MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Dosen Pengampu

Dr. Pranoto, M.Sc

Disusun Oleh :

Retno Junita Dewi (M0307021) Velina Anjani (M0311070)

Dwi Rizaldi H (M0308082) Wendah Herawati (M0311071)

Rifki Ramadhan H (M0309044) Wireni (M0311072)

Sidiq Nugraha (M0309054) Wiwiek Karina (M0311073)

Achmad Bahrudin (M0310001) Wiwing Frimadasi (M0311075)

Arista Margiana (M0310009) Wiwik (M0311074)

Heriyanto (M0310023) Zuhdi Alqowamul A. (M0311077)

Nosafarma Muda P (M0310033)

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013

DAFTAR ISI

Halaman Judul ..... i

Daftar Isi . ii

Daftar Gambar ..................................................................................................... iii

Daftar Tabel ......................................................................................................... iv

Glosarium ............................................................................................................. v

Kata Pengantar . vii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang....................... 1

B. rumusan Masalah .......................... 2

C. Tujuan ................................... 2

BAB II LANDASAN TEORI

A. Teori Kromatografi Gas ............................................................................ 3

BAB III APLIKASI DAN CONTOH

A. Aplikasi dan Contoh dari Kromatografi Gas ............................................ 5

BAB III PEMBAHASAN

A. Pengertian Kromatografi gas .................................................................... 7

B. Sistem peralatan kromatografi Gas ........................................................... 8

C. Prinsip Kerja kromatografi Gas ................................................................ 13

D. Cara kerja Kromatografi Gas .................................................................... 13

E. Contoh Analisis Data GC ..... 14

F. Kelebihan dan Kekurangan Kromatografi Gas ......................................... 17

BAB III PENUTUP

A. Kesimpulan........................ 19

B. Saran........................................................................................................... 20

C. Rekomendasi ............................................................................................. 20

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 21

ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar IV B.1. Rangkaian Alat Kromatografi Gas .......................................... 8

Gambar IV B.2. Kolom Kromatografi Gas ........................................................ 10

Gambar IV.E.1. Contoh kromatogram ... 16

iii

DAFTAR TABEL

Tabel IV.B.1. Contoh Detector dalam Kromatografi Gas ....................................... 12

iv

GLOSARIUM

1.Breathing zone: sebagai zona dalam 0,3m(atau 10 inci) radius pekerja hidung dan

mulut, dan telah umum diasumsikan bahwa kontaminan dalam zona pernapasan homogen

dan konsentrasi setara dengan konsentrasi dihirup oleh pekerja

2.Personal sampler pump: Alat pembersih udara dalam ruangan dari micro oganisme (

Bakteri, virus dan kontaminasi partikel dalam ruangan)

3.Syringe: pompa sederhana yang terdiri dari plunger yang cocok erat dalam sebuah

tabung. Plunger dapat ditarik dan didorong bersama dalam tabung silinder (disebut per

barel), yang memungkinkan jarum suntik untuk mengambil dan mengusir gas cair atau

melalui suatu lubang pada ujung terbuka tabung.

4.Derivatisasi: merupakan proses kimiawi untuk mengubah suatu senyawa menjadi

senyawa lain yang mempunyai sifat-sifat yang sesuai untuk dilakukan analisis

menggunakan kromatografi gas (menjadi lebih mudah menguap)

5.Adsorpsi: adalah suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida, cairan maupun gas,

terikat kepada suatu padatan atau cairan dan akhirnya membentuk suatu lapisan tipis pada

permukaannya.

6. Keatsirian : kecenderungan molekul untuk menguap atau berubah ke keadaan uap.

7. Homogen : campuran di mana semua bagian memiliki susunan yang sama dan

seragam.

8. Elusi : proses mengekstraksi zat yang umumnya padat dari campuran zat dengan

menggunakan zat cair.

9.Filtrat: substansi yg telah melewati penyaring

10.Reaktif: sifat cenderung, tanggap, atau segera bereaksi terhadap sesuatu yang timbul

atau muncul.

11.Mikroskopis: bersangkutan dengan mikroskop; 2 sifat ukuran yg sangat kecil dan tidak

dapat dilihat dengan mata telanjang sehingga diperlukan mikroskop untuk dapat

melihatnya dengan jelas.

v

12.Polimer: zat yang dihasilkan dengan cara polimerisasi dari molekul yang sangat

banyak dengan satuan struktur berantai panjang, baik lurus, bercabang, maupun

menyilang yang berulang, misal plastik, serat, karet, dan jaringan tubuh manusia.

13.Pirolisis: perubahan secara kimiawi yang terjadi karena panas.

14.Termostatik: kondisi di mana suhu dibuat tetap.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-

Nya, sehingga atas ijin-Nya kami dapat menyelesaikan pembuatan makalah ini untuk

memenuhi tugas mata kuliah Kimia Pemisahan dan Kromatografi. Tidak lupa shalawat

serta salam senantiasa kami haturkan kepada Rasulullah Muhammad SAW sebagai

pembawa risalah Islam. Penulis juga ingin berterima kasih kepada semua orang / lembaga

yang telah membantu penulis dalam pembuatan makalah ini, yaitu:

1. Bapak Dr. Pranoto, M.Sc selaku dosen mata kuliah kimia pemisahan

dan kromatografi.

2. Kedua orang tua dan sanak keluarga, yang selalu memberikan bantuan,

dukungan, dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan karya

tulis ini.

3. Teman-teman mahasiswa yang telah membantu memberikan inspirasi

dalam penulisan makalah ini.

4. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan dalam

pengerjaan tugas mata kuliah pemisahan dan kromatografi yang tidak

bisa kami sebutkan satu per satu.

Kesempurnaan hanyalah milik Allah, oleh karena itu penulis menyadari bahwa

karya tulis ini tidaklah sempurna. Adanya keterbatasan kemampuan penulis juga semakin

menegaskan bahwa karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan.

Penulis sangat berharap agar para pembaca yang telah membaca karya tulis ini

dapat memberikan kritik yang konstruktif, sehingga penulis dapat meningkatkan hasil

penulisannya di lain kesempatan, serta dapat memuaskan para pembaca.

Surakarta, 9 Desember 2013

Penulis

vii

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan

distribusi dari komponen campuran tersebut diantaranya dua fase, yaitu fase diam

(stationary) dan fase bergerak (mobile). Fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair,

sedangkan fase bergerak dapat berupa zat cair atau gas. Dalam kromatografi fase

bergerak dapat berupa gas atau zat cair dan fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair.

Banyaknya macam-macam kromatografi yang salah satunya adalah kromatografi

gas, yang merupakan metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman

instrumen dan elektronika. Kromatografi gas dapat dipakai untuk setiap campuran dimana

semua komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti, suhu tekanan uap yang

dipakai untuk proses pemisahan. Tekanan uap memungkinkan komponen menguap dan

bergerak bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas.

Pada awalnya kromatografi gas hanya digunakan dalam analisis gas, tetapi

dengan kemajuan teknologi, kromatografi gas dapat digunakan untuk analisis bahan cair

dan padat dengan syarat bahwa bahan yang akan dianalisis mudah menguap atau bisa

diderivatisasi terlebih dahulu menjadi bahan yang mudah menguap.

Kromatografi gas dapat juga dikatakan sebagai suatu teknik analisis yang

mencakup metoda pemisahan dan metoda penentuan baik secara kualitatif maupun

kuantitatif. Bentuk analisis lengkap ini merupakan keunggulan utama dari kromatografi.

Di dalam kromatografi di perlukan adanya dua fase yang tidak saling menyampur,yaitu

fasa diam dan fasa gerak. Fasa diamnya disini dapat berupa suatu zat padat yang

ditempatkan di dalam suatu kolom atau dapat juga berupa cairan terserap (teradsorpsi)

berupa lapisan yang tipis pada butir-butir halus suatu zat padat pendukung (solid support

material) yang di tempatkan di dalam kolom. Fase geraknya dapat berupa gas (gas

pembawa) atau cairan.

Efisien pemisahan ditentukan ditentukan dengan besarnya interaksi antara sampel

dan cairan, dengan menggunakan fase cair standar yang diketahui efektif untuk berbagai

senyawa. Pada prinsipnya pemisahan dalam GC adalah disebabkan oleh perbedaan dalam

kemampuan distribusi analit diantara fase gerak dan fase diam di dalam kolom pada

kecepatan dan waktu yang berbeda.

1

B. Rumusan Masalah

Beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :

1. Apakah pengertian dari kromatografi gas?

2. Apa saja sistem peralatan kromatografi gas?

3. Apakah prinsip kerja dari kromatografi gas?

4. Bagaimana cara kerja kromatografi gas?

5. Bagaimana contoh analisis data GC?

6. Apa saja kelebihan dan kelemahan kromatografi gas?

C. Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah :

1. Mengetahui pengertian dari kromatografi gas.

2. Mengetahui sistem peralatan kromatografi gas.

3. Mengetahui prinsip kerja dari kromatografi gas.

4. Mengetahui cara kerja kromatografi gas.

5. Mengetahui contoh analisis data GC.

6. Mengetahui kelebihan dan kelemahan kromatografi gas.

2

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Teori Kromatografi Gas

Kromatografi gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponen-

komponennya dengan menggunakan gas sebagai fase bergerak yang melewati suatu

lapisan serapan (adsorben) yang diam.Kromatografi gas fase gerak dan fase diamnya

diantaranya :

Fase gerak adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai

dengan partisi sampel antara fase gas bergerak

Fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang

terikat pada zat padat penunjangnya

Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisis (analisis kualitatif dan

analisis kuantitatif), kromatografi gas dijajarkan sebagai cara analisis yang dapat

digunakan untuk menganalisis senyawa-senyawa organik. Telah diketahui bahwa ada dua

jenis kromatografi gas, yaitu kromatografi gas padat (KGP), dan kromatografi gas cair

(KGC). Dalam kedua hal ini sebagai fasa bergerak adalah gas (hingga keduanya disebut

kromatografi gas), tetapi fasa diamnya berbeda. Meskipun kedua cara tersebut

mempunyai banyak persamaan. Perbedaan antara keduanya hanya tentang cara kerja.

Pada kromatografi gas padat (KGP) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas

cair (KGC) terdapat partisi (larutan). Kromatografi gas padat (KGP) digunakan sebelum

tahun 1800 untuk memurnikan gas. Metode ini awalnya kurang berkembang. Penemuan

jenis-jenis padatan baru sebagai hasil riset memperluas penggunaan metode ini.

Kelemahan metode ini mirip dengan kromatografi cair padat,sedangkan kromatografi gas

cair sering disebut oleh para pakar kimia organik sebagai kromatografi fasa uap. Pertama

kali dikenalkan oleh James dan Martin pada tahun 1952. Metode ini paling banyak

digunakan karena efisien, serba guna, cepat dan peka. Cuplikan dengan ukuran beberapa

mikrogram sampel dengan ukuran 10 gram masih dapat dideteksi. Komponen cuplikan

harus mempunyai tekanan beberapa torr pada suhu kolom.(Underwood,2004)

3

Dasar pemisahan secara kromatografi gas ialah penyebaran cuplikan diantara 2

fase. Salah satu fase adalah fase diam yang permukaannya nisbi luas dan fase yang lain

adalah gas yang menelusuri fase diam. Bila fasa diam berupa zat padat disebut sebagai

kromatografi gas padat. Ini didasarkan pada penyerapan kemasan kolom untuk

memisahkan cuplikan terutama cuplikan gas. Kemasan kolom yang lazim dipakai ialah

silika gel dan arang. Dan bila fasa diam berupa zat cair disebut kromatografi gas cair.

Fasa cair didapatkan berupa lapisan tipis pada zat padat yang lembam dan pemisahan

didasarkan pada partisi cuplikan yang masuk dan keluar dari lapisan zat cair ini. (Mc

Nais,1988)

Dalam kromatografi gas,fase gerak berupa gas lembam seperti

helium,nitrogen,argon,dan hidrogen digerakkan dengan tekanan melalui pipa yang berisi

fase diam. Tekanan uap atau keatsirian memungkinkan komponen menguap dan bergerak

bersama-sama dengan fase gerak yang berupa gas. Kromatografi gas merupakan metode

yang sangat tepat dan cepat untuk memisahkan campuran yang sangat rumit. Komponen

campuran dapat diidentifikasi dengan menggunakan waktu retensi yang khas pada

kondisi yang tepat. Waktu retensi adalah waktu yang menunjukkan berapa lama suatu

senyawa tertahan dalam kolom. (Gritter,1991)

Keuntungan menggunakan kromatografi gas yaitu waktu analisis yang singkat

dan ketajaman pemisahan yang tinggi, dapat menggunakan kolom lebih panjang untuk

menghasilkan efesiensi pemisahan yang tinggi, hanya membutuhkan campuran cuplikan

yang sangat sedikit, dan kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat

sehingga analisis relatif lebih cepat dan sensitifitasnya tinggi,sedangkan kerugian

menggunakan kromatografi gas yaitu hanya dapat digunakan untuk menganalisis sampel

yang mudah menguap, tidak dapat dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah

yang besar, dan fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif

terhadap fase diam dan zat terlarut. (Adamovics, J.A., 1997)

4

BAB III

APLIKASI DAN CONTOH

A. Aplikasi dan Contoh dari Kromatografi Gas

Kromatografi dapat diaplikasikan dalam berbagai bidang,namun pada makalah

ini hanya ditampilkan 3 aplikasi pada bidang yang berbeda. Ketiga bidang tersebut

beserta aplikasinya adalah:

1. Dalam bidang pertanian

Pada tanaman yang digunakan (contoh: apel,pir,dan tomat) diubah

menjadi campuran homogen dengan mengambil 50 gram. Ekstrak pestisida

diproses sebagai sampel oleh 130 cm3 metanol dan diaduk dengan mesin

pengaduk selama 40 menit. kemudian disaring melewati silika gel dimana bahan

dari filtrat yaitu 10% potassium klorida . selanjutnya pestisida kembali sebanyak

2x dengan 80 cm3. 1 ml pada campuran itu dikromatografi pada kolom dengan 3

% SE-30 (200 cm x 2mm) pada suhu 150oC (4menit) 6oC/menit- 230oC dan

dengan 3 % OV-17 (200 cm x 4mm) pada suhu 220oC (4menit) 3oC/menit-

240oC. temperatur injector dan detector yaitu 250

oC dan 300

oC.

Dengan menggunakan metode GC dengan metode SE-30 & OV-17

memiliki karakteristik yang lebih baik dalam sensitivitas dan waktu pemisahan.

Dari hasil yang didapat untuk penentuan dari beberapa pestisida didapat hasil yg

baik pada penentuan analitikal sebesar 94% dimana dapat digunakan untuk

menjaga buah/ tanaman tetap segar dan dapat berproduksi dengan baik.

2. Dalam bidang kesehatan.

dalam bidang kesehatan kromatografi gas dapat digunakan untuk

menentukan kadar kolesterol dengan kromatografi gas dengan cara derivatisasi.

Derivatisasi kolesterol dianalisis dengan detector flame ionisasi. Pada derivatisasi

sterol kolom GC dilapisi dengan golongan silanol aktif pada permukaan yang

terbuat dari silika yang dapat mencegah adsorpsi analit yang tidak dapat

dideritivikasi sehingga gangguan puncak tidak dapat teramati. Meskipun puncak

beberapa asam lemak metil ester masih ada dalam kromatogram,tetapi tidak

nampak pada saat pemisahan atau kontaminasi pada kolom kapiler,elusi hanya

terjadi pada bidang pelarut.

3. Dalam bidang lingkungan.

5

dalam bidang lingkungan kromatografi gas dapat digunakan untuk

melakukan pengukuran konsentrasi benzena,toluen,dan xylen (BTX). Pengukuran

BTX dilakukan untuk mengetahui konsentrasi BTX pada breathing zone pekerja.

Sampel udara diambil dengan menggunakan alat personal sampler pump yang

telah dikalibrasi terlebih dahulu. Analisis BTX dilakukan dengan mendesorbsi

filter menggunakan karbon disulfida kemudian dianalisis menggunakan

kromatografi gas He sebagai gas pembawa.

6

BAB IV

PEMBAHASAN

A. Pengertian Kromatografi Gas

Kromatografi gas adalah cara pemisahan kromatografi menggunakan gas sebagai

fasa penggerak. Zat yang dipisahkan dilewatkan dalam kolom yang diisi dengan fasa

diam. Gas pembawa mengalir melalui kolom dengan kecepatan tetap, memisahkan zat

dalam gas atau cairan, atau dalam bentuk padat pada keadaan normal. Cara ini digunakan

untuk percobaan identifikasi dan kemurnian, atau untuk penetapan kadar.

Kromatografi Gas ( GC) merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam

kimia organik untuk pemisahan dan analisis. GC dapat digunakan untuk menguji

kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran.

Dalam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi sebuah kompleks.

Dalam kromatografi gas, fase yang bergerak (mobile phase) adalah sebuah

operator gas, yang biasanya gas murni seperti Helium atau yang tidak reaktif seperti gas

Nitrogen. Stationary atau fasa diam merupakan tahap mikroskopis lapisan cair atau

polimer yang mendukung gas murni, di dalam bagian dari sistem pipa-pipa kaca atau

logam yang disebut kolom. Instrumen yang digunakan untuk melakukan kromatografi gas

disebut gas chromatograph atau aerograph (gas pemisah).

Kromatografi gas yang pada prinsipnya sama dengan kromatografi kolom serta

yang lainnya (seperti HPLC dan TLC), tapi memiliki beberapa perbedaan penting.

Pertama, proses memisahkan komponen dalam campuran dilakukan antara stationary fase

cair dan gas fase bergerak, sedangkan pada kromatografi kolom yang seimbang adalah

tahap yang solid dan bergerak adalah fase cair. Jadi, nama lengkap prosedur adalah

kromatografi gas-cair, tergantung pada fasa diam dan fasa gerak masing-masing. Kedua,

melalui kolom yang lolos tahap gas terletak di sebuah oven dimana temperatur gas yang

dapat dikontrol, sedangkan kromatografi kolom biasanya tidak memiliki kontrol seperti

suhu. Ketiga, konsentrasi yang tetap dalam fase gas hanya salah satu fungsi dari tekanan

uap dari gas.

Kromatografi gas juga mirip dengan penyulingan, karena kedua proses

memisahkan komponen dari campuran terutama berdasarkan titik didih atau perbedaan

7

tekanan uap. Namun, penyulingan biasanya digunakan untuk memisahkan komponen

campuran pada skala besar, sedangkan GC dapat digunakan pada skala yang lebih kecil

(microscale).

B. Sistem Peralatan Kromatografi Gas

Sistemperalatankromatografi gas padaumumnyameliputi :

1. fase gerak.

2. ruang suntik sampel.

3. kolom yang diletakkan dalam oven yang dikontrol secara termostatik.

4. sistem deteksi dan pencatat (detector dan recorder).

5. komputer yang dilengkapi dengan perangkat pengolah data.

Gambar IV B.1. Rangkaian Alat Kromatografi Gas.

1. Fase Gerak

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,

murni/kering karena kalau tidak murni akan berpengaruh pada detector, dan dapat

8

disimpan dalam tangki tekanan tinggi (biasanya merah untuk hidrogen dan abu-abu

untuk nitrogen)

2. Ruang suntik sampel

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). Karena helium (gas pembawa) mengalir melalui

tabung, sejumlah volume cairan yang diinjeksikan (biasanya antara 0,1-3,0 L)

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 injector pada kromatografi gas, yaitu:

a. Injeksi langsung (direct injection), yang mana sampel yang diinjeksikan

akan diuapkan dalam injector yang panas dan 100 % sampel masuk menuju

kolom.

b. Injeksi terpecah (split injection), yang mana sampel yang diinjeksikan

diuapkan dalam injector yang panas dan selanjutnya dilakukan pemecahan.

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

sampel diuapkan dalam injector yang panas dan dibawa ke dalam kolom

karena katup pemecah ditutup

d. 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.

3. Kolom Yang Diletakkan Dalam Oven Yang Dikontrol Secara Termostatik

Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya

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

9

Ada 3 jenis kolom pada GC yaitu kolom kemas (packing column) dan

kolom kapiler (capillary column); dan kolom preparasi (preparative column).

Perbandingan kolom kemas dan kolom kapiler ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar IV B.2. Kolom Kromatografi Gas.

Kolom kemas terbuat dari gelas atau logam yang tahan karat atau dari

tembaga dan aluminium. Panjang kolom jenis ini adalah 15 meter dengan

diameter dalam 1-4 mm. Kolom kapiler sangat banyak dipakai karena kolom

kapiler memberikanefisiensi yang tinggi (harga jumlah pelat teori yang sangat

besar > 300.000 pelat). Kolom preparatif digunakan untuk menyiapkan sampel

yang murni dari adanya senyawa tertentu dalam matriks yang kompleks.

Fase diam yang dipakai pada kolom kapiler dapat bersifat non polar,

polar, atau semi polar. Fase diam non polar yang paling banyak digunakan adalah

metil polisiloksan (HP-1; DB-1; SE-30; CPSIL-5) dan fenil 5%-metilpolisiloksan

95% (HP-5; DB-5; SE-52; CPSIL-8). Fase diam semi polar adalah seperti fenil

50%-metilpolisiloksan 50% (HP-17; DB-17; CPSIL-19), sementara itu fase diam

yang polar adalah seperti polietilen glikol (HP-20M; DB-WAX; CP-WAX;

Carbowax-20M).

4. Sistem Deteksi Dan Pencatat (Detector Dan Recorder).

Komponen utama selanjutnya dalam kromatografi gas adalah detector.

Detector merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar

fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detector

pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah

sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal

elektronik. Sinyal elektronik detector akan sangat berguna untuk analisis

10

kualitatif maupun kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di

antara fase diam dan fase gerak.

Pada garis besarnya detector pada KG termasuk detector diferensial,

dalam arti respons yang keluar dari detector memberikan relasi yang linier

dengan kadar atau laju aliran massa komponen yang teresolusi. Kromatogram

yang merupakan hasil pemisahan fisik komponen-komponen oleh GC disajikan

oleh detector 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.

11

Beberapa sifat detector yang digunakan dalam kromatografi gas adalah

sebagaiberikut :

Jenis Detector Jenis Sampel Batas

Deteksi

Kecepatan Alir (ml/menit)

Gas

Pembawa

H2 Udara

Hantaran panas Senyawa umum 5-100 ng 15-30 - -

Ionisasi nyawa Hidrokarbon 10-100 pg 20-60 30-60 200-500

Penangkap

elektron

Halogen organik,

pestisida

0,05-1 pg 30-60 - -

Nitrogen-fosfor Senyawa nitrogen

organik dan

phospat organik

0,1-10 g 20-40 1-5 700-100

Fotometri nyala

(393 nm)

Senyawa-senyawa

sulfur

10-100 pg 20-40 50-70 60-80

Fotometri nyala

(526 nm)

Senyawa-senyawa

fosfor

1-10 pg 20-40 120-170 100-150

Foto ionisasi Senyawa yang

terionisasi dg UV

2 pg

C/detik

30-40 - -

Konduktivitas

elektrolitik

Halogen, N, S 0,5 pg C

12 pg S

4 pg N

20-40 80 -

Fourier

Transform-

inframerah

(FTIR)

Senyawa-senyawa

organik

1000 pg 3-10 - -

Selektif massa Sesuai untuk

senyawa apapun

10 pg-10

ng

0,5-30 - -

Emisi atom Sesuai untuk

elemen apapun

0,1-20 pg 60-70 -

Tabel IV.B.1. Contoh Detector dalam Kromatografi Gas

12

5. Komputer Yang Dilengkapi Dengan Perangkat Pengolah Data.

Komponen GC selanjutnya adalah komputer. GC modern menggunakan

komputer yang dilengkapi dengan perangkat lunaknya (software) untuk

digitalisasi signal detector dan mempunyai beberapa fungsi antara lain:

Memfasilitasi setting 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.

C. Prinsip Kerja Kromatografi Gas

Prinsip utama pemisahan dalam kromatografi gas adalah berdasarkan perbedaan

laju migrasi masing-masing komponen dalam melalui kolom. Komponen-komponen yang

terelusi dikenali (analisis kualitatif) dari nilai waktu retensinya. KG merupakan teknik

pemisahan yang mana solut-solut yang mudah menguap (dan stabil terhadap panas)

bermigrasi melalui kolom yang mengandung fase diam dengan suatu kecepatan yang

tergantung pada rasio distribusinya. Pemisahan pada KG didasarkan pada titik didih suatu

senyawa dikurangi dengan semua interaksi yang mungkin terjadi antara solut dengan fasa

diam. Selain itu juga penyebaran cuplikan diantara dua fasa. Salah satu fasa ialah fasa

diam yangpermukaannya nisbi luas dan fasa yang lain yaitu gas yang mengelusi fasa

diam. Fasa gerak yang berupa gas akan mengelusi solut dari ujung kolom lalu

menghantarkannya ke detector.

D. Cara kerja Kromatografi Gas

Cara kerja dari kromatografi gas adalah gas pembawa lewat melalui satu sisi

detector kemudian memasuki kolom. Di dekat kolom ada suatu alat di mana sampel-

sampel bisa dimasukkan ke dalam gas pembawa ( tempat injeksi). Sampel-sampel

tersebut dapat berupa gas atau cairan yang volatil (mudah menguap). Lubang injeksi

dipanaskan agar sampel teruapkan dengan cepat.

13

Aliran gas selanjutnya menemui kolom,kolom berisi suatu padatan halus dengan

luas permukaan yang besar dan relatif inert. Sebelum diisi ke dalam kolom, padatan

tersebut diimpregnasi dengan cairan yang diinginkan yang berperan sebagai fasa diam

atau stasioner sesungguhnya, cairan ini harus stabil dan non volatil pada temperatur

kolom dan harus sesuai dengan pemisahan tertentu. Setelah muncul dari kolom itu, aliran

gas lewat melalui sisi lain detector.Maka elusi zat terlarut dari kolom mengatur

ketidakseimbangan antara dua sisi detector yang direkam secara elektrik..

E. Contoh Analisis Data GC

Salah satu contoh penggunaan GC adalah untuk menganalisis komposisi

hidrokarbon dalam minyak bumi. Adapun detector yang digunakan adalah FID (Flame

Ionization Detector) dan kolom yang digunakan adalah kolom non polar (DB-1, SPB-1,

HP-1 dll). Analisis kromatografi gas didasarkan pada waktu retensi karena waktu retensi

bersifat karakteristik pada tiap senyawa. Sehingga data retensi yang belum terkoreksi

biasanya tidak digunakan mengingat waktu retensi tergantung pada :

1. Kolom

2. Fase cair

3. Temperatur kolom

4. Kecepatan aliran

5. Jenis gas pembawa

6. Volume mati instrumen

7. Penurunan tekanan across kolom

Program temperatur atau biasa disebut Condition Operation atau Ramp temp

adalah sebuah program pengaturan yang disediakan software untuk mengatur temperatur

di dalam oven dimana kolom berada. Dengan mengatur suhu kolom maka otomatis

kecepatan pemisahan komponen yang masuk ke dalam kolom juga telah diatur. semakin

tinggi setting temperatur maka semakin cepat contoh yang ada di dalam kolom keluar,

begitu pula sebaliknya, tetapi pertanyaannya adalah semakin cepat contoh keluar apakah

juga dapat diidentifikasi komponen apa saja yang keluar? jawabnya TIDAK. Contoh yang

keluar terlalu cepat dari dalam kolom bahkan keluar dalam waktu yang hampir bersamaan

akan membentuk peak-peak kromatogram yang hampir menyatu mustahil mampu untuk

diidentifikasi, waktu yang singkat dalam pemisahan di kolom akan percuma karena

14

komponen didalam contoh tersebut tidak dapat diidentifikasi. Bagaimana jika diperlama?

Dan berapa lama waktu yang diinginkan? Apakah selama 24 jam atau 32 jam? apakah

kalau lama komponen hidrokarbon akan dapat dianalisi? mungkin saja,tetapi apakah

harus sedemikian lama hanya untuk menunggu pemisahan 10 atau 15 buah komponen.

Disinilah letak point-nya,bagaimana sebuah kondisi pemrograman temperatur diatur

supaya dengan waktu yang relatif singkat komponen-komponen yang diinginkan dapat

dianalisis. Analisis komposisi hidrokarbon cair memerlukan sebuah pengaturan suhu

yang cermat, berbeda dengan analisis komposisi gas alam yang hanya memerlukan

pengaturan suhu isotherm.

Adapun panjang kolom yang ideal dalam pemisahan kromatografi kolom adalah

tergantung pada sebanyak apa komponen yang akan dipisahkan dan identifikasi dari

minyak bumi, jika yang dianalisis hanya berapa jumlah fraksi ringan CH4 sampai dengan

C5H12, atau berapa C4H10 nya maka yang diperlukan hanya kolom dengan panjang 30

meter saja. Berbeda jika yang diidentifikasi sampai C9H20 atau sampai seluruh komponen

hidrokarbon dalam minyak bumi tersebut misalkan sampai C40H82, maka minimal

diperlukan panjang kolom sekitar 60 meter, kebutuhannya akan berbeda, walaupun bisa

saja fraksi ringan dianalisis dengan kolom 60 meter, peaknya juga semakin bagus, walau

waktu yang diperlukan menjadi relatif lebih lama. Setelah GC siap dan telah

dikondisikan, maka sejumlah contoh diinjeksikan dengan menggunakan syringe. Jumlah

contoh tidak perlu terlalu banyak 2 l sampai 5 l sudah cukup. Selanjutnya GC akan

bekerja memisahkan komponen-komponen hidrokarbon dalam minyak bumi. Waktu yang

dibutuhkan bervariasi tergantung pada permrograman suhu/temperatur analisis.

Analisis dinyatakan selesai jika baseline sudah kembali lurus, menandakan

sample sudah habis terelusi. Apakah analisis sudah selesai? Secara teknis ya selesai.

Tetapi masih perlu dilakukan indentifikasi dan analisis kuantitatif. Disinilah saatnya

dilakukan identifikasi dengan standard yang ada pada kondisi operasi yang sama dengan

saat sampel dianalisis/di run. Dengan membandingkan waktu retensi antara keduanya

(sampel dan standard) maka secara kualitatif komponen-komponen yang dianalisis telah

mampu diidentifikasi. Misalnya dalam analisis C3H8, C4H10,C5H12, C6H14, C7H16,

Benzena, dan Toluena maka harus dilakukan injeksi standard komponen-komponen

diatas pada kondisi operasi yang sama, maka komponen-komponen tersebut akan

menghasilkan waktu retensi yang sama (terelusi pada waktu retensi yang sama). Dengan

15

membandingkan waktu retensinya maka dapat diidentifikasi/diketahui letak C3H8,

C4H10,C5H12, C6H14, C7H16, Benzena, dan Toluena didalam sekumpulanpeak minyak

bumi. Sebagai informasi,standard diperlukan dalam identifikasi karena jumlah peak yang

ada didalam minyak bumi bisa mencapai ratusan peak.

Senyawa hidrokarbon rantai lurus akan keluar berurutan sesuai urutan

homolognya, tidak mungkin C6H14akan keluar pada menit 7 dan C4H10pada menit ke 8,

senyawa benzena pun akan keluar lebih dahulu daripada Toluena, begitupula senyawa

toluena akan lebih dahulu terpisahkan dibandingkan senyawa xylene.

Gambar IV.E.1. Contoh kromatogram

Gambar diatas adalah salah satu hasil analisis berupa kromatogram. Puncak/peak

itulah yang menunjukkan setiap senyawa/komponen dari hidrokarbon minyak bumi.

Identifikasi komponen adalah hal terpenting dalam setiap pekerjaan analisis setelah

menentukan kondisi operasi GC. Jika gagal dalam melakukan identifikasi maka hasil

analisis GC yang dilakukan tidak akan berguna.

Identifikasi komponen didalam minyak bumi adalah seni, jadi yang dibandingkan

bukan hanya terhadap waktu retensinya saja tetapi juga terhadap patern yang dihasilkan.

Minyak bumi memiliki patern yang sama, walaupun waktu retensinya berubah-ubah.

Waktu Retensi yang sama akan menunjukkan komponen yang sama pada kondisi operasi

yang sama adalah semacam hukum tak tertulis, tetapi jika GC tidak dilengkapi dengan

AFC (Automatic Flow Control) atau alat sejenisnya maka waktu retensi yang dihasilkan

cenderung berubah-ubah tergantung bagaimana injeksi dilakukan. Setiap operator akan

memiliki style masing-masing, dan itu akan menggeser waktu retensi tetapi dengan

bantuan Autosampler kesalahan itu dapat diminimalisasi.

16

Setelah dilakukan identifikasi,maka dilakukan perhitungan berapa kandungan

komponen yang akan dianalisis, misalnya yang ingin dihitung adalah berapa kandungan

C4H10 dan C5H12 dalam suatu minyak bumi. Setelah dilakukan identifikasi terhadap C4H10

dan C5H12, maka dicatat berapa area dari komponen tersebut. C4H10 memiliki 2 komponen

yaitu i-C4H10 dan n-C4H10, demikian juga dengan C5H12 memiliki i-C5H12 dan n-C5H12,(i

=isomer, n = normal), jika area setiap komponen isomer dan normal ingin dibuat terpisah

maka setiap areanya juga harus dipisahkan, tetapi jika sebagai total maka cukup dijumlah

sebagai satu area saja.

Area setiap komponen akan otomatis tercatat begitu analisis selesai dilakukan,

area tersebut dihasilkan dari software pemroses data (data acquisition), dan biasanya bisa

di copy paste ke excel, atau di-convert kedalam kode ASCII.Setelah dilakukan

pemindahan data ke excel maka perhitungan dapat dilakukan dalam excel. Area Total C4

misalnya 1000, area total C5 misalnya 1500, maka untuk mendapatkan berapa % C4 dan

C5, harus diketahui berapa total Area dari keseluruhan hasil analisis misalnya total area

komponen dari contoh adalah 500.000, maka % C4 =1000/500.000 x 100, %C5

=1500/500.000 x 100, sehingga akan didapatkan C4 = 0.2 % dan C5 = 0.3% dan sisanya

sebanyak 99.5% adalah hidrokarbon lainnya. Satuan dari perhitungan diatas adalah %

berat (Weight %). Perhitungan diatas dilakukan dalam bentuk normalisasi, sehingga hasil

total adalah 100 %.

F. Kelebihan dan Kekurangan Kromatografi Gas

1. Keunggulan dari metode ini adalah sebagai berikut :

Efisien, resolusi tinggi sehingga dapat digunakan untuk menganalisis

partikel berukuran sangat kecil seperti polutan dalam udara.

Aliran fasa bergerak (gas) sangat terkontrol dan kecepatannya tetap.

Pemisahan fisik terjadi didalam kolom yang jenisnya banyak sekali,

panjang dan temperaturnya dapat diatur.

Banyak sekali macam detector yang dapat dipakai pada kromatografi gas

(saat ini dikenal 13 macam detector) dan respondetector adalah

proporsional dengan jumlah tiap komponen yang keluar dari kolom.

Sangat mudah terjadi pencampuran uap sampel kedalam fasa bergerak.

Kromatograf sangat mudah digabung dengan instrumen fisika-kimia

yang lainnya, contohnya GC/FT-IR/MS.

17

Analisis cepat, biasanya hanya dalam hitungan menit.

Tidak merusak sampel.

Sensitivitas tinggi sehingga dapat memisahkan berbagai senyawa yang

saling bercampur dan mampu menganalisis berbagai senyawa meskipun

dalam kadar/konsentrasi rendah. Seperti dalam udara, terdapat berbagai

macam senyawa yang saling bercampur dan dengan ukuran

partikel/molekul yang sangat kecil.

2. Kekurangan dari metode ini adalah sebagai berikut :

Teknik Kromatografi gas terbatas untuk zat yang mudah menguap.

Kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran

dalam jumlah besar. Pemisahan pada tingkat mg mudah dilakukan,

pemisahan pada tingkat gram mungkin dilakukan, tetapi pemisahan

dalam tingkat pon atau ton sukar dilakukan kecuali jika ada metode lain.

Fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif

terhadap fase diam dan zat terlarut.

18

BAB V

PENUTUP

A. KESIMPULAN

Dari materi kromatografi gas yang kami paparkan dapat diambil beberapa

kesimpulan,diantaranya:

1. Kromatografi gas adalah cara pemisahan kromatografi menggunakan gas

sebagai fasa penggerak. Zat yang dipisahkan dilewatkan dalam kolom yang

diisi dengan fasa diam. Gas pembawa mengalir melalui kolom dengan

kecepatan tetap, memisahkan zat dalam gas atau cairan, atau dalam bentuk

padat pada keadaan normal. Cara ini digunakan untuk percobaan identifikasi

dan kemurnian, atau untuk penetapan kadar.

2. Sistem peralatan kromatografi gas pada umumnya meliputi :

a) fase gerak.

b) ruang suntik sampel.

c) kolom yang diletakkan dalam oven yang dikontrol secara termostatik.

d) sistem deteksi dan pencatat (detector dan recorder).

e) komputer yang dilengkapi dengan perangkat pengolah data.

3. Prinsip dari kromatografi gas adalah perbedaan sifat kimia antara molekul-

molekul yang berbeda dalam suatu campuran dipisahkan dari molekul

dengan melewatkan sampel sepanjang kolom. Molekul-molekul memerlukan

jumlah waktu yang berbeda (disebut waktu retensi) untuk keluar dari

kromatografi gas, dan ini memungkinkan spektrometer massa untuk

menangkap, ionisasi, mempercepat, membelokkan, dan mendeteksi molekul

terionisasi secara terpisah.

4. Cara kerja dari kromatografi gas adalah gas pembawa lewat melalui satu sisi

detector kemudian memasuki kolom dan dibawa oleh fase gerak yang

selanjutnya akan dideteksi oleh detector berdasarkan waktu retensinya dan

akan dibaca oleh recorder.

5. Keunggulan dari kromatografi gas diantaranya adalah

efisien,mudah,analisisnya cepat,dan tidak merusak sampel. Sedangkan

kelemahannya adalah terbatas untuk zat yang mudah menguap dan tidak

mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar.

19

B. SARAN

Dengan kerendahan hati,kami merasa makalah ini sangat sederhana dan jauh dari

kesempurnaan. Saran dan kritik yang positif sangat diperlukan demi kesempurnaan

makalah ini sehingga akan lebih bermanfaat kontribusinya bagi khazanah keilmuan.

C. REKOMENDASI

Kromatografi gas sangat cocok untuk menganalisis zat yang mudah menguap

dalam jumlah kecil karena prosesnya yang efisien,mudah,analisisnya cepat,dan tidak

merusak sampel.

20

DAFTAR PUSTAKA

Adamovics, J.A,. 1997. Chromatographic Analysis of Pharmaceuticals, 2nd

Edition.Marcel Dekker.New York.

Gritter.1991.Kromatografi.Penerbit ITB.Bandung.

Mc Nais.1988.Dasar Kromatografi Gas.Penerbit ITB.Bandung.

Underwood.2004. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga Jakarta.

21