ISSN 0852-4777 ALAr ANAL/SIS
Bambang Widada
ABSTRAK
IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) mendefinisikan kromatografi
sebagai metode yang digunakan terutama untuk memisahkan komponen cuplikan, yang terdistribusi
di antara dUB rasa, yaitu satu rasa diam dan rasa gerak. Fasa diam dapat berupa padatan atau
cairan yang dilapiskan pada padatan atau gel dan rasa gerak dapat berupa cairan atau gas. Fasa
diam dimasukkan ke da/am suatu kolom, ditabur atau didistribusikan sebagai lapisan tipis, dan
sebagainya.
PENDAHULUAN volatil. Dalam hal ini, gerbang injeksi harus
dirancang dapat menguapkan cuplikansehingga semua cuplikan segera terbawa ke
kepala kolom oleh aliran gas pembawa.
Disainnya berupa kamar gelas atau logam
dilengkapi dengan septum karet untuk
mengakomodasi injeksi alat penyuntik. Akibatsemburan He melalui kamar, cairan injeksi
(biasanya antara 0,1-3 1.11) yang telah menguap
segera terbawa menuju kolom. Septum karet
setelah ditusuk berulang-ulang dapat diganti
dengan mudah.
Kromatografi adalah pemisahan campur-an komponen-komponen didasarkan pad a
perbedaan tingkat interaksi terhadap dua fasamaterial pemisah. Campuran yang akan
dipisahkan dibawa fasa gerak, yang kemudian
dipaksa bergerak atau disaring melalui fasa
diam karena pengaruh gaya berat atau gaya-
gaya yang lain. Komponen-komponen dari
campuran ditarik dan diperlambat oleh fasa
diam pad a tingkat yang berbeda-beda
sehingga mereka bergerak bersama-sama
dengan fasa gerak dalam waktu retensi
(retention time) yang berbeda-beda dan
dengan demikian mereka terpisah[1J.
Disain alat Kromatografi Gas (Gas
Chromatography -GC)
Tiga bagian dari alat Kromatografi Gas
(GC) yang sangat penting adalah gerbang
injeksi (injection port), kolom pemanas (oven
column), dan detektor. Pad a tiga bagian
tersebut pengaturan suhu mempunyai peran
yang penting dalam proses analisis. Diagram
alir rangkaian instrumen GC diperlihatkan
pad a Gambar 1.
Ketepatan volum injeksi menjadi sangat
penting untuk analisa kuantitatif di mana
jumlah analit yang diukur oleh detektor
tergantung pad a konsentrasi analit dalam
cuplikan. Apabila prosedur dikehendaki hanyauntuk identifikasi (analisis kualitatif) , maka
ketepatan volum injeksi menjadi kurang
penting.
Untuk mengisi alat injeksi dapat dipakai
teknik sebagai berikut:
-Alat injeksi dibersuhkan
-Alat injeksi dikuras dengan menghisap
cuplikan beberapa kali (dan mengeluarkan
isinya di luar tempat cuplikan).
-Jumlah cuplikan yang diperlukan dihisap.
Cara untuk mengeluarkan gelembung-
gelembung udara yang masih tertinggal
pad a tabung injeksi adalah dengan jalan
menekan torak injeksi secepatnya beberapa
kali dan ujung jarum harus selalu berada di
dalam cairan.
Gerbang Injeksi (Injection Port)
Gerbang injeksi didisain untuk
melewatkan cuplikan dengan cepat dan
efisien. Pad a umumnya GC mengerjakan
pemisahan/analisis terhadap campuran cairan
URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 2000 1
BAMBANG WIDADA Pengena/an A/at Kromatografi Gas
Udara 1/10 dari volum maksimum dihisap
lagi.tekanan uap berubah oleh 5uhu dan Gambar 3
memperlihatkan kelarutan berubah dengan5uhu.Jarum bagian luar dibersihkan dengan kain
yang tidak mudah lepas serat- seratnya.
Cuplikan diinjeksikan dengan menusukkanjarum menembus septum, dan menekan
penghisap sampai ujungnya dengangerakan yang cepat dan tidak terputus-putus, kemudian tarik jarum keluar dari
septum.
Oleh karena itu, ketepatan pengendalian
suhu kolom menjadi sangat penting sebab
pemisahan tergantung pad a tekanan uap dankelarutan. Pemilihan suhu isotermal (konstan)
dan suhu terprogram (suhu berubah secara
kontinyu) dilakukan dengan percobaan. Untuk
pemisahan sederhana, mode isotermal sudah
cukup baik. Hal ini disebabkan perbedaan
antara tekanan uap dan kelarutan dari
campuran komponen sudah cukup
mempengaruhi pemisahan yang baik pad asuhu yang dipilih. Namun, untuk campuran
yang lebih kompleks, pemisahan yang
kompleks membutuhkan suhu yang bervariasi.
Torak injeksi ditarik kembali sedikit dan lihat
berapa banyak cairan yang masih tertinggal.
Diameter kolom yang digunakan tetapdiperhatikan dalam melakukan pemisahanagar sesuai dengan batasan volumpenyuntikan. Tabel 1 memperlihatkan halitu.
Laju Alir Gas PembawaKolom
Laju alir gas pembawa mempengaruhi
resolusi. Laju alir yang minimum diperlukan
untuk resolusi maksimum. Namun, perlu
diketahui bahwa pada laju alir yang sangat
lambat resolusinya secara dramatis menurun
oleh karena faktor-faktor: packing tidak teratur,
ukuran partikel, diameter kolom, dan lain-lain.
Jenis Kolom
Instrumen GC didisain supaya kolom
dapat diganti secara mudah dengan
melepaskan fitting di dalam oven. Fitting ini
tidak hanya memudahkan penggantian fasa
diam yang berbeda, tetapi juga mengijinkan
operator mengganti kolom yang lebih panjang
yang berisi fasa diam yang sarna. Ide
penggantian kolom yang lebih panjang adalah
memberikan kesempatan kontak lebih lama
antara campuran komponen dengan fasa diam
yang pad a gilirannya memperbaiki pemisahan.
Interaksi campuran komponen dengan cairan
fasa diam memainkan peran kunci dalam
proses pemisahan sehingga sifat-sifat fasa
diam menjadi penting. Berbagai jenis kolom
biasanya menyebutkan nama komersialnya,
komposisi, dan klasifikasi senyawa untuk
penggunaannya (kaitannya dengan polaritas).
Laju alir harus dikontrol dengan tepat.
Tekanan dari silinder gas bertekanan pad a gas
pembawa harus cukup untuk mendorong gas
melewati kolom packing. Flow controller atau
needle valve harus ada pada sistem GC dan
sering disatukan dalam bagian depan
instrumen. Laju alir harus dapat diatur secara
hati-hati sehingga dapat diketahui berapa laju
alir optimumnya dan harus dapat disamakan
dalam percobaan berikutnya. Berbagai flow
meter tersedia, dan kadang-kadang oleh
pabrik pembuat instrumen disatukan di dalam
instrumen sehingga laju alir terpantau secara
kontinyu dan dapat diatur lagi (bila perlu)
dengan memutar needle valve. Bila tidak ada
flow meter maka flow meter gelembung sabun
sering digunakan, flow meter gelembung
sabun tersusun dari pipet ukur (measuring
pipet), tabung gelas (glass tubing), dan pipet
bulb. Dengan perangkat flow meter gelembung
Suhu Kolom
T ekanan uap dan kelarutan substansi
dalam substansi lain berubah oleh suhu.
Sebagai contoh Gambar 2 memperlihatkan
BAMBANG WIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas
sabun, stop watch digunakan untuk mengukur
waktu pad a gelembung yang bergerak di
antara dua tanda garis, misalnya 0-2 mi.
Dengan demikian laju alir gas pembawa
(ml/menit) dapat dihitung.
2. Metoda pengaturan persentase
permukaan (adjusted surface
percentage method)
Metoda kurva kalibrasi absolut (absolute
calibration curve method)
luasarea
3.
4. Metoda internal
standard method)
standard (internalDetektor
Detektor dalam GC digunakan untuk
memunculkan sinyal listrik hasil elusi gas
pembawa dari kolom. Berbagai jenis detektor
dibuat untuk melakukan deteksi. Tidak hanya
berupa variasi disain, tapi juga variasi
sensitivitas dan selektivitas. Sensitivitas
mengacu pad a kuantitas terkecil komponen
campuran di mana sensitivitas menghasilkan
sinyal yang masih teramati. Sementara,
selektivitas mengacu pada jenis senyawa di
mana sinyalnya dapat dimunculkan. Sebagai
contoh detektor FID merupakan detektor yang
sangat sensitif tetapi tidak dapat mendeteksi
semua senyawa, artinya FID hanya selektif
untuk senyawa-senyawa tertentu. Berikut
dijelaskan detektor yang umum digunakan,
disertai dengan penunjukan sensitivitas dan
selektivitas.
Keuntungan dan kekurangan masing-masing
metoda di atas dan pemilihan metodanya
menjadi penting dalam mempertimbangkan
analisis yang ingin dihasilkan.
Metoda Analisis
Bila volum atau konsentrasi dari masing-
masing komponen yang terpisah sudah
tertentu, hal itu disebut penentuan volumetrik
(volumetric determination). GC didasarkan
pada prinsip bahwa komponen target yangterdeteksi adalah murni karena sudah
dipisahkan dari komponen-komponen lain
dalam cuplikan. Bila pemisahan ini betul-betul
sempurna, volumnya (konsentrasinya) dapatditentukan dengan tingkat keakuratan yang
sangat tinggi.
Berikut 4 pokok metoda analisis (penentu-
an volumetrik) yang digunakan dalam GC:
Metoda persentase luas permukaan
(surface area percentage method)1
Kesimpulan
Tekanan uap berubah secara substansial
dengan suhu, Karenanya dibutuhkan penaik
suhu kolom dan juga pengontrolnya. Untuk itu
kolom selalu diletakkan dalam oven yang
dilengkapi dengan termostat,
Sistem pengantar cuplikan diperlukan
pad a head dari kolom yang akan memudahkan
semua cuplikan berbentuk gas menuju ke
dalam aliran gas pembawa (katup cuplikangas) atau cuplikan-cuplikan dari cairan volatil
segera menguap dan dibawa menuju kolom
dalam fasa gas, Sistem tersebut mengguna-
kan konfigurasi "injeksi" yang mencakupinjection port suhu tinggi dilengkapi denganseptum karet. Cuplikan dihisap ke dalam alat
penyuntik (syringe) mikroliter dengan ujungyang tajam untuk mencoblos septum karet
sehingga cuplikan memasuki aliran gas
pembawa, kemudian diuapkan oleh suhu
tinggi, dan dibawa menuju kolom.
Sistem deteksi diperlukan pad a ujung
akhir kolom yang akan mendeteksi substansi
yang terelusi gas pembawa. Detektor 'dibuat
dari sejumlah disain yang berbeda, tetapi
penggunaannya untuk memunculkan sinyal
listrik sehingga kemudian tercetak pada
rekorder berupa informasi kualitatif dan
kuantitatif yang diperoleh detektor.
Juga penting untuk mengetahui di mana
saja zona pemanasan di dalam instrumen,
Pada zona injection port suhunya tergantung
BAMBANG WIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas
pada volatilitas komponen, akan tetapi pad a
umumnya berkisar 200-250oC. Pad a zona
oven kolom suhunya antara 100-150oC, tetapi
suhu yang lebih tinggi kadang-kadang
diperlukan. Akhirnya, pada zona detektor
suhunya harus lebih tinggi, terutama untuk
mence,gah kondensasi uap yang melewatinya.
Detektor GC didisain untuk mendeteksi gas-
gas dan bukan cairan, suhunya biasanyaantara 200-250oC. "
2 ANONIM, "Operator's Manual for Varian
Model 3300/3400 gas chromatograph",
Vol.2, Varian Instruments, Walmet Creek,
Canada
3 ANONIM, Analytical Intruments-A BasicCourse, "What Is Chromatography?",Shimadzu Corporation, Abalytical
Applications Center, Chiyoda-ku, Japan.
Penulis adalah
Stat Bidang Teknologi Pascairadiasi dan
Daur Ulang., P2TBDU, BAT ANDAFTARPUSTAKA
J. KENKEL,
Technicians",1994, p.358.
"Analytical Chemistry for
Lewis Publishers, USA,
Gambar 1: Diagram alir alat Kromatografi Gas.
URANIA No.23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 20004
BAMBANGWIDADA Pengenalan Alat Kromatografi Gas
Gambar 2: Tekanan uap berubah oleh suhu. Gambar 3: Kelarutan berubah dengan suhu
'-'-
0I-
c..(0:;,c(0c(0
~Q)
f-
u0
~..c
~(/)
~
, I I I I I I I
Suhu, oCI I I I I I I
Kelarutan, g/100mL
Gambar (a)00('1
0LnN00N0I,()-T-
O0.,T-
OLn"
Gambar (b)
/--~()0
~-C~
Cf)
_/~ I :1: I I I I2 4 6 8 10 12 14 16
Waktu I menit
! ~ ~ I I I I I2 4 6 8 10 12 14 16
Waktu I menit
Gambar 4: Suhu isotermal dan suhu kompleks.(a) Program suhu isotermal. (b) Program suhu kompleks.
Tabel1: Batasan Volum Penyuntikan [2]
Diameter Kolom Volum Injeksi Maksimum
X in. (packed column) 100 ~I
1/8 in. (packed column) 201.11
0,1 JlIKapiler open tubular)
URANIA No. 23-24/Thn.VI/Juli-Oktober 2000 5
0N.~
gj~
D.m
D.t()
D.-.:-,D.C""
BAMBANG WIDADA Pengena/an A/at Kromatografi Gas
Tabel 2: Beberapa jenis detektor GC [3]
Detectable compounds (Selektivitas) Minimum detectableamount (Sensitivitas)
Jenis Detector
10 ppm
(10 n9)
Thermal ConductivityDetector (TCD)
All compounds other than the carrier gas
Organic compou'ndsFlame Ionization
Detector (FID)
ppm
(0.1 ng)
Electron Capture
Detector (ECD)Organic halogen compounds
Organic metal compounds
ppb
(0.1 pg)
Organic nitrogen compoundsFlame ThermionicDetector (FTD)
Organic phosphorous compounds
1ppb(1 pg)
0.1 ppb (0.1 pg)
Inorganic, organic sulfur compounds 10ppbFlame PhotometricDetector (FPD)
Inorganic, organic phosphorous compounds (10 pg)
ppb (0.1 pg)
1 ppb (1 pg)
Level 3 amine compoundsSurface Ionization
Detector (SID) Polycyclic aromatics
Top Related