Teori GLC a. Konsep pelat teoretis Konsep tentang pelat adalah imaginer : suatu kolom GLC tidak memiliki pelat-pelat, tetapi merupakan penggambaran partikel-partikel (bentuk bulatan) yang tertarik/terikat fasa cair seperti halnya dalam GLC. Dasar teori Plat adalah dari distribusi. Sebagai gambaran bagaimana yang terjadi di dalam kolom, anggap bahwa dalam kolom tersebut memilki serangkaian kamar kamar kecil, masing masing mengandung suatu bagian cairan yang nonvolatil sebagai fasa stasioner. Suatu fasa bergerak atau gas pembawa bersama sama dengan cairan yang sudah berupa gas masuk ke dalam kamar pertama, di mana suatu sampel (gas yang dikromatografikan) dari fasa bergerak. Jika cairan tersebut (fasa stasioner) cocok dengan tujuan, sebagian sampel akan yang berupa gas tersebut akan masuk dan dan larut di dalamnya dan sebagian lagi akan tetap ikut bersama dengan gas pembawa tersebut. Sekarang hukum Henry, dalam bentuk biasanya, menyatakan bahwa tekanan parsial yang dihasilkan oleh zat terlarut dalam suatu larutan encer sebanding dengan fraksi molnya. Maka untuk distribusi benzena antara fasa cair dan uap dalam kamar itu dapat dituliskan sebagai berikut :b. Pbenzena = k XbenzenaDi mana Pbenzena adalah tekanan parsial dalam fasa uap, Xbenzena adalah fraksi mol benzena dalam cairan dan k sebuah tetapan. Dalam kromatografi gas, tekanan parsial dan fraksi mol seringkali digantikan dengan konsentrasi yang mnghasilkan suatu koefisisen distribusi yang tak bersatuan, K = konsentrasi benzena dalam fasa cair/konsentrasi benzena dalam fasa gas

Gambar 10. Ruang khayalan untuk model Craig dari percobaan KGCPindahkan gas nitrogen yang membawa sebagian sampel yang tidak terhenti pada kamar pertama ke kamar kedua, di mana gastersebut bertemu dnegan cairan. Dalam hal ini sebagian sampel di dalamnya akan melarut dan yang lainnya tetap ikut dengan gas pembawa atau fasa geraknya. Dalam kromatografi, aliran fasa gerak berlanjut sampai zat terlarut telah bermigrasi sepanjang kolom itu. Namun, setelah menelusuri panjang kolom suatu campuran akan mengalami fraksinasi, dan kemudian muncul satu demi satu untuk memasuki detektor. Kamar atau ruang khayalan dalam peralatan GC disebut pelat pelat teoritis.

b. Perhitungan jumlah pelat Teoretis Ukuran efisiensi kolom adalah jumlah lempeng (plate number, N) yang didasarkan pada konsep lempeng teoritis pada distilasi. Jumlah lempeng (N) dihitung dengan:a.

Yang mana:tR : waktu retensi solutt : simpangan baku lebar puncakWh/2 : lebar setengah tinggi puncakWb:lebardasarpuncakGambar dibawah menjelaskan bagaimana cara menghitung tR; Wh/2; Wb; dan suatu puncak kromatogram.

b.

Cara mengukur tR; Wh/2; Wb; dan suatu puncak kromatogram.

c. Persamaan Van DeemterSebuah teori yang dikembangkan oleh Van Deemter berusaha menggambarkan bentuk puncak elusi dari kromatogram. Ekspresi pengertian kualitatifnya sangat berguna pada optimalisasi kinerja kolom. Ada tiga prinsip yang memberikan kontribusi pada melebarnya suatu pita (puncak), yaitu :1. Efek multipath atau difusi pusaran. (sebagai A)2. Difusi molekuler (sebagai B)3. Perlawanan pada perpindahan massa (gas dan cairan, sebagiai C)HETP = A + B/ + CDimana A, B, dan C adalah konstanta yang disebutkan di atas dan P adalah kecepatan linear gas ( atau Kecepatan aliran) yang melalui kolom kromatografi. Kecepatan linear gas ditentukan dari :

Jika HETP di plot terhadap , diperoleh satu hiperbola dengan HETP minimum. Pada titik minimum tersebut kecepatan aliran () optimum, dimana kolom beroperasi secara efisien. C terdiri dari dua komponen perlawanan terhadap perpindahan massa, satu berkaitan dengan gas Cg dan satu lagi berkaitan dengan cairan C1.HETP = A + B / +(Cg + C1)

Gambar 18.3. Hubungan kecepatan alir () terhadap tinggi HETPPersamaan yang dikembangkan oleh Van Deemter adalah :

Penelitian kualitatif dari versi persamaan yang dikembangkan oleh Van Deemter berguna untuk mengoptimalkan kinerja kolom.Faktor B : Istilah Difusi MolekularB = 2 DgIstilah difusi molekular sebanding dengan koefisien difusi bahan terlarut (analit) dalam gas pembawa. Bahan terlarut difusi tinggi memimpin ke arah pelebaran puncak dan hilangnya efisiensi. Difusi bahan terlarut pada gas pembawa adalah suatu fungsi dari bahan terlarut dan gas pembawa yang berkurang sesuai dengan peningkatan kepadatan dari gas dengan meningkatnya tekanan atau mengubah berat molekular gas.Koreksi tortuosity, adalah perbedaan antara jalur garis lurus dan rata-rata jalur riil dari suatu molekul. Percepatan gas yang linier meningkat dalam kolom kemasan, dan sebaliknya pada kolom kapiler.Untuk meminimalkan B : menaikkan aliran gas linier dan menggunakan gas dengan berat molekul tinggi.Faktor C : Istilah Transfer resistan ke massa.C merupakan gabungan transfer resistan ke massa yang timbul dari gas Cg dan transfer resistan ke massa yang timbul dari cairan.C = Cg + ClUntuk kolom kemasan, Cg dapat diabaikan.Untuk kolom kapiler, ketebalan fase diam sangat kecil sehingga Cl dapat diabaikan selama df ketebalan film sangat kecil. ( Cg >> Cl ). Untuk mengurangi C ini, ketebalan film dalam kolom kemasan harus kecil. Ketebalan film juga mempengaruhi rasio kapasitas k Untuk menguragi C Term, fase cair juga harus memiliki viscositas rendah dan koefisien difusi cairan yang tinggi.Untuk meminimalkan C diperlukan fase cair dengan koefisien difusi tinggi dan yang dilapisi film tipis yang seragam.Dari pembahasan di atas persamaan Van Deemter untuk dinding kapiler yang dilapisi pipa terbuka.A =0 karena tidak ada kemasanCg >> Cl karena ketebalan film sangat kecil

d. ResolusiRS = 2(tRB-tRA)/(WA -WB Rs = (N)1/2 (-1) kB 4 1+kB N = 16Rs2 2 (1+kB) 2 (-1) (kB) tRB = 16Rs2H 2 (1+kB) 3 (-1) (kB)2Keterangan:N = L/H = jml plat teoritisd. Faktor-faktor dalam retensiVolume Retensi dan Volume Retensi spesifik VgHubungan antara waktu retensi dan volume retensi adalah :VR = tR Fdimana:VR=volumeretensitR=waktuiretensiFc= aliran gas dari kolom keluarLaju aliran Fc ini yang normalnya ada ke atmosfer diberikan oleh persamaan

dimana :Fc= Aliran gasFm= aliran yang terukurP= tekanan pada akhir kolomP H2O = Tekanan uap airT c = Temperatur kolom dalam oKT a = Temperatur ruangan dalam oKHubungan antara volume retensi dan waktu retensi yang diikuti oleh persamaan tersebut maka :Volume gas yang terhambat Vm = Tm FcVolume retensi yang disesuaikanV R = VR VM= Fc (tR tM)Koreksi untuk Tekanan dalam KolomDalam sistem yang mengalir dimana fluida adalah kepadatan tekanan yang dimampatkan dan kecepatannya akan berbeda pada tiap-tiaptitik pada kolom. Aliran gas pembawa jika diukur pada bagian akhir kolom, nilainya harus disesuaikan dengan tekanan rata-rata dalam kolom dengan mengaplikasikan faktor kompresibilitas, j :

dimana : Pi dan Po adalah masukan absolut (i) dan tekanankeluaran (o) dari gas pembawa. Demikian juga untuk kecepatan gas harus di sesuaikan pada kondisi rata-rata.Gabungan dari compresibility menaikan volume retensi terkoreksi Vo :

Volume Retensi NettoVolume retensi netto adalah di dapat dari volume retensi disesuaikan

Volume Retensi Spesifik VgVolume retensi spesifik Vg adalah hubungan dasar antara kromatografi gas dan pertimbangan efek daro temperatur dan berat fase diam pada volume netto VN. Jumlah ini tidak tergantung pada peralatan dan merupakan volume retensi terkoreksi pada 0oC per gram fase diam.

dimana :WL = berat fase diam (cair)T= temperatur absolut gas pembawa dalam oKVN = volume retensi nettHubungan antara Vg dan Faktor Kapasitas k

Volume Retensi Spesifik dan konstanta partisi, K

Vg tergantung pada temperatur, koefisien partisi dan densitas fase diam.e. Top of Formf. Bottom of Form

Fase diam Seperti telah dibahas dalam topik kolom, umumnya fasa diam yang sering digunakan dalam kromatografi gas berbentuk zat cair kental yang sukar menguap. Dengan demikian jenis-kromatogafi ini disebut kromatgrafi partisi gas-cair. Berbagas jenis zat cair sebagai fasa dian dapat diliat pada 4.1

Fase Diam Cair Polar

Fase Diam Cair Semipolar

Jumlah fasa diam yang digunakan dinyatakan dalam persen zat padat pendukung. Jumlah yang umum berkisar pendukung maka efisiensi kolom mulai berkurang. Kerugian tambah lama. Demikian pula bila jumlah fase diam tertutup semuanya sehingga solute polar berikatan terlalu kuat dengan zat pendukung. Selain zat cair, beberapa sebagai zat padat dapat digunakan sebagai fasa diam seperti (Al2O3) untuk memisahkan hidrokarbon.