Home >Documents >mode operasi dan aplikasi GC

mode operasi dan aplikasi GC

Date post:30-Jun-2015
Category:
View:1,346 times
Download:20 times
Share this document with a friend
Transcript:

MODE OPERASIONAL DAN APLIKASI KROMATOGRAFI GAS S.SI Oleh : Irfan Ariefianto, S.Si**

Sekolah Pasca sarjana UPI , Prodi IPA-Kimia

A. Mode Operasional GC Komponen-komponen yang ada dalam cuplikan akan terpisah satu sama lain di dalam kolom akibat perbedaan distribusi di antara fasa diam dan fasa gerak. Semakin lama komponen tersebut berada dalam fasa gerak, maka komponen tersebut akan terelusi lebih dulu. Waktu yang dibutuhkan oleh setiap komponen untuk berada pada masingmasing fasa sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Suhu merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pemisahan komponen dari suatu campuran dengan metode kromatografi gas. Parameter yang sangat menentukan adalah pengaturan suhu injektor dan kolom. Perbedaan suhu sekitar 0,5 0C saja dapat menyebabkan perbedaan yang cukup berarti1. Suhu kolom dapat mempengaruhi posisi kesetimbangan distribusi analit di antara fasa diam dan fasa gerak, dimana kesetimbangan distribusi akan lebih cepat tercapai seiring dengan meningkatnya suhu. Dengan demikian, pada suhu rendah, analit yang memiliki titik didih rendah akan lebih lama berada dalam fasa gerak dibandingkan analit yang memiliki titik didih lebih tinggi. Akibatnya, analit bertitik didih rendah akan terelusi lebih dulu. Faktor suhu, terutama suhu di dalam kolom, tentu saja menjadi salah satu faktor yang harus diperhatikan dalam sebuah analisa kuantitatif menggunakan kromatografi gas. Oleh karena itu, dalam pengoperasian kromatografi gas dikenal dua mode operasional, yaitu : 1. mode operasi isotermal Pada pengukuran dengan menggunakan mode operasi isothermal, suhu kolom dijaga tetap selama pengukuran berlangsung. Pengukuran dengan cara ini dapat dilakukan apabila analit yang ingin dipisahkan memiliki titik didih yang tidak berdekatan. 2. mode operasional suhu terprogram (Programming suhu)

pada pengukuran dengan cara ini, suhu kolom divariasikan selama pengukuran berlangsung. Peningkatan suhu kolom pada analisa menggunakan kromatografi gas dikenal sebagai gradien suhu1. Gradien suhu adalah perubahan suhu per satuan waktu, bukanlah peningkatan suhu per panjang kolom. Pengukuran dengan mode operasi ini memungkinkan analit yang memiliki titik didih yang berdekatan untuk saling memisah dengan baik, sehingga diperoleh peak yang tidak saling bertumpukan. Gambar 1 dibawah ini menunjukan perbandingan kromatogram yang dihasilkan oleh mode operasi isothermal dan mode operasi pemograman suhu1.

Gambar 1 Perbandingan kromatogram yang dihasilkan dari mode operasi isothermal

(a) pada 168 0C, (b) gradien suhu 6 0C/menit dimulai dari 50 0C Gambar 1.a dan 1.b adalah kromatogram yang dihasilkan oleh mode operasi isothermal dan suhu terprogram untuk sample yang mengandung 7 komponen, yaitu : 1. pentana 2. heksana 3. heptana 4. 1-oktena 5. dekana 6. 1-dodekana 7. tetradekana Kromatogram yang dihasilkan dari pengukuran dengan mode isothermal menunjukan bahwa analit tidak terpisah dengan sempurna karena beberapa puncak saling bertumpukan, yakni puncak 1 sampai dengan 4. Hal tersebut terjadi karena analit yang menghasilkan puncak 1-4 memiliki titik didih yang berdekatan sehingga terelusi secara hampir bersamaan. Dengan mode operasi isotermal ini tak mungkin memisahkan campuran komponen dengan titik didih/sifat kimia fisika yang sangat bervariasi. Pada suhu rendah, komponen-komponen bertitik didih rendah mungkin dapat terpisah dengan baik, tetapi yang bertitik didih tinggi akan teretensi dengan kuat pada kolom. Pada suhu tinggi, komponen-komponen dengan titik didih tinggi mungkin terpisah dengan baik dengan waktu retensi yang tidak terlalu besar, tetapi komponen-komponen bertitik didih rendah tidak akan terpisah dan terelusi pada awal pemisahan7. Lain halnya dengan kromatogram yang dihasilkan dari pengukuran dengan mode operasi suhu terprogram dengan kenaikan suhu 6 0C. Peningkatan suhu menyebabkan perbedaan waktu retensi yang lebih baik dari analit-analit dengan titik didih yang berdekatan, akibatnya pemisahan terjadi dengan baik seperti ditunjukan oleh puncak 1 sampai dengan 4 pada kromatogram. Peningkatan suhu secara bertahap memungkinkan kecepatan masing-masing analit untuk mencapai kesetimbangan distribusi berbeda-beda.

Analit yang bertitik didih rendah akan lebih cepat mencapai kesetimbangan distribusi daripada analit yang bertitik didih lebih tinggi.

B. Aplikasi Kromatografi Gas Kromatografi gas adalah metode yang cocok bagi pemisahan, identifikasi, dan analisa kuantitatif komponen gas atau bahan organik yang mudah menguap dan tidak mudah rusak oleh pengaruh panas3. Metode ini dapat diaplikasikan bagi senyawa organik dan gas yang memiliki titik didih kurang dari 250 0C, dimana keduanya memiliki tekanan uap yang cukup tinggi sehingga dapat terbawa oleh fasa gerak yang berupa gas inert 1. Tekhnik ini telah digunakan untuk menyelesaikan masalah analitik yang sangat luas selama lebih dari 40 tahun.1,6. Perlakuan yang dilakukan terhadap parameter analisa berdasarkan kromatogram yang dihasilkan, baik oleh GC maupun LC, adalah sama1. Baik pada GC maupun LC, waktu retensi atau volume retensi sama-sama digunakan untuk mengidentifikasi analit yang terelusi. Begitu pula dengan tekhnik yang digunakan untuk analisa kuantitatif, dimana baik pada GC maupun LC, luas area puncak digunakan untuk menentukan konsentrasi analit3. . 1. Analisa Kualitatif Tujuan utama kromatografi adalah memisahkan komponen-komponen yang terdapat dalam suatu campuran. Dengan demikian, jumlah puncak yang terdapat dalam kromatogram menunjukan jumlah komponen yang terdapat dalam suatu campuran. Selain digunakan untuk keperluan pemisahan, kromatografi juga sering kali digunakan dalam analisis kualitatif senyawa-senyawa yang mudah menguap2. Misalnya, analisa komponen pestisida yang dipisahkan dengan kolom (panjang 1,5 m dan diameter 6 mm) yang berisi fasa diam 1,5% OV-17 dan dideteksi dengan detektor ECD. Dari hasil pengukuran, diperoleh kromatogram sebagai berikut :

Gambar 2. Kromatogram Pestisida Berdasarkan kromatogram pada gambar 2 diatas, maka kita dapat mengidentifikasi setiap komponen yang menghasilkan puncak. Dari hasil analisa kualitatif, komponen komponen yang menghasilkan puncak A, B, C, D, dan E berturutturut adalah Aldrin, heptaklor, aldrin, dieldrin, dan DDT2. Untuk mengidentifikasi tiap peak dalam kromatogram dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, antara lain2 : a. membandingkan waktu retensi analit dengan waktu retensi standar. Waktu retensi standar diperoleh melalui pengukuran senyawa yang diketahui pada kondisi pengukuran yang sama dengan sampel. Misalnya, menentukan waktu retensi eldrin saja, atau DDT saja, kemudian dibandingkan dengan waktu retensi yang dihasilkan oleh sampel. Bila kedua waktu retensi tersebut sesuai, maka kita dapat mengidentifikasi puncak pada kromatogram. b. melakukan ko-kromatografi, yaitu dengan cara menambahkan larutan standar kepada cuplikan untuk kemudian diukur dengan menggunakan kromatografi gas. Bila luas area salah satu peak bertambah, maka dapat dipastikan bahwa analit tersebut identik dengan standard. c. menghubungkan GC dengan detektor spektrometer massa atai IR. Dengan menghubungkan GC dengan spektrometer massa atau IR, maka spektra dari setiap peak dapat direkam secara menyeluruh. d. setiap komponen yang telah keluar dari kolom kemudian dikondensasi dan selanjutnya dilakukan analisis lebih lanjut dengan menggunakan spektrometri NMR. Cara ini dapat dilakukan apabila detektor yang digunakan pada GC tidak bersifat destruktif, misalnya TCD.

2. Analisa Kuantitatif Kromatografi gas juga dapat digunakan untuk keperluan analisa kuantitatif, yang didasarkan pada dua pendekatan, yaitu luas area dan tinggi puncak pada kromatogram. Pendekatan tinggi peak kromatogram dilakukan dengan cara membuat base line pada suatu peak dan mengukur tinggi garis tegak lurus yang menghubungkan base line dengan peak3. pendekatan ini berlaku jika lebar peak larutan standar dan analit tidak berbeda. Pendekatan luas area peak memperhitungkan lebar peak sehingga perbedaan lebar peak antara standar dengan analit tidak lagi menjadi masalah. Biasanya, kromatografi gas modern telah dilengkapi dengan piranti untuk menghitung luas area peak secara otomatis. Secara manual, luas area peak dihitung dengan menggambarkan segitiga pada peak tersebut, kemudian luas segitiga dihitung.

(a)

(b) (a) Pendekatan luas area : A = w1/2.tinggi (b) pendekatan tinggi puncak

Gambar 3. Pendekatan pada analisa kuantitatif

Analisa kuantitatif dengan kedua pendekatan tersebut masih sangat kasar, sehingga diperlukan koreksi terhadap hubungan antara luas/tinggi area puncak dengan jumlah analit yang menghasilkan puncak tersebut, yang biasanya dinyatakan sebagai faktor respon detektor. Faktor respon detektor berhubungan dengan kemampuan detektor untuk mendeteksi setiap komponen yang terelusi dari kolom4.

Berdasarkan cara memperoleh harga respon detektor (f) maka analisa kualitatif dapat dibedakan menjadi beberapa metode. Metode tersebut antara lain, metode kalibrasi, metodel standar internal, dan metode adisi3. a. Metode kalibrasi Metode kalibrasi dilakukan dengan cara menyiapkan sederet larutan standar yang berbeda konsentrasinya tetapi komposisinya sama dengan komposisi cuplikan. Kemudian larutan standar dan cuplikan diukur dengan kromatografi gas sehingga diperoleh kromatogram untuk setiap larutan standar dan cuplikan. Selanjutnya, luas area atau tinggi puncak diplot terhadap konsentrasi larutan standar. Plot data harus berupa garis lurus yang memotong titik nol. Konsentrasi analit ditentukan berdasarkan plot luas area/tinggi puncak terhadap konsentrasi larutan standar. Sebagai contoh, pada penentuan kandungan iodium dalam air dengan metode kalibrasi, larutan standar iodium dengan konsentrasi 2x10-8 M sampai dengan 16 x 10-8 M dan cuplikan yang mengandung iodium diukur secara terpisah dengan menggunakan kromatografi gas. Selanjutnya dibuat plot luas area punca

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended