LTM 1 KIMIA ANALITIK PBL 3

Nama : Fitriani Meizvira

NPM/Kelompok : 1406565493 / 2

Topik Materi : Volumetri

Outline : -Resolusi kolom

: -Piringan rata-rata

: -Tinggi piringan

: -Waktu elusi

Pembahasan

Pada metode analisis kromatografi gas, akan dilakukan beberapa perhitungan matematis terkait

dengan hasil analisis ataupun instrumentasi. Salah satu data penting yang dibutuhkan dalam

proses penghitungan ini adalah waktu retensi/time retention, dilambangkan dengan tR.

Waktu retensi adalah waktu yang diperlukan sejak sampel masuk dalam fasa yang mengalir

sampai tercatat keberadaannya oleh kromatogram dalam bentuk puncak grafik. Lama waktu

retensi bervariasi dari fraksi yang sangat kecil hingga 20 menit, meskipun ada kemungkinan

bahwa waktu retensi bisa lebih dari 20 menit.

Gambar 1. Retension Time. Sumber: Analytical Chemistry for Technician, 3rd Edition

Ada parameter lain yang digunakan sebagai faktor koreksi dari waktu retensi, yang biasa disebut

adjusted retention time dan dilambangkan dengan t’R, yang merupakan perbedaan antara waktu

retensi dari komponen yang akan dianalisis dengan substansi yang tidak diharapkan. Pada GC,

biasanya substansi ini berupa udara. Dengan faktor koreksi ini, kita bisa mengukur lama waktu

campuran dalam fasa stasioner dengan lebih tepat.

Informasi mengenai waktu retensi ini berguna untuk analisis kualitatif.

a. Resolusi Kolom

Resolusi kolom, atau biasa disebut resolusi saja, adalah selisih dari waktu retensi dari dua puncak

yang berdekatan dibagi dengan lebar rata-rata dari kedua puncak.

R = resolusi

tR = waktu resolusi (untuk puncak A ataupun B)

WB = lebar dasar puncak (untuk puncak A ataupun B)

Nilai R ≥ 1,5 menandakan proses separasi yang baik.

Contoh Soal:

Dua buah puncak kromatografi menunjukkan waktu retensi 1,3 menit dan 2,5 menit. Lebar dasar

puncak pertama adalah 0,25 menit, dan lebar dasar puncak kedua adalah 0,29 menit. Berapakah

resolusi kolomnya?

Gambar 2. Adjusted Retention Time. Sumber: Analytical Chemistry for Technician, 3rd Edition

Jawab: R = 2,5−1,3

0,25+0,292

=4,44

b. Piringan Rata-Rata

Pada kromatografi gas, ada istilah theoretical plates. Tiap ‘piringan’ adalah satu proses ekstraksi

dari injektor hingga detektor. Menghitung banyak piringan dapat dilakukan dari kromatogram

dengan menggunakan salah satu puncak yang ada.

N = number of theoretical plates

tR = waktu retensi

WB = lebar dasar puncak

c. Tinggi Piringan

Tinggi piringan (H) adalah panjang kolum untuk satu piringan atau satu tahap kesetimbangan.

Semakin kecil nilainya, semakin efisien kolomnya. Semakin banyak piringan yang ada dalam

kolom pun akan menciptakan resolusi yang lebih baik. Tinggi piringan dapat dihitung dari

pembagian panjang kolom dengan banyaknya piringan.

Selain empat parameter di atas, ada pula parameter selektivitas pada GC. Selektivitas adalah

perbandingan nilai waktu retensi suatu komponen dengan komponen lainnya, dan dilambangkan

dengan α.

Contoh Soal

Anda mengetahui suatu campuran yang mengandung metil propionat dan metil n-butirat

dianalisis dengan GC dengan data sbb:

Dari 5 μL larutan standar metil propionat dan metil n-butirat masing-masing

menunjukkan puncak pada 3,4 dan 8,2 menit.

Sebanyak 5 μL dari campuran sampel standar menghasilkan data sebagai berikut:

No Hexachlorobenzene (mL) Pentachlorobenzene (mL) Tinggi puncak

hexachlorobenzene

(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

Tinggi puncak berdasarkan presentase volume metil propionat masing-masing.

Dengan cara yang sama seperti sampel standar, dari hasil injeksi 5 μL sampel yang tidak

diketahui teramati adanya puncak puncak pada 3,4 menit dengan tinggi senilai 12,5 mm.

Pada salah satu campuran standar metil propionat dan metil n-butirat yang digunakan

menunjukkan data sebagai berikut: lebar dasar puncak pada metil propionat dan metil n-

butirat berturut-turut adalah 1,45 menit dan 3,65 menit.

Bagaimana Anda menentukan:

1. Kandungan senyawa metil propionat dalam sampel tersebut

Jawab :

Pada data diatas, kromatogram dari larutan standar diplot menjadi sebuah grafik. Hal ini

dikarenakan terdapat persamaan yang menghubungkan antara konsentrasi suatu analit dalam

suatu campuran tertentu dengan tinggi atau luas area puncak analit. Persamaan ini berupa

persamaan garis lurus yang tertera pada persamaan (1).

Y = m x + b

Tinggi puncak persen metil propionat

5 10 15 20 2502468

101214161820

3.75

7.5

11.25

15

18.75

Grafik Kandungan Hexachlorobenzene dengan Tinggi Puncak

Konsentrasi metil butirat dalam sampel standar (%)

Ting

gi P

unca

k M

etil B

utira

t (m

m)

Melalui perhitungan, persamaan garis lurus menjadi:

y=bx+a

y=0,75 x

Pada saat waktu retensi sebesar 3,4 menit diperoleh tinggi puncak 12,5 mm. Sehingga, nilai

ini dapat dimasukkan ke dalam persamaan. Tinggi puncak digunakan sebagai y.

12,5=0,75 x

x=16,67 %

Didapatkan nilai x atau nilai konsentrasi metil butirat dalam larutan standar sebesar 16,67%.

Diketahui bahwa larutan standar memiliki volume 5 μL. Sehingga, volume metil butirat dalam

sampel ialah:

V=16,67 %×5 μL

¿0,83 μL

¿8,3 ×10−7 L

Jadi, konsentrasi senyawa metil butirat dalam sampel air minum ialah sebesar 16,67% atau

memiliki volume 8,3 ×10−7 L dari 5 μL larutan sampel.

2. Resolusi kolom (Rs) [tanpa satuan]

Jawab:

R=2[ (tR )B−(tR )A ]

W B+W A

Pada kasus diatas, diketahui data sebagai berikut:

Waktu retensi larutan standar metil propionat, (tR )A = 3,4 menit

Waktu retensi larutan standar metil butirat,(tR )B = 8,2 menit

Lebar dasar puncak metil propionat, W A = 1,45 menit

Lebar dasar puncak metil butirat, W B = 3,65 menit

Menggunakan persamaan (5) maka nilai resolusi dapat diketahui sebagai berikut:

R=2[ (tR )B−(tR )A ]

W B+W A

¿2 (8,2−3,4 ) menit(1,45+3,65 ) menit

¿ 9,65,1

¿1,88

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

Jawab :

N A=16( (tR )A

W A)

2

¿16( 3 , 41,45 )

2

¿16 ×5,49

¿87,97

Jumlah piringan yang dibutuhkan metil butirat (NB)

N B=16( (tR )BW B

)2

¿16( 8 ,23,6 5 )

2

¿16 ×5,05

¿80,75

Jumlah piringan rata-rata yang dibutuhkan ialah:

N=87,97+80,752

¿84,36

Jadi, jumlah piringan rata-rata yang dibutuhkan sebanyak 84,36 atau sekitar 85 piringan.

4. Tinggi Piringan

Asumsi panjang kolom (L) yang digunakan adalah 25 m dengan N = 85 piringan, tinggi

piringannya adalah

H= LN

H= 25 m85 piringan

H=0,29 m

Jadi, tinggi piringannya adalah 0,29 m.

5. Panjang kolom jika resolusi 1.5

Pada persamaan resolusi

R s=√N4 (α−1

α )( kB

1+k B).........................(19)

k dan α tidak berubah secara drastis dengan adanya perubahan L dan N, sehingga kita bisa

anggap k dan α akan konstan. Apabila resolusi ingin diubah, maka yang mempengaruhi

adalah akar dari jumlah piringannya, sehingga didapat persamaan

(R¿¿S )1

(R¿¿ S)2=√N 1

√N 2

¿¿

Dengan (R¿¿ S)1¿ = 1,88, (R¿¿ S)2 ¿ = 1,5 , N1 = 88 piringan, dan N2 adalah jumlah piringan

yang akan dicari. Apabila kita substitusikan akan diperoleh:

1,881,5

=√85

√N2

N2=(√85 x 1,51,88 )

2

N2=54,11≈ 55 piringan

Dengan diketahuinya jumlah piringan, kita bisa menentukan berapa panjang kolomnya bila

resolusi menjadi 1,5 dengan tinggi piringan tetap (H = 0.29 m)

N2=L2

H

L2=N2 . H

L2=55 piringan x0,29m

L2=15,95 m

Sehingga, panjang kolom bila resolusi kolom yang diharapkan 1,5 adalah 16,24 m.

6. Waktu elusi senyawa metil propionat yang diperlukan pada panjang kolom tersebut

Resolusi pada kolom yang diperpanjang adalah 1,5. Waktu elusi setelah kolom diperpanjang bisa

ditentukan dengan menggunakan resolusi kolomnya. Dari penurunan persamaan resolusi,

diperoleh hubungan antara waktu retensi dengan resolusi sebagai

(tR)B=16 R s

2 Hu ( α

α−1 )2 (1+k B)

3

(kB)2

u , α, dan k diasumsikan tidak berubah atau perubahannya sangat kecil apabila waktu retensi

dan resolusi berubah, sehingga didapatkan persamaan

(R¿¿ S)12

(R¿¿ S)22=

(tR)1

(tR)2

¿¿

(tR)2=(R¿¿S )2

2

(R¿¿S)12(tR)1¿

¿

(tR)2=(1,5)2

(1,88)2 3,4 menit

(tR)2=2,16 menit

Sehingga, pada kolom yang telah diperpanjang, waktu elusinya adalah 2,16 menit.

DAFTAR PUSTAKA

Kenkel, John. Analytical Chemistry for Technicians 3rd ed.