Kalibrasi GC [PDF]

Citation preview

Praktikum Kalibrasi Alat TA 2020/2021 DIII Analisis Kimia UII Kelas : B Shift: 2



Kalibrasi Gas Chromatography (GC) Aprilia Kurnia Putri (18231080) ARTIKEL INFO Received : Revised : Published : Kata Kunci : Gas Chromatography, kalibrasi, akurasi, presisi



ABSTRAK Gas Chromatography (GC) adalah jenis umum dari kromatografi yang digunakan dalam kimia analitik untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap tanpa dekomposisi. Kromatografi gas dapat digunakan untuk pengujian kemurnian zat tertentu, atau memisahkan komponen yang berbeda dari campuran. Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi. Tujuan kalibrasi Gas Chromatography (GC) untuk mengetahui nilai perbedaan dari pembacaan alat dibandingkan dengan standar. Sehingga dapat menjamin data yang valid. Kalibrasi merupakan bagian dari standard sistem mutu yang mengacu pada SNI 17025:2017 mengimplikasikan instrument suatu laboratorium harus dikalibrasi terhadap pembanding yang memiliki ketelusuran. Paramater yang dianalisis dalam kalibrasi GC adalah presisi waktu retensi, presisi luas area, akurasi dengan %trueness dan linieritas detektor. Hasil yang diperoleh pada kalibrasi kromatografi gas yaitu akurasi dengan %trueness sebesar 99,25%; akurasi linieritas detektor sebesar y=0,9906x-2,27 dengan nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0,9992; presisi waktu retensi sebesar 0,19%; presisi luas area sebesar 1,16%. Berdasarkan hasil tersebut semua parameter dinyatakan memenuhi syarat keberterimaan.



1. PENDAHULUAN Kromatografi adalah teknik pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan distribusi dari komponen-komponen campuran tersebut diantara dua fase, yaitu fase diam (stationary phase) dan fase gerak (mobile phase). Jika fase gerak yang digunakan cairan maka disebut kromatografi cair (liquid chromatography) dan jika fase gerak yang digunakan berupa gas maka disebut kromatografi gas (gas chromatography). Secara umum dapat dikatakan bahwa kromatografi adalah suatu proses dimana komponen-komponen dalam cuplikan ditahan secara selektif oleh fase diam. (Christian, 1977). Berdasarkan jenisnya, ada 8 jenis kromatografi yaitu kromatografi kertas, kromatografi Lapis Tipis Gas Chromatography (GC) merupakan metode yang digunakan untuk pemisahan dan deteksi senyawa-senyawa yang umumnya bersifat volatil. Senyawa volatil merupakan senyawa yanng mudah menguap pada suhu kamar. Sampel yang dapat digunakan dalam GC ada 2 wujud yaitu cair dan gas. Prinsip kerja dari GC yaitu sampel diinjeksikan ke dalam fasa gerak, kemudian akan dibawa oleh fasa gerak yang merupakan gas inert ke dalam kolom untuk dilakukan pemisahan komponen sampel berdasarkan kemampuannya berinteraksi diantara fasa gerak dan fasa diam (Khopkar, 1990) Gas chromatography (GC), adalah metode yang digunakan dalam kimia analitik untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap. Kelebihan dari GC adalah GC dapat melakukan pengujian kemurnian suatu zat tertentu, atau memisahkan berbagai komponen campuran (jumlah relatif dari komponen tersebut juga dapat ditentukan). Dalam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi senyawa. Namun, kelemahan teknik kromatografi gas terbatas



Praktikum Kalibrasi Alat TA 2020/2021 DIII Analisis Kimia UII Kelas : B Shift: 2 untuk zat yang mudah menguap, kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar, fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat terlarut. (Yuneka, 2000). Mekanisme kerja kromatografi gas adalah gas dalam silinder baja bertekanan tinggi dialirkan melalui kolom yang berisi fasa diam. Cuplikan berupa campuran yang akan dipisahkan, biasanya dalam bentuk larutan, disuntikkan ke dalam aliran gas tersebut. Kemudian cuplikan dibawa oleh gas pembawa ke dalam kolom dan di dalam kolom terjadi proses pemisahan. Komponen-komponen campuran yang telah terpisahkan satu persatu meninggalkan kolom. Suatu detektor diletakkan di ujung kolom untuk mendeteksijenis maupun jumlah tiap komponen campuran. Hasil pendeteksian direkam dengan rekorder dan dinamakan kromatogram yang terdiri dari beberapa peak. Jumlah peak yang dihasilkan menyatakan jumlah komponen (senyawa) yang terdapat dalam campuran. Sedangkan luas peak bergantung pada kuantitas suatu komponen dalam campuran. (Sumar, 1994). Kalibrasi adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen pengukur atau sistem pengukuran dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran-besaranyang diukur dalam kondisi tertentu. Sedangkan defenisi kalibrasi menurut Dewan Standarisasi Nasional (DSN/1990) adalah suatu kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional penunjukan instrument ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar nasional dan/atau internasional. Selain itu kalibrasi juga dapat dikatakan sebagai kegiatan peneraan untuk menentukan kebenaran nilai penunjukan alat ukur dan/atau bahan ukur (defenisi : Permenkes No.363 Tahun 1998). Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi. Kalibrasi terhadap standar gas campuran primer (primary mix gas standard) yang terdiri dari gas-gas He, H 2, N2, O2 Ardan CH4 dilakukan dengan cara menginjeksikan standar gas tersebut pada tekanan gas sama secara berulang, dan data hasil pengukuran kemudian ditentukan standar deviasi, nilai kesalahan (error) terhadap standar gas serta limit deteksinya. (Adventini, 2012). Menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan vocabulary of international metodology, kalibrasi adalah kegiatan yang mengubungkan nilai yang ditunjukkan oleh instrument ukur atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur dengan nilai yang sudah diketahui tingkat kebenarannya (terkait dengan kisaran yang diukur). Kalibrasi yang biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standarisasi (ISO, 2005). Tujuan kalibrasi adalah menentukan deviasa atau penyimpangan kebenaran nilai konvensional penuntukkan suatu instrumen ukur, menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai dengan standar nasional maupun internasional. Manfaat kalibrasi ini adalah menjaga kondisi instrumen ukur dan bahan ukur agar tetap sesuai dengan spesifikasinya. Kemampuan untuk tepat mengukur volume larutan sangat penting untuk akurasi dalam kimia analisis. Periode kalibrasi tergantung pada beberapa faktor antara lain pada kualitas metrologis alat ukur tersebut, frekuensi pemakaian, pemeliharaan atau penyimpanan dan tingkat ketelitianya.Periode kalibrasi dapat ditetapkan berdasarkan lamanya pemakaian alat, waktu kalender atau gabungan dari keduanya (Fatimah, 2005) 2. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat yang digunakan yaitu seperangkat alat kromatografi gas dengan detektor FID, pipet volume 1 mL, labu takar 10 mL, syring. Bahan yang digunakan adalah akuades, tissu, etanol p.a. 2.2. Cara kerja 2.2.1. Persiapan alat kromatografi gas Suhu injeksi diatur menjadi 250°C. Tekanan suhu detektor diatur sebesar 250°C. Suhu pada kolom sebesar 200°C. Detektor yang digunakan jenis FID dan digunakan jenis kolom kapiler.



Praktikum Kalibrasi Alat TA 2020/2021 DIII Analisis Kimia UII Kelas : B Shift: 2 2.2.2. Penentuan waktu retensi dan luas area Larutan etanol diinjeksikan ke dalam alat kromatografi gas. Diamati waktu retensi dari etanol dan diulangi sebanyak 5 kali. Akurasi dan presisi dihitung dari waktu retensi serta luas area. 3. HASIL PRAKTIKUM Kalibrasi merupakan proses pengecekkan dari suatu insrtrumen dengan melakukan perbandingan pada standar atau tolok ukur yang berlaku pada suatu laboratorium. Kalibrasi dilakukan untuk menjaga spesifikasi alat yang digunakan sehingga hasil yang diperoleh valid atau benar. Fungsi dilakukannya kalibrasi untuk alat kromatografi gas adalah untuk menetapkan ataupun memastikan apakah kondisi kromatografi gas masih dapat digunakan dan memberi hasil data yang akurat dan presisi. Gas Chromatography (GC) merupakan metode yang digunakan untuk pemisahan dan deteksi senyawa-senyawa yang umumnya bersifat volatil. Senyawa volatil merupakan senyawa yanng mudah menguap pada suhu kamar. Prinsip kerja dari Gas Chromatography adalah sampel yang berupa cairan diinjeksikan ke dalam injektor kemudian diuapkan. Sampel yang berbentuk uap dibawa oleh gas pembawa menuju kolom untuk proses pemisahan. Setelah terpisah, masing-masing komponen akan menuju detektor tertentu (FID) untuk dideteksi yang hasilnya sebagai suatu kromatogram. Hasil yang diperoleh dari perhitungan parameter akurasi dan presisi yaitu, sebagai berikut: 3.1. Akurasi Akurasi merupakan ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analisis dengan kadar analit sebenarnya. Trueness biasanya dinyatakan dalam akurasi, yaitu kedekatan antara hasil analisis dengan nilai benar. Akurasi dapat menggunakan strandar yang telah diketahui nilai sebenarnya pada rentang linieritas (kadar rendah dan tinggi). Hasil akurasi yang diperoleh kemmudian dibandingkan dengan sertifkat CRM, metode uji, atau Welch’s test untuk menententukan kesimpulannya. Penentuan akurasi pada kalibrasi kromatografi gas dibagi menjadi 2 yaitu . Uji akurasi dilakukan dengan menggunakan standar low range dan high range. a. Akurasi dengan %trueness Trueness sering dinyatakan sebagai akurasi merupakan perbandingan antara nilai rerata hasil pengulangan pengujian dengan nilai benar dari CRM yang dinyatakan dalam prosentase. Hasil akurasi dengan %trueness menurut AOAC tahun 2002 dinyatakan baik apabila diperoleh nilai dengan rentang 98-102%. Berdasarkan hasil uji akurasi Tabel 1. maka dapat disimpulkan bahwa pada percobaan ini dinyatakan nilai akurasi %trueness yang diperoleh memenuhi syarat keberterimaan sesuai dengan standar AOAC. Tabel 1. Hasil Uji Akurasi dengan %Trueness Kadar Etanol Hasil Pengukuran (% Luas Area) 93,7 95,3 95,6 94,8 96,5 94,1 Rata-rata  94,88



Teoritis (sertifikat)



SD



t hitung



t tabel



% trueness



1,096 4



0,3669



1,96



99,25



 



 



b. Akurasi dengan Linieritas Deret Standar



 



 



Praktikum Kalibrasi Alat TA 2020/2021 DIII Analisis Kimia UII Kelas : B Shift: 2



Tabel 2. Hasil Uji Akurasi dengan Linieritas Deret Standar Pengulangan



Teoritis (sertifikat)



1 2 3 4 5 Rata-rata



95,6



 



Kadar Etanol Hasil Pengukuran (% Luas Area) 93,7 95,3 94,8 96,5 94,1 94,88



Berdasarkan data pada Tabel 2. maka diperoleh kurva kalibrasi standar etanol seperti pada Gambar 1.



Kurva Kalibrasi Standar Etanol 60



Absorbansi



50 f(x) = 0.99 x − 2.27 R² = 1



40 30 20 10 0



5



10



15



20



25



30



35



40



45



50



55



Kadar teoritis (%)



Gambar 1. Hasil Linieritas Detektor Persamaan linier yang didapatkan dari kurva kalibrasi standar etanol yaitu y= 0,9906x-2,27 dengan nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0,9992 yang sesuai dengan syarat keberterimaan yaitu R2 ≥ 0,99 sehingga dapat disimpulkan bahwa nilai linieritas detektor valid.



3.2. Presisi Presisi atau precision ialah derajat kemiripan antara hasil uji individual yang diukur dengan penyebaran hasil individual berdasarkan rata-ratabila prosedur dilakukan secara berulang terhadap sampel yang diperoleh dari campuran yang telah homogen. Presisi diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relatif (koefisien variansi). Precision dapat dinyatakan sebagai repeatability (keterulangan) atau reproducibility (kebolehulangan). Presisi pada kalibrasi kromatografi gas ada 2 yaitu pesisi wakttu retensi dan presisi hasil penngukuran (%luas area). a. Presisi dengan Waktu Retensi



Praktikum Kalibrasi Alat TA 2020/2021 DIII Analisis Kimia UII Kelas : B Shift: 2



Pengulanga n 1 2 3 4 5 Rata-rata



Waktu Retensi 3,192 3,187 3,182 3,178 3,191 3,186



 



xi-x̄



(xi-x̄)2



0,006 0,001 -0,004 -0,008 0,005



3,60E-05 1,00E-06 1,60E-05 6,40E-05 2,50E-05 1,42E-04



SD



%RSD



0,01



0,19



 



 



Tabel 3. Hasil Uji Presisi Waktu Retensi sistem



Hasil Pengukuran xi-x̄ (xi-x̄)2 SD %RSD (% Luas Area) 1 93,7 -1,18 1,3924 2 95,3 0,42 0,1764 3 94,8 -0,08 0,0064 1,10 1,16 4 96,5 1,62 2,6244 5 94,1 -0,78 0,6084 Rata-rata 94,88 4,808     Berdasarkan data yang diperoleh pada Tabel 3. Hasil %Presisi yang diperoleh yaitu sebesar 0,19%. Hasil ini memenuhi syarat keberterimaan yaitu kurang dari 1%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa presisi pada percobaan ini valid. Pengulangan



b. Presisi dengan Konsentrasi atau % Luas Area Tabel 4. Hasil Uji Presisi dengan Konsentrasi atau % Luas Area Hasil presisi pada konsentrasi atau %Luas Area memenuhi syarat keberterimaan yaitu kurang dari 5%. Sehingga dapat disimpulkan bahwa presisi tersebut valid. 4. KESIMPULAN Prinsip kerja dari Gas Chromatography adalah sampel yang berupa cairan diinjeksikan ke dalam injektor kemudian diuapkan. Sampel yang berbentuk uap dibawa oleh gas pembawa menuju kolom untuk proses pemisahan. Setelah terpisah, masing-masing komponen akan menuju detektor tertentu (FID) untuk dideteksi yang hasilnya sebagai suatu kromatogram. Berdasarkan hasil dari percobaan perawatan dan kalibrasi GC didapatkan hasil sebagai berikut: - Akurasi dengan %Trueness sebesar 99,25% (memenuhi syarat keberterimaan menurut AOAC yaitu 98-102) - Akurasi dengan linieritas deret standar sebesar y=0,9906x-2,27 dengan nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0,9992 (memenuhi syarat keberterimaan yaitu R 2 ≥ 0,99)



Praktikum Kalibrasi Alat TA 2020/2021 DIII Analisis Kimia UII Kelas : B Shift: 2 - Presisi waktu retensi sebesar 0,19% (memenuhi syarat keberterimaan yaitu kurang dari 1%) - Presisi konsentrasi atau %Luas area sebesar 1,16% (memenuhi syarat keberterimaan yaitu kurang dari 5%) Daftar Pustaka Adventini, N., Takayoshi K, Tomoro N., Kazumi I., koichi C., (2012). Evaluasi Kalibrasi Internal Mikropipet Volumetrik Sebagai Implementasi Jaminaan mutu Lab pengujian. Pusat sains dan teknologi badan tenaga nuklir nasioanal. Bandung. Christian Gary D., (1977). Analytical Chemistry, 2nd edition John Wiley & Sons, New York, 151164. Fatimah, S, Yanlinastuti dan Yoskasih. (2005). Kualifikasi Alat Spektrometer UV-Vis Untuk Penentuan Uranium dan Besi dalam-U30. Hasil penelitian Khopkar, S. M. (1990). Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : Universitas Indonesia Press. Sumar, hendayana. (1994). Kimia Analisis Instrumen. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Umum. Yuneka. (2000). Teknik Kromatografi. Jakarta : PT Kalman Pustaka. K. RI, “Peraturan Menteri Kesehatan No 363/Menkes/PER/IV/1998 tentang Pengujian dan Kalibrasi Alat Kesehatan pada Sarana Pelayanan Kesehatan,” kemenkes RI, 2015.