Gas Chromatography [PDF]

Citation preview

Kromatografi Gas Dasarnya Pemisahan Senyawa Dengan Elusi Gas



Istilah Istilah Dalam Kromatografi Gas • Kromatografi adalah metode analisa kimia berdasarkan pemisahan senyawa penyusun sampel dengan elusi. • Elusi adalah mengalirnya fasa gerak (bersama sampel) tetapi ditahan oleh fasa diam. • Fasa gerak adalah fluida ( cairan atau gas) yang dipaksa mengalir melalui fasa diam. • Fasa diam adalah zat yang ditempatkan secara tetap dalam kolom atau permukaan padat yang berguna untuk menahan senyawa penyusun sampel yang dibawa fasa gerak.



Istilah Istilah Dalam Kromatografi Gas • Waktu retensi adalah waktu yang diperlukan suatu senyawa penyusun sampel untuk melewati fasa diam. • Kromatograf adalah alat untuk menjalankan metode kromatografi. • Kromatogram adalah grafik waktu melawan signal yang dihasilkan kromatograf.



Gambaraan Pemisahan



Macam Macam Kromatografi No.



Nama



Fasa diam



Fasa gerak



Keterangan



1



Thin layer Chomatography (TLC)



Lapis tipis padatan cair



klasik



2



Kromatografi kolom



Padat dalam kolom



cair



klasik



3



Kromatografi gas



cair pada permukaan padat



gas



4



Kromatografi gas padat



padat



gas



5



HPLC ( High Padat Performance Liquid Chromatography)



cair



Kromatografi Gas • Fasa gerak yang dipakai berupa gas, disebut juga gas pembawa. • Fasa diam berupa cairan yang dijerap pada padatan pendukung dalam kolom. • Sampel berbentuk gas pada suhu operasi. Jadi hanya zat yang bisa diuapkan (volatil) yang bisa dianalisa dengan kromatografi gas.



Instrumentasi Berikut ini diagram alat kromatografi gas



Gas Pembawa • Gas inert yang kemurniannya sangat tinggi UHP five nine. • Gas yang biasa dipakai , helium nitrogen atau hidrogen. • Pemilihan gas yang dipakai tergantung pada jenis ditektor yang digunakan. • Kecepatan gas selama operasi harus tetap, besarnya tergantung jenis kolom yang dipakai.



Injeksi Sampel • Sampel diinjeksikan ditempat injeksi yang suhunya minimum 50o C diatas titik didihnya. • Banyaknya sampel yang diinjeksikan tergantung pada jenis kolom dan fasa sampel pada suhu kamar. Kolom packing 10 – 50 μl untuk sampel cair dan 5- 10 ml untuk sampel gas. Kolom kapiler 1-5 μl untuk sampel cair dan 0,5- 1 ml untuk sampel gas.



Kolom • Kolom merupakan komponen yang sangat penting pada kromatografi. Ditempat inilah pemisahan terjadi. • Ada dua jenis kolom , kolom packing dan kolom kapiler.



Kolom • Kolom packing berupa silinder terbuat dari stainless steel, tembaga dll. Panjannya 0,5 – 3 m dengan diameter dalam 4 – 5 mm. • Kolom packing diisi padatan pendukung yang telah dilapisi fasa diam dengan ukuran seragam 60 -100 mesh. • Kolom kapiler berupa silinder kapiler dengan diameter dalam 0,1 -0,75 mm. Bagian dalam kapiler dilapisi lapis tipis fasa diam dengan tebal kira-kira 30 μm. • Kolom ditempatkan dalam oven supaya suhunya bisa diatur untuk mendapatkan kromatogram yang baik.



Fasa Diam • Pemisahan yang terjadi pada sampel sangat tergantung pada fasa diam pengisi kolom. • Fasa diam berupa cairan inert, stabil secara termal dan mempunyai titik didih tinggi (minimum 100o C diatas suhu operasi). • Sampel harus mudah larut dalam fasa diam. Jadi secara umum polaritas fasa diam (sering disebut polaritas kolom) harus mirip dengan polaritas sampel.



Fasa Diam



Nama dagang



Suhu maximum oC



Polaritas



Polydimetilsiloxan



SE-50



350



Non polar



Poli(penilmetil dimetil )siloxan



SE-52



350



Semi polar



Poli(penilmetil) siloxan



OV-17



250



Semi polar



Polietilen glikol



Carbowax



250



polar



Poli (disianoali dimetil) siloxan



OV-275



240



polar



Detektor Syarat ditektor kromatografi gas yang ideal adalah : 1. Sensitivitas tinggi sehingga dapat mendeteksi analit lebih kecil dari 10-8 g/s m 2. Stabil dan kalau diulang hasilnya sama pada range suhu 40 – 400o C. 3. Mempunyai waktu respon yang cepat dan tidak tergantung kecepatan alir. 4. Mempunyai respon yang sama untuk semua analit. Paling tidak mempunyai respon yang sama untuk analit pada golongan yang sama. 5. Tidak merusak sampel.



Jenis detektor • Ada berbagai detector tetapi tidak ada yang memenuhi semua syarat ideal. FID, TCD, TID (NPD), ECD dll. Yang paling banyak dipakai adalah FID (Flame Ionization Detector)



PR CARI KEUNGGULAN, KELEMAHAN TIAP2 DETEKTOR



• TCD (Thermal Conductivity Detector)



Cara Analisa Kromatografi Gas • Analisa Kualitatif: dengan melihat kromatogramnya. Jumlah puncak menunjukkan banyaknya senyawa yang terkandung dalam sampel. Identifikasi senyawa untuk masing-masing puncak dapat dilakukan dengan metode coba-coba. • Sekarang masing-masing puncak dapat langsung teridentifikasi dengan GC-MS



• Contoh Kromatogram



Analisa Kuantitatif • Analisa kuantitatif didasarkan bahwa proporsi luas puncak pada kromatogram akan sama dengan proporsi massa karbon yang terkandung pada masing-masing senyawa dalam sampel bila respon detektornya sama. • Jadi % luas puncak dianggap sama dengan prosen massa. • Lebih baik bila digunakan standar internal.



• Standar internal ADALAH senyawa yg harus tidak terkandung dalam sampel yg ditambahkan pda sampel maupun larutan standar dg konsentrasi yg tetap.



fid •



keuntungan



Detektor ionisasi nyala digunakan sangat luas dalam kromatografi gas karena sejumlah keunggulan . Biaya : Api detektor ionisasi relatif murah untuk memperoleh dan beroperasi. Kebutuhan pemeliharaan rendah : Selain membersihkan atau mengganti jet FID , detektor ini tidak memerlukan pemeliharaan . Konstruksi kasar : Jumlah besar relatif tahan terhadap penyalahgunaan . Linearitas dan deteksi berkisar : Jumlah besar dapat mengukur konsentrasi zat organik di tingkat yang sangat rendah dan sangat tinggi , memiliki respon linear dari 10 ^ 6 . Kekurangan Detektor ionisasi nyala tidak dapat mendeteksi bahan anorganik . Dalam beberapa sistem , CO dan CO2 dapat dideteksi di FID menggunakan methanizer , yang merupakan tempat tidur katalis Ni yang mengurangi CO dan CO2 menjadi metana , yang dapat pada gilirannya terdeteksi oleh FID . Kerugian lain yang penting adalah bahwa api FID mengoksidasi semua senyawa yang melewatinya , semua hidrokarbon dan oxygenates dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air dan heteroatom lainnya teroksidasi menurut termodinamika . Untuk alasan ini , Jumlah besar cenderung menjadi yang terakhir dalam detektor kereta api dan juga tidak dapat digunakan untuk pekerjaan persiapan .



tcd • The TCD adalah detektor baik tujuan umum untuk penyelidikan awal dengan sampel yang tidak diketahui. Sejak TCD kurang sensitif dibandingkan detektor ionisasi nyala dan memiliki volume mati yang lebih besar tidak akan memberikan resolusi sebagus FID. Namun, dalam kombinasi dengan kolom film tebal dan volume sampel Sejalan lebih besar, batas deteksi keseluruhan dapat mirip dengan sebuah FID. The TCD tidak sensitif seperti detektor lainnya tetapi non-spesifik dan non-destruktif. The TCD juga digunakan dalam analisis gas permanen (argon, oksigen, nitrogen, karbon dioksida) karena menanggapi semua zat murni ini tidak seperti FID yang tidak bisa mendeteksi senyawa yang tidak mengandung ikatan karbon-hidrogen.



ecd • Detektor Penangkapan Elektron (Electron Capture Detector) • Detektor ini memanfaatkan fenomena rekombinasi yang didasarkan pada penangkapan elektron oleh senyawa yang berafinitas terhadap elektron bebas. Jadi, detektor ini mengukur berkurangnya arus listrik. Gas pembawa yang dapat digunakan adalah nitrogen kering atau 5% metana dalam argon. Dapat juga menambahkan nitrogen bila H2 dan He digunakan sebagai carrier gas. Detektor ini peka terhadap senyawa yang mengandung halogen, karbonil terkonjugasi, nitro, nitril dan organologam. Akan tetapi, detektor ini tidak peka terhadap hidrokarbon, alkohol dan keton.



fpd • Detektor Fotometri Nyala • Detektor ini merupakan fotometer emisi optik yang berfungsi untuk mendeteksi senyawasenyawa yang mengandung fosfor atau belerang seperti pestisida dalam polutan udara. Solut yang telah terpisahkan dari campurannya memasuki nyala hidrogen di udara. Fosfor dan belerang bereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi lalu melepaskan energi dalam bentuk cahaya. Cahaya ini dapat diisolasi dengan filter dan dideteksi dengan tabung fotomultifier.



• Detektor Nyala Alkali • Detektor nyala alkali merupakan modifikasi dari FID yang selektif terhadap fosfor dan nitrogen. Detektor ini digunakan dalam analisa obat-obatan. Gas pembawa yang digunakan adalah nitrogen, hidrogen dan helium untuk cuplikan yang mengandung fosfor. Nitrogen tidak dapat digunakan untuk menganalisa cuplikan yang mengandung nitrogen. Ion yang dihasilkan ketika unsur yang berkontak dengan gelas yang mengandung Rb2SO4 pada ujung pembakar membentuk arus yang dapat diukur.



• Detektor Spektroskopi Massa • Spektrometer massa disambungkan dengan keluaran GC. Ketika gas solut memasuki spektrometer massa maka molekul senyawa organik ditembaki dengan elektron berenergi tinggi. Molekul tersebut pecahmenjadi molekul-molekul yang lebih kecil dan terdeteksi berdasarkan massanya yang digambarkan sebagai spektra massa.



• •



•



• •



•



Detektor NPD Nitrogen Phosphorus Detector (NPD); prinsip kerjanya hampir sama dengan FID, perbedaan utamanya adalah hydrogen/air flame pada FID diganti oleh heated rubidium silicate bead pada NPD; sample dari column dilewatkan ke hot bead; garam rubidium yang panas akan memancarkan ion ketika sample yang mengandung nitrogen dan phosphorous melewatinya; sama dengan FID, ion-ion tersebut dihimpun pada collector dan menghasilkan arus listrik. Detektor Nitrogen Fosfor (NPD) memiliki respon linier selektif untuk senyawa organik yang mengandung nitrogen dan/atau fosfor. NPD juga menanggapi normal hidrokarbon, tetapi kira-kira 100.000 kali lebih kecil dari nitrogen atau fosfor mengandung senyawa. Karena selektivitas dan sensitivitas, NPD sering digunakan untuk mendeteksi pestisida, herbisida, penyalahgunaan obat dan senyawa lainnya. Nitrogen adalah gas pembawa pilihan untuk detektor NPD, tetapi helium sering digunakan, terutama bila detektor lainnya diinstal di GC sama dengan NPD. NPD menggunakan termionik NPD manik untuk menghasilkan ion dalam hydrogen dan udara plasma. Seperti FID, NPD menggunakan jet stainless steel untuk memberikan gas pembawa dan hidrogen masuk ke detektor, dan elektroda kolektor bermuatan positif yang juga berfungsi sebagai detector knalpot. Di dalam detektor NPD, sebuah manic termionik dipanaskan dengan listrik (NPD manik) diposisikan antara lubang jet dan elektroda kolektor. Manik ini dilapisi dengan logam alkali yang mempromosikan ionisasi senyawa yang mengandung nitrogen dan fosfor. Hidrogen dan udara mengalir membuat plasma hidrogen sekitar NPD panas manik. Ketika molekul yang mengandung nitrogen atau fosfor masuk dari kolom dan lubang jet, mereka mengalami reaksi kimia permukaan katalitik, menghasilkan elektron termionik. Ion yang dihasilkan tertarik ke elektroda kolektor bermuatan positif, kemudian diperkuat dan output ke sistem data.