NAMA : RESA FAZARWATI MK: KIMIA PEMISAHAN

NIM : 1102546

JUR/KELAS : PENDIDIKAN KIMIA SL/ A

1. Komponen GC dan cara kerja tiap komponen?

Jawab:

Komponen GC

Gambar komponen GC

Cara kerja tiap komponen:

a. Gas pembawa

Fase gerak pada GC juga disebut dengan gas pembawa karena tujuan awalnya adalah

untuk membawa solut ke kolom, karenanya gas pembawa tidak berpengaruh pada

selektifitas. Syarat gas pembawa adalah: tidak reaktif (inert) dengan sampel maupun

dengan fasa diam; murni/kering karena kalau tidak murni akan berpengaruh pada detektor;

dan dapat disimpan dalam tangki baja bertekanan tinggi. Gas yang biasa digunakan

diantaranya helium, nitrogen, argon, dan hidrogen. Karena gas disimpan dalam tangki baja

bertekanan tinggi maka gas tersebut akan mengalir dengan sendirinya secara cepat sambil

membawa komponen-komponen campuran yang akan dipisahkan.

Gambar Karakteristik Gas Pembawa H2, He, Ar

Adapun karakteritik dari gas pembawa hidrogen, helium, dan nitrogen, ketiganya

memberikan harga HETP yang sama tapi pada kecepatan alir yang berbeda. Gas N2

memerlukan kecepatan alir yang lambat (10 cm/det) untuk mencapai kinerja (efisiensi)

optimum dengan HETP minimum. Sementara gas H2 dapat dialirkan dcengan cepat (25

cm/det) dan He (35 cm/det) untuk memperoleh efisiensi yang optimum. Kinerja H2

berkurang sedikit demi sedikit dengan kenaikan kecepatan alir. Sedangkan kinerja N2

berkurang secara drastis dengan kenaikan kecepatan alir. Hal tersebut menunjukkan bahwa

H2 dapat memberikan resolusi yang hampir sama dengan yang lain pada kecepatan alir

yang lebih cepat. Solut berdifusi dengan cepat melalui H2 dan He daripada melalui N2

maka H2 dan He memberikan resolusi yang lebih baik pada kecepatan alir tinggi.

b. Ruang Pemasukan Sampel

Sampel yang dapat dianalisis melalui teknik kromatografi gas dapat berupa zat cair atau

gas. Dengan syarat sampel mudah menguap dan stabil (tidak rusak pada kondisi

operasional). Lubang injeksi didesain untuk memasukkan sampel secara cepat dan efisien.

Desain yang populer terdiri atas saluran gelas yang kecil atau tabung logam yang

dilengkapi dengan septum karet pada satu ujung untuk mengakomodasi injeksi dengan

semprit (syringe). Di tempat injeksi terdapat pemanas yang suhunya dapat diatur untuk

menguapkan sampel. Suhu tempat penyuntikan sampel biasanya sekitar 500C di atas titik

didih sampel. Bila sampel rusak pada suhu tersebut maka tidak dapat dianalisis dengan

GC.

Tempat pemasukan cuplikan cair ke dalam pak kolom biasanya terbuat dari tabung gelas

di dalam blok logam panas. Cuplikan disuntikan dengan bantuan alat suntik melalui karet

septum kemudian diuapkan di dalam tabung gelas. Karena helium (gas pembawa)

mengalir melalui tabung, sejumlah volume cairan yang diinjeksikan (biasanya antara 0,1-

10,0 μL) akan segera diuapkan untuk selanjutnya di bawa menuju kolom. Berbagai macam

ukuran semprit saat ini tersedia di pasaran sehingga injeksi dapat berlangsung secara

mudah dan akurat. Septum karet, setelah dilakukan pemasukan sampel secara berulang,

dapat diganti dengan mudah. Sistem pemasukan sampel (katup untuk mengambil sampel

gas) dan untuk sampel padat juga tersedia di pasaran.

Pada dasarnya, ada 4 jenis injektor pada kromatografi gas, yaitu:

Injeksi langsung (direct injection), yang mana sampel yang diinjeksikan akan diuapkan

dalam injector yang panas dan 100 % sampel masuk menuju kolom.

Injeksi terpecah (split injection), yang mana sampel yang diinjeksikan diuapkan dalam

injector yang panas dan selanjutnya dilakukan pemecahan.

Injeksi tanpa pemecahan (splitness injection), yang mana hampir semua sampel

diuapkan dalam injector yang panas dan dibawa ke dalam kolom karena katup pemecah

ditutup; dan

Injeksi langsung ke kolom (on column injection), yang mana ujung semprit dimasukkan

langsung ke dalam kolom.

Teknik injeksi langsung ke dalam kolom digunakan untuk senyawa-senyawa yang mudah

menguap; karena kalau penyuntikannya melalui lubang suntik secara langsung

dikhawatirkan akan terjadi peruraian senyawa tersebut karena suhu yang tinggi atau

pirolisis

c. Kolom

Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya terdapat fase

diam. Oleh karena itu, kolom merupakan komponen sentral pada GC. Jenis kolom

pada GC diantaranya: kolom kemas/kolom pak (packed column), kolom terbuka (open

tubular column)/kolom kapiler (capillary column); dan kolom preparative (preparative

column). Perbandingan kolom pak dan kolom kapiler ditunjukkan oleh gambar berikut :

Kolom pak Kolom kapiler

Kolom pak terbuat dari gelas atau logam yang tahan karat atau dari tembaga dan

aluminium (stainless steel). Panjang kolom jenis ini adalah 1–5 meter dengan diameter

dalam 3-6 mm. Kolom diisi dengan serbuk zat padat halus atau zat padat sebagai zat

pendukung yang dilapisi zat cair kental yang sukar menguap sebagai fasa diam. Jenis

kolom pak ini lebih disukai untuk tujuan preparatif karena dapat menampung jumlah

cuplikan yang banyak.

Kolom kapiler ukurannya lebih kecil dan lebih panjang daripada kolom pak. Panjang

kolom kapiler sekitar antara 15-100 m dengan diameter sekitar 0,1-0,7 mm. Biasanya

kolom kapiler disimpan dalam bentuk spiral dengan diameter 18 cm. Kolom kapiler bisa

memiliki panjang sampai 100 m karena kolom tidak terhalang oleh fasa diam, akan tetapi

kolom kapiler tidak dapat menampung volum cuplikan yang banyak. Kolom kapiler sangat

banyak dipakai karena memberikan efisiensi yang tinggi (harga jumlah pelat teori yang

sangat besar > 300.000 pelat). Kolom kapiler terdiri dari 3 jenis, yaitu: wall-coated open

tubular column (wcot), fasa diam cairan kental dilapiskan secara merata pada dinding

dalam kolom. Porous-layer open tubular column (plot), partikel zat padat yang

ditempelkan pada dinding dalam kolom bertindak sebagai fasa diam. Dan support-cated

open tubular column (scot), partikel zat padat pendukung seperti silika atau alumunium

ditempelkan pada dinding dalam kolom.

Gambar jenis kolom kapiler

Kolom preparatif digunakan untuk menyiapkan sampel yang murni dari adanya senyawa

tertentu dalam matriks yang kompleks.

d. Detektor

Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase

gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detektor pada

kromatografi gas adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas

pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal

elektronik detektor akan sangat berguna untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif

terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak.

Karakteristik detektor

Detektor Integral, memberikan suatu pengukuran setiap saat dari jumlah total bahan

yang dielusi yang telah melewatinya sampai waktu itu. Kromatogram yang diperoleh

dengan detektor Integral

Detektor Diferensial, menghasilkan kromatogram familiar yang terdiri dari puncak-

puncak dan bukan langkah-langkah.Dibagi menjadi 2 kelas besar : detektor yang

mengukur konsentrasi zat terlarut dengan memakai beberapa sifat fisika dari aliran

gas buangan, dan detektor yang merespons secara langsung zat terlarut dengan

demikian berarti mengukur laju alir massanya. Kromatogram yang diperoleh dengan

detektor diferensial.

Pada garis besarnya detektor pada KG termasuk detektor diferensial, dalam arti respons

yang keluar dari detektor memberikan relasi yang linier dengan kadar atau kecepatan

aliran massa komponen yang teresolusi. Kromatogram yang merupakan hasil pemisahan

fisik komponen-komponen denagn GC disajikan oleh detektor sebagai deretan luas puncak

terhadap waktu. Waktu tambat tertentu dalam kromatogram dapat digunakan sebagai data

kualitatif, sedangkan luas puncak dalam kromatogram dapat dipakai sebagai data

kuantitatif yang keduanya telah dikonfirmasikan dengan senyawa baku. Akan tetapi

apabila kromatografi gas digabung dengan instrumen yang multipleks misalnya GC/FT-

IR/MS, kromatogram akan disajikan dalam bentuk lain.

Detektor diferensial paling banyak digunakan dan termasuk berikut :

Flame Ionization Detector (F.I.D)

Thermal Conductivity Detector (T.C.D)

Electron Capture Detector (E.C.D)

Flame Photometric Detector (F.P.D)

Thermionic Spesific Detector N, P spesific (T.S.D)

Photo Ionization Detector (P.I.D)

Alkali Flame Detector (A.F.D)

Thermal Conductivity Detector (T.C.D)

Prinsip Operasional

Thermal conductivity detector didasarkan pada prinsip bahwa suatu badan yang panas

akan melepaskan panas pada suatu tingkat yang tergantung pada komposisi dari

lingkungan sekitarnya. Kebanyakan T.C.D berisi kawat/filamen logam yang

dipanaskan secara elektrik dan menjulang pada aliran gas. Gas pembawanya hidrogen

dan helium.

Gambar Thermal Conductivity Detector (T.C.D)

Detektor Ionisasi

Sejumlah besar detektor dalam kromatografi gas diklasifikasikan sebagai Ionization

Detectors. Dalam ionization detectors, konduktivitas elektrik dari gas diukur pada

kehadiran komponen analit. Konduktivitas elektrik dapat meningkat sebagai hasil dari

analit yang terionisasi dalam aliran gas atau menurun sebagai hasil dari analit yang

menyerap elektron dari gas yang terionisasi. Sumber ionisasi ditentukan dari jenis

ionization detector yang termasuk di dalamnya adalah: Flame Ionization Detector (F.I.D),

Electron Capture Detector (E.C.D), Thermionic Spesific Detector N, P spesific (T.S.D),

dan Photo Ionization Detector (P.I.D)

Flame Ionization Detector (F.I.D)

Pada F.I.D, sumber ionisasi adalah pembakaran biasanya berasal dari hidrogen dan

udara atau oksigen di dalam detektor.

Gambar Flame Ionization Detector (F.I.D.)

Electron Capture Detector (E.C.D.)

E.C.D mengukur kehilangan sinyal ketika analit terelusi dari kolom kromatografi. N2 kering

atau 5% metana dalam argon berfungsi sebagai gas pembawa mengalir melalui detektor dan

terionisasi oleh sumber elektron berenergi tinggi (sinar beta) yang teradsorbsi pada Titanium

atau Scandium (TiH3, ScH3) atau Nickel 63 (Ni63). Elektron yang terbentuk ditarik ke anoda dan

menghasilkan arus. Bila molekul analit yang mempunyai afinitas elektron yang tinggi

memasuik detektor maka sebagian elektron ditangkap, sehingga arus yang mengalir ke anoda

semakin berkurang. Detektor sangat sensitif pada senyawa yang mengandung halogen (alkil

halida), karbonil terkonjugasi, nitril, nitro, dan organologam, dan tidak peka terhadap

hidrokarbon, alkohol, dan keton.

Gambar Electron Capture Detector (E.C.D.)

Thermionic Spesific Detector N, P spesific (T.S.D.)

Dengan mengoperasikan flame ionization detector pada temperatur lebih rendah dan

memasukkan atom-atom logam alkali ke dalam resulting plasma, maka detektor dapat

dibuat selektif terhadap nitrogen dan phosphorus.

Gambar Thermionic Spesific Detector N, P spesific (T.S.D.)

Photo Ionization Detector (P.I.D.)

PID khas mengukur senyawa organik yang mudah menguap dan gas lainnya dalam

konsentrasi sub bagian per miliar untuk 10 000 bagian per juta (ppm).

Gambar Photo Ionization Detector (P.I.D.)

Detektor Spektroskopi Massa (MS)

MS adalah suatu teknik analitis yang mengukur rasio massa-untuk-biaya dari partikel

bermuatan. Hal ini digunakan untuk menentukan massa partikel, untuk menentukan

komposisi unsur dari suatu sampel atau molekul , dan untuk menjelaskan kimia struktur

molekul, seperti peptida dan senyawa kimia . MS bekerja dengan senyawa kimia pengion

untuk menghasilkan molekul bermuatan atau fragmen molekul dan spektra massa .

prosedur MS:

Sampel dimuat ke instrumen MS dan mengalami penguapan

Komponen sampel yang terionisasi oleh salah satu berbagai metode (misalnya, dengan

mempengaruhi mereka dengan berkas elektron ), yang menghasilkan pembentukan

partikel bermuatan ( ion )

Ion-ion dipisahkan dalam analyzer dengan elektromagnetik berupa sinyal ion diolah

menjadi spektra massa.

Gas hidrogen dan helium digunakan pada detektor konduktivitas termal sedangkan

nitrogen digunakan pada detektor pengionan nyala.

e. Komputer

GC modern menggunakan komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunaknya

(software) untuk digitalisasi signal detektor dan mempunyai beberapa fungsi antara lain:

Memfasilitasi seting parameter-parameter instrumen seperti: aliran fase gas; suhu

oven dan pemrograman suhu; serta penyuntikan sampel secara otomatis.

Menampilkan kromatogram dan informasi-informasi lain dengan menggunakan grafik

berwarna.

Merekam data kalibrasi, retensi, serta perhitungan-perhitungan dengan statistik.

Menyimpan data parameter analisis untuk analisis senyawa tertentu

2. Bagaimana pemisahan dengan GC berlangsung?

Kromatografi merupakan salah satu metode pemisahan komponen-komponen campuran di

mana cuplikan berkesetimbangan di antara dua fasa, fasa gerak yang membawa cuplikan

dan fasa diam yang menahan cuplikan secara selektif. Pemisahan dengan kromatografi

didasarkan pada perbedaan kesetimbangan komponen-komponen campuran diantara fasa

geraknya dan fasa diam, yang disebut dengan koefisien partisi.

Pengukuran kromatografi gas dapat dilakukan dengan mode operasi isotermal, yaitu suhu

kolom dijaga tetap selama pengukuran. Atau mode pemograman suhu, dimana suhu kolom

dapat diprogram misalnya pada keadaan awal pengukuran suhu kolom 500C dan pada

akhir pengukuran suhu kolom 1500C dengan kenaikan suhu 50C/menit.

Bila suatu detektor yang peka terhadap komponen-komponen tersebut ditempatkan

diujung kolom dan sinyalnya diplot sebagai fungsi waktu (volum fasa gerak yang

ditambahkan), sederet puncak-puncak simetri diperoleh. Plot tersebut disebut

kromatogram yang berguna untuk analisis secara kualitatif maupun kuantitatif. Jumlah

puncak pada sumbu waktu berharga untuk mengidentifikasi jumlah komponen cuplikan,

sedangkan luas puncak merupukan ukuran kuantitatif komponen.

Waktu yang diperlukan suatu komponen untuk mencapai detektor disebut waktu retensi

(tR), sedangkan waktu yang diperlukan molekul fasa gerak untuk melewati kolom

dinyatakan tM. Kemampuan kolom untuk memisahkan dua komponen campuran disebut

faktor selektivitas (α). Faktor ini berhubungan dengan koefisien partisi kedua komponen.

.

Prinsip kerja

• Gas pembawa (biasanya menggunakan helium, argon / nitrogen) dengan tekanan

tertentun dialirkan secara konstan melalui kolom yang berisi fase diam.

• Komponen sampel akan terabsorbsi oleh fase dim dengan kecepatan berbeda.

Cara kerja

• Sampel diinjeksikan ke injektor yang suhunya telah diatur.

• Setelah sampel menjadi uap, akan dibawa oleh aliran gas pembawa menuju kolom.

• Sehingga komponen akan terabsorbsi oleh fase diam sampai terjadi pemisahan.

• Komponen yang terpisah menuju detektor akan menghasilkan sinyal listrik yang

besarnya proporsional.

• Sinyal listrik tersebut akan diperkuat oleh amplifier.

• Kromatogram akan dicatat oleh rekorder berupa puncak.