PENGANTAR KROMATOGRAFI

SejarahMichael Tsweet (Ahli botani Rusia) pada 1906

Pemisahan pigmen tumbuhan

Kolom gelas diisi kalsium karbonat Terdapat pita warna setelah dielusi

Proses tersebut menjadi cikal bakal kromatografi“chroma” : warna“grapein” : menulis

DefinisiTeknik pemisahan multitahap yang didasarkan pada

perbedaan kemampuan senyawa untuk teradsorpsi pada suatupermukaan atau terlarut di dalam suatu lapisan tipis cairan

Proses yang berdasarkan distribusi (keterbagian/partisi) komponen, bersifat differensial di antara dua fase

Teknik komponen dari suatu campurandipisahkan berdasarkan lajunya selama pergerakan melaluifase diam oleh fase gerak (cairan/gas)

Kesamaan:Sistem dua fase (fase diam dan fase gerak)Kesetimbangan Proses dinamik

[ ] konstan bila kesetimbangan tercapai

Teknik pemisahan Kromatografi

Komponen dalam komponen dalamfase diam fase gerak

Kromatografi Separasi/pemisahanIdentifikasi/deteksi

Driving Force Hidrodinamik

Sistem Dual phase

Klasifikasi teknik kromatografiTeknik kromatografi diklasifikasikan berdasarkan sudutpandang yang dipakai:

Berdasarkan faseBerdasarkan mekanisme retensiBerdasarkan konfigurasi secara fisikBerdasarkan pengembangan gerak sampel

Klasifikasi Berdasarkan faseFase gerak Fase stasionerGas CairGas PadatCair CairCair Padat

}}

Kromatografi gas

Kromatografi cairan

Klasifikasi teknik kromatografi

Klasifikasi Berdasarkan mekanisme retensi

PartisiAdsorpsiEksklusi

Klasifikasi Berdasarkan konfigurasi secara fisik

KolomPlanar

Klasifikasi teknik kromatografi

Klasifikasi Berdasarkan pengembangan gerak sampelFrontalDisplacementElusi

Penjelasan

Teknik Kromatografi berdasarkan faseFase stasioner padatan Cairan

Fase gerak Cair-Kromatografi Tsweet (adsorpsi)-kromatografi pertukaran ion-filtrasi gel

GasKromatografi gas padatan (GSC)

Cair-Kromatografi partisi-Kromatografi kertas-Kromatografi lapis tipis

GasKromatografi gas-cairan (GLC)

Klasifikasi teknik kromatografiTeknik Kromatografi berdasarkan mekanisme retensi

Pembagian berdasarkan mekanisme retensi antara lain kromatografi pertukaran ion, kromatografi adsorpsi, kromatografi partisi, kromatografi filtrasi gel, kromatografi pertukaran elektron dan lain-lain.

Teknik Kromatografi berdasarkan Konfigurasi secara fisikKlasifikasi ini sering disebut dengan kromatografi konvensional, yang merupakan perkembangan awal dari kromatografia. Kromatografi planar, fase stasionernya disangga suatu bahan

yang berbentuk segi empat datar. Contohnya ialah kromatografi kertas dan kromatografi lapistipis (KLT)

Klasifikasi teknik kromatografi

Jenis:cairan-cairan, fase stasioner ialahlapisan pelarut/pengembang yang teradsorpsi pada permukaan kertas. Fase mobil ialah pelarut pengembang (eluen)

atau

Kromatografi kertas

Kromatografi lapis tips (KLT)

atau

Lempeng plastik ataugelas dilapisi adsorben

Jenis:cairan-cairan, fase stasioner ialahlapisan pelarut/pengembang yang teradsorpsi pada permukaan adsorben. TapiPada kondisi tertentu pelat KLT (penyanggaPelat Lapis tipisnya dapat berfungsi sebagaiadsorben) Fase mobil ialah pelarutpengembang (eluen)

Klasifikasi teknik kromatografib. Kromatografi kolom, fase stasionernya disangga suatu bahan

yang berbentuk kolom. Contohnya ialah kolom gelas (kromatografi Tsweet) dankolom baja (GLC, HPLC)

i. Fase stasioner diisikan ke dalam kolom, disebutKolom kemas (packed column)

ii. Fase stasioner dilapiskan tipis-tipis padapermukaan dalam suatu kolom, disebut kolomkapiler (capilary column)

i ii

Retensi solut (Migrasi komponen)

Volume retensi (VR): Volume fase gerak yang diperlukan untukMengelusi suatu komponen mencapai konsentrasi maksimumnya

Waktu retensi (tR): Waktu yang diperlukan untuk mengelusi soluthingga mencapai konsentrasi maksimumnya dan keluar dariKolom/fase diam

Laju alir volumetrik fase gerak (F): Laju/Kecepatan aliran rata-ratafase gerak

tR = VR/F

Retensi solut (Migrasi komponen)Rasio retensi (R): Besaran yang mencerminkan derajatketertahanan solut/komponen di dalam fase diam

R= kecepatan linier rata-ratasolut yang melalui fase diam/kolomkecepatan rata-rata eluen melalui fase diam/kolom

R = VM/VR

Dapat pula dikalkulasi dengan persamaan berikutVM ialah volume fase gerak di dalam kolom(dead volume/void volume/volume ruang kosong)

R = CM VMCM VM + CsVs

R= jumlah solut pada fase gerakjumlah total solut

Retensi solut (Migrasi komponen)VM: Volume pada fase gerakVs : Volume pada fase diamCM: Konsentrasi solut pada fase gerakCs: Konsentrasi solut pada fase diam

R = VMVM + CsVs/ CM

KD = koefisien distribusi = Cs/CM

VM/VR = VMVM + KD Vs

VR = VM + KD Vs

Contoh Soal

Hitunglah perbedaan volume retensi untuk komponen A dan B yang dipisahkan melalui kolom yang berisi 1.5ml fase stasioner dan 3.2 ml fase gerak. Koefisien distribusi untuk A dan B berturut-turut adalah 10.2 dan 7.5. Hitung pula waktu retensinya bila laju alir rata-rata = 1.2 ml/menit

VR = VM + KD.VsJawab

Untuk komponen A → VR = 3.2 + (10.2 x 1.5 ml)= 18.5 ml

tR = VR/F tR = 18,5 ml1,2 ml/menit

Untuk komponen B → VR = 3.2 + (7.5 x 1.5 ml)

= 14.45 mltR = 14,45 ml

1,2 ml/menit

Efisiensi Kolom: Teori LempengElusiSolut bergerak melalui kolom dengan kecepatan berbeda-beda

Solut tersebar dari suatu pita kompak menjadi pita yang agaklebar dan bergerak di sepanjang kolom pelebaran pita

Martin and Synge 1940Kolom kromatografi dapat dilihat sebagai suatu seri lapisan-lapisan yang sangat tipis yang berkesinambungan dan melekatSatu sama lain sehingga memungkinkan suatu proses partisi solutYang berkesinambungan

Efisiensi Kolom: Teori Lempeng

Kesetimbangan yang terjadi padamasing-masing pelat

kolom kolom

Lempeng yang dimaksud ialah lempeng/pelat teoritis/theoritical plates

Efisiensi Kolom: Teori Lempeng

Efisiensi kolom ~ ketebalan/tinggi pelat teoritis (H)H: tinggi pelat teoritisL : panjang kolomN: jumlah pelat teoritis

H = L/N

N dapat dihitung secara eksperimental melalui persamaan

N = tR2/W atau N = 16 VR

2/W

W

tR : waktu retensiVR : volume retensiW : lebar puncak

Pelebaran Pita: Teori lajuPelebaran pita dapat terjadi akibat:a. unevennes of flow (Eddy diffusion)b. Longitudinal diffusionc. Resistance to mass transfer

unevennes of flow (Eddy diffusion)

Longitudinal diffusion

Pelebaran Pita: Teori laju

Resistance to mass transfer

Resolusi KomponenResolusi (Rs)~ menggambarkan keterpisahan dua buah pita/puncak

Rs = 2(tRB – tRA)WA + WB

tRA: waktu retensi solut A tRB : Waktu retensi BWA: Lebar kurva AWB: Lebar kurva B

Parameter yang penting pada kromatografi1. Koefisien/konstanta partisi

K = CsCM

K: Koefisien partisi CS: Konsentrasi solut pada fase diamCM: Konsentrasi solut pada fase gerak

Parameter yang penting pada kromatografi

2. Laju migrasi linier rata-rata

V = LtR

V : Laju linier rata-rata L : Panjang kolomtR: waktu retensi komponen

Laju migrasi linier rata-rata fase gerak

µ = LtM

V : Laju linier rata-rata fase gerak L : Panjang kolomtM: waktu retensi fase gerak

V = µ x 11 + K Vs/VM

Vs : volume pada saat Cs VM : volume pada saat CM

Parameter yang penting pada kromatografi

3. Faktor kapasitas kolom

k’A = KA VsVM

Vs : volume saat Cs KA : konstanta partisi komponen Ak’A : faktor kapasitas kolom

V = µ x 11 + K Vs/VM

Dapat dituliskan menjadi

V = µ x 11 + k’A

V = Lt

µ = LtM

karena dan

R

L = L x 1tR tM 1 + k’A

k’A = tR - tMtM

3. Faktor selektivitas kolom

α = KBKA

B adalah komponen yang ditahan lebih kuat

Dapat juga dihitung dengan persamaan

α = k’Bk’A

Secara eksperimental α= tRB - tMtRA - tM

Latihan soal

1.Suatu solut dipisahkan dengan kromatografi kolom. Bila solut tersebut keluar dari kolom dan mencapai konsentrasi maksimum dalam waktu 3 menit 50 detik, hitunglah volume retensi bila laju alirnya 32.0 ml menit-1

2. Suatu kolom menghasilkan puncak setelah dielusi dengan waktu 256 detik, yang mempunyai lebarpuncak 3.30 detik (½ dari tinggi kurva). Hitunglah

(a)jumlah pelat teoritis kolom tersebut dan (b) efisiensi kolom (H), jika panjang kolom 28.5 cm