. Bahan-bahan pelapis

Digunakan untuk menganalisa polimer-polimer setelah dipirolisa, karet dan resin-

resin sintesis.

4. Minyak Atsiri

Digunakan untuk pengujian kualitas terhadap minyak permen, jeruk sitrat, dll

5. Bahan makanan

Digunakan dengan TLC ( kromatografi lapis tipis ) dan kolom-kolom, untuk

mempelajari pemalsuan atau pencampuran, kontaminasi dan pembungkusan

dengan plastik pada bahan makanan, juga dapat dipakai untuk menguji jus, aspirin,

kopi dll.

6. Sisa-sisa peptisida

KGC ( kromatografi gas cair ) dengan detektor yang sensitif dapat menentukan

atau pengontrolan sisa-sisa peptisida yang diantaranya senyawa yang mengandung

halogen, belerang, nitrogen, dan fosfor.

7. Perminyakan

Kromatografi gas dapat digunakan untuk memisahkan dan mengidentifikasi hasil-

hasil dari gas-gas hidrokarbon yang ringan

8. Bidang farmasi dan obat-obatan

Kromatografi gas digunakan dalam pengontrolan kualitas, analisa hasil-hasil baru

dalam pengamatan metabolisme dalam zat-zat alir biologi.

9. Bidang kimia/ penelitian

Digunakan untuk menentukan lama reaksi pada pengujian kemurnian hasil.

10. Komponen-komponen Kromatografi Gas

Komponen-komponen dalam kromatografi gas dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Fungsi dari komponen-komponen di atas adalah sebagai berikut :

1. Gas pembawa, berfungsi sebagai fasa bergerak

2. Sistem pencuplikan sample, sample diinjeksi dengan mikrosyringe melalui septum

karte silikon kedalam kotak logam yang panas

3. Injector, digunakan untuk memasukkan atau menyemprot gas dan sample kedalam

column.  Ada beberapa    jenis injection system yaitu :

Packed column injector; umumnya digunakan dengan package column atau

capillary column dengan diameter yang agak besar. injeksi dilakukan secara

langsung (direct injection), Split/Splitless capillary injector; digunakan dengan

capillary column. sebagian gas/sample dibuang melalui split valve dan

Temperature programmable cool on-column, digunakan dengan cool capillary

column, injeksi dilakukan secara langsung.

4. Oven, digunakan untuk memanaskan column pada temperature tertentu sehingga

mempermudah proses pemisahan komponen sample.

5. Kolom, merupakan jantung dari kromatografi gas. Kolom berisi stationary phase

dimana mobile phase akan lewat didalamnya sambil membawa sample. Secara

umum terdapat 2 jenis column, yaitu: 1) Packed column, umumnya terbuat dari

glass atau stainless steel coil dengan panjang 1 – 5 m dan diameter kira-kira 5 mm. 

2) Capillary column, umumnya terbuat dari purified silicate glass dengan panjang

10-100 m dan diameter kira-kira 250 mm.

6. Detektor, berfungsi mendeteksi adanya komponen yang keluar dari column.

Detektor ditempatkan pada ujung kolom kromatografi gas sehingga dapat

menganalisis aliran gas yang keluar. Ada beberapa jenis detector, yaitu: Atomic-

Emission Detector (AED), Atomic-Emission Spectroscopy (AES) atau Optical

Emission Spectroscopy (OES).

7. Rekorder atau data sistem, berfungsi untuk merekam data yang akan disajikan

dalam bentuk kromatogram secara grafik.

8. Prinsip kerja Kromatografi Gas

Kromatografi gas atau yang biasa disebut carrier gas digunakan untuk

membawa sample melewati lapisan (bed) material. Karena gas yang bergerak, maka

disebut mobile phase (fasa bergerak), sebaliknya lapisan material yang diam disebut

stationary phase (fasa diam). Ketika mobile phase membawa sample melewati

stationary phase, sebagian komponen sample akan lebih cenderung menempel ke

stationary phase dan bergerak lebih lama dari komponen lainnya, sehingga  masing-

masing komponen akan keluar dari stationary phase pada saat yang berbeda. Dengan

cara ini komponen-komponen sample dipisahkan. 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.

9. Petunjuk Cara Kerja

Walaupun beberapa system KG sangat rumit, pada dasarnya cara kerjanya sama. Jika

KG telah dinyalakan maka dapat dilakukan beberapa langkah berikut ini ;

1. Instrumen diperiksa, terutama jika tidak dipakai terus-menerus. Ini dilakukan untuk

mengecek apakah telah dipasang kolom yang tepat, apakah septum injector tidak

rusak (apakah ada lubang besar atau bocor karena sering dipakai), apakah

sambungan saluran gas kedap, apakah tutup tanur tertutup rapat, apakah semua

bagian listrik bekerja dengan baik, dan apakah detector yang terpasang sesuai.

2. Aliran gas kekolom dimulai atau disesuaikan. Ini dilakukan dengan membukan katup

utama pada tangki gas dan kemudian memutar katup (diafragma) sekunder kesekitar

15psi dan membuka katup jarum sedikit. Ini memungkinkan aliran gas yang lambat

(2-5 ml)/menit untuk kolom kemas dan sekitar 0,5ml/menit untuk kolom kapiler

melewati system dan melindungi kolom dan detector terhadap perusakan secara

oksidasi. Dalam banyak instrument modern, aliran gas dapat diatur dengan

rotameter atau aliran otomatis atau pengendali tekanan, atau dapat dimasukkan

melalui modul pengendali berlandas mikroprosesor. Apapun jenisnya, sambungan

system (terutama sambungan kolom) harus dicek dengan larutan sabun untuk

mengetahui apakah ada yang bocor, atau dengan larutan khusus untuk mendeteksi

kebocoran (SNOOP),atau dapat juga dengan larutan pendeteksi kebocoran niaga.

3. Kolom dipanaskan sampai suhu awal yang dikehendaki. Ini dilakukan, pada

instrument buatan lama, dengan memutar transformator tegangan peubah yang

mengendalikan gelungan pemanas dalam tanur kesekitar 90 V.

10. Cara Kalibrasi

Buat satu seri larutan . Setelah itu, suntikan dengan volume sama tiap larutan ke dalam

tempat penyuntikan zat. Gambar garis kalibrasi dari kromatogram, dengan berat zat pada

sumbu horizontal, dan tinggi puncak kurva atau luas daerah puncak kurva pada sumbu

vertical. Buat larutan zat seperti yang tertera pada masing-masing monografi. Dari

kromatogram yang diperoleh dengan kondisi yang sama seperti cara memperoleh garis

kalibrasi, ukur luas daerah puncak kurva atau tinggi puncak kurva. Hitung jumlah zat

menggunakan garis kalibrasi. Dalam cara kerja ini, semua harus dikerjakan dengan kondisi

yang betul-betul tetap.

Persamaan untuk Kromatografi gas : Tr= Lµ

x (1+k n¿

Dimana Tr : Waktu pemisahan

L : Panjang Kolom

µ : kecepatan gas

kn : koefisien

K= Konsentrasi senyawadlam fasa diamKonsentrasi senyawadlam fasa gerak

K merupakan tetapan kesetimbangan, selama suhu dalam kolom tetap.

μ=panjang kolom(cm)

waktu penah ananudara (detik )

Efisiensi Pelat (HETP)

HETP= LN

N = jumlah plat teoritis dari suatu kolom

L = panjang (cm) dari kolom tersebut

R (resolution) didefinisikan sebagai pemisahan nyata antara dua puncak berdekatan:

R= 2 dW 1+W 2

, dalam hal dua puncak dengan luas puncak sama.

Dimana : W1 : puncak 1

W2 : puncak 2

D : jarak puncak

Contoh Soal:

1. Data luas puncak berikut diperoleh dari kromatogram campuran butil alkohol

( faktor koreksi detektor diperoleh dari percobaan lain dengan jumlah alkohol murni

diketahui). Tentukan persentase masing-masing butil alkohol.

Alkohol Luas Puncak cm2Faktor Koreksi

Detektor

Luas Puncak

sebenarnya

n-butil 2,74 0,603 1,652

i-butil 7,61 0,530 4,033

s-butil 3,19 0,667 2,178

t-butil 1,66 0,681 1,130

Jumlah Luas Puncak 8,943

Kolom yang merupakan hasil kali kolom 2 dan 3

Jadi,

% n-butil = 1,6528,943

x 100 = 18,3

% i-butil = 4,0338,943

x 100 = 45,1

% n-butil = 2,1788,943

x 100 = 23,8

% n-butil = 1,1308,943

x 100 = 12,6

2. Dalam analisa GLC dari dua campuran komponen, waktu retensi dari puncak A

adalah 14 min dan puncak B adalah 17 min. Lebar puncak pada garis dasar dari

puncak B adalah 1 min. Puncak udara terelusi setelah 1 min setelah penginjeksian

cuplikan. Pemisahan ini diperoleh dengan kolom sepanjang 3 meter. Hitunglah

panjang kolom minimum yang dibutuhkan untuk mendapatkan pemisahan 1,5.

Jawab:

Untuk kolom ini N=16X 2

y2 =16 (171 )

2

=4624 pelat

α=17−114−1

=1231; k2=17−1

1=16

N yang diperlukan = 16 R2( αα−1 )

2( k2+1k )

2

=16 (1,5 )2( 12311231−1 )

2

( 16+116 )

2

=1155 pelat , diperlukanuntuk R=1,5

Mula-mula kita mempunyai 4624 pelat teoritis. Tetapi kita hanya membutuhkan

untuk R=1,5, 1155 pelat.

Sekarang L yang dibutuhkan= Lmula−mula xN yang dibutuhkan

N mula−mula

= 3 x 11554624

=0,75 meter

Kolom sepanjang 0,75 m cukup (disamping menggunakan kolom sepanjang 3 m)

untuk memperoleh pemisahan yang memuaskan dengan R=1,5.