Dr. Widayat ST., MTJurusan Teknik KimiaJurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik UNDIP Semarang 20112011

Metoda analisisMetoda analisis dengan cara mendistribusikan komponen-komponen larutan p p

kedalam fasa diam dan fasa mengalir

tahun 1903

larutan pigmen dilewatkan melalui kolom berisi kalsium

tahun 1903

melalui kolom berisi kalsium karbonat, menggunakan petroleum ether

muncul beberapa macam warnaBotanist RusiaMikhail Tswett

(1872-1919)

muncul beberapa macam warna

kromatografi = gambar berwarna

1. Kromatografi Padat-Cair ( S )(Mikhail Somenovich Twestt, 1903)

2. Kromatografi Cair-Cair (Archer John Porter Martin, 1941)( , )

3. Kromatografi Kertas (Archer John Porter Martin, 1944)

4 Kromatografi Lapis Tipis4. Kromatografi Lapis Tipis5. Kromatografi Padat-Gas

(Fritz Prior, 1947)6 K fi C i G (19 0)6. Kromatografi Cair-Gas (1950)7. Kromatografi Gas-Spektrofotometri Massa

(GC-MS, 2003)( , )

analisis dengan cara mendistribusikan komponen-analisis dengan cara mendistribusikan komponenkomponen larutan kedalam fasa cair (diam) dan fasa gas (mengalir)

l

Gas pembawa

sampel

Kolom packingKolom packingfasa cair dilekatkan

pada padatan

X

pAgas

cair XAcair

sampel Semua komponen

Gas pembawa

sampeldetektor

Semua komponen larutan bermigrasi sepanjang kolom sampai ke detektor

Gas

sampeldetektor

sampai ke detektor

Setiap komponen dapat terpisah karena Gas

pembawa

pmendapat hambatan berbeda-beda

dibawa oleh fasa gas ke detektor, jumlahnya diukur dan hasilnya

kromatogram

direkam oleh rekorder.

Sample injection port

pengatur aliran

limbah

rekorder

detektorKolom

limbah

gas pembawa oven kolom

Keterangan:1. Kompresor udara pembakar2. Silika gel penyaring uap air5

3. Gas pembawa4. Gas pembakar (Hidrogen)5. Perangkat utama GC3

46

3 5. Perangkat utama GC- tempat injeksi sampel- kolom kapiler

pembagi aliran

2

- pembagi aliran- FID

6. Perangkat Komputer

1

(CPU, monitor, printer)

tempat berlangsungnya proses pemisahan

komponen-komponen p pdalam campuran.

K l kiKolom packing

fasa cair melekat padapermukaan partikel

Kolom kapiler

fasa cair melekat padapermukaan dalam kolom

pemilihan jenis kolom sangat menentukan

permukaan partikel permukaan dalam kolom

sangat menentukan tingkat keberhasilan analisis.

Persyaratan solid support: inert luas permukaan spesifik, besar

(1 20 m2/g)Kolom packing

fasa cair melekat padapermukaan partikel

diameter pori, seragam ( < 10 m ) homogenitas bentuk partikel, tinggi

k k t k i ti ipermukaan partikel kekuatan mekanis, tinggi

Sulit memperoleh material yang memenuhi kelima karakter di atas

pemilihan biasanya mengutamakan sifat inert dan luas permukaan

byang besar. support pada kromatografi gas

umumnya adalah tanah diatomitKolom packing

fasa cair melekat pada yfasa cair melekat padapermukaan partikel

9 pressure drop rendah sehinggakolom dapat lebih panjang danTP > 10.000.9mahal karena pembuatannya p y

memerlukan teknologi tinggi9 jumlah cairan yang melekat lebih

sedikit

9 untuk memperoleh yang besar, diameter dalam kapiler

sedikit

biasanya 0,01 in sehingga laju alir gas bekisar 1 mL/menit.9 memerlukan pembagi sampel sehingga laju alirnya lebih

rendah lagi dan menghasilkan resolusi yang lebih baikrendah lagi dan menghasilkan resolusi yang lebih baikdibandingkan dengan kolom packing

Rasio gas-cairang

Jenis kolom mg cairan/ft Packing: in (cairan 10%)1/8 in (cairan 5%)

10040

1535

Kapiler:SCOT (0 020 in ID) 1 25 50SCOT (0,020 in ID)Wall coated (0,010 in ID)

1,250,15

50200

9 membawa komponen-komponen dalam sampelp p pmelewati kolom dan acuan pada detektor

9 harus inert9 jenis gas pembawa berpengaruh terhadap9 jenis gas pembawa berpengaruh terhadap

pemisahan maupun waktu analisis. 9 BM lebih besar HETP lebih besar9 BM lebih kecil kecepatan analisis lebih besar9 BM lebih kecil kecepatan analisis lebih besar9 hidrokarbon dalam gas pembawa dapat menggangu

sensitivitas FID9 i d t l k t d l k l d9 air dapat melepaskan pengotor dalam kolom dan

menghasilkan puncak tambahan9 air dan hidrokarbon, harus dipisahkan

9 memiliki kemampuan melarutkan berbeda-beda terhadap p psetiap komponen dalam sampel, selektivitas

9 selektivitas dapat dihitung dari koefisien partisi atau kromatografikromatografi

9 oksigen dan air dapat merubah fasa cair (diam) secara kimiawi gas pembawa harus bebas air dan oksigen

9 untuk komponen-komponen yang lebih sulit dipisahkan, dilakukan pengaturan waktu retensi.

9 rasio waktu retensi yang diatur dengan yang sebenarnya9 rasio waktu retensi yang diatur dengan yang sebenarnya disebut waktu retensi relatif atau efisiensi pelarut ().

9 kriteria penting dalam pemilihan fasa cair adalah rentang t t k j k l t b l t bi dtemperatur kerja, kelarutan absolut, biaya danketersediaan

T b l 1 H b fi i i l (T b l 1 H b fi i i l ( ))

NaTabel 1 Hubungan antara efisiensi pelarut (Tabel 1 Hubungan antara efisiensi pelarut ())dengan tahap teoritis (N) untuk resolusi sampai 98%dengan tahap teoritis (N) untuk resolusi sampai 98%

N1,0151 075

165.0007 4001,075

1,1577.4002.000

1,2451,375

930484

Na :Waktu retensi tiga kali waktu retensi udara

Tabel 2 Rentang temperatur kerja beberapa jenis fasa cair

Jenis fasa cairRentang suhu

( oC)Jenis fasa cair

Rentang suhu( oC)

Tabel 2 Rentang temperatur kerja beberapa jenis fasa cair

Apiezon LCarbowax 1500Carbowax 20M

50/25040/17560/225

D.C. 11QF-1GC grade SE-30

0/3000/250

50/300DEGSDiisodecyl pthalatDNP

20/2000/17520/150

SF-96OV-1OV-17

0/250100/350

0/375FFAP--oxydipropionatPPE-200

50/2500/75

125/375

SqualaneTCP1,2,3 tris ppropane

20/20020/1250/175

PPE-20Reoplex 400 0/200 Versamid 900 190/275

9 komponen-komponen dalam campurankomponen komponen dalam campuran harus larut dengan baik dalam fasa diam

9 fasa gas bersifat inert sehingga pemisahan g gg phanya terjadi pada fasa cair

9 dinyatakan sebagai waktu retensi (tR)R9 selektivitas yang cukup tR tR,udara9 temperatur yang lebih rendah akan

menaikkan kelarutan dan selektivitas

Untuk mengukur konsentrasi komponen dalam sampel dengan cara membangkitkan sin al listrikmembangkitkan sinyal listrik yang proporsional dengan konsentrasi.

Karakeristik utama ditektor :Karakeristik utama ditektor : sensitivitas, noisenoise, respons, rentang linier.

H2

rentang linier.

Thermal Conductivity DetectorPhotoionization DetectorPhotoionization Detector

Chemiluminescence DetectorFlame Ionization Detector

Atomic Emission DetectorElectron Capture Detector

Flame Photometric Detector

8. Discharge ionization detector (DID)9. Hall electrolytic conductivity detector10. Helium ionization detector (HID)11. Nitrogen phosphorus detector (NPD)12 M l ti d t t (MSD)12. Mass selective detector (MSD)13. Pulsed discharge ionization detector (PDD)

Molekul organik didegradasi removeble collector g g

menjadi on-ion Ion ditangkap oleh elektroda

dan menghasilkan sinyal listrikudara

dan menghasilkan sinyal listrik Sangat sensitif pada rentang

dinamik yang lebarH2

dinding dalam oven

Merusak bahandari kolomterdiri dari 1. hydrogen/air flame2. plat kolektor

Terdiri dari dua pasang i tresistor

Satu pasang ditempatkan pada keluaran dari kolom untuk menditesi komponen yang sudah terpisah

Satu pasang ditempatkan Jembatan Wheatson sebelum injector atau pada kolom referrensi

Dua pasang tahanan disusun

memungkinkan penguatan perubahan resistan jika ada komponen yang melewatinya tapi

membentuk jembatan Wheatson

o po e ya g e e a ya aptidak menguatkan perubahan resistan jika kedua set detector mengalami fluktuasi laju alirmengalami fluktuasi laju alir

Kolom kromatografi dianggap sebagai rangkaian g gg p g gtahap kesetimbangan absorpsi-desorbsi

p C

XA

pA CG

CL

Hukum Henry: pA = k XA (1)

Koefisien distribusi: (2)G

L

CCK =

GC

Puncak-puncak kromatogram setiap komponen pada kondisi tetap, muncul pada waktu retensi yang berbeda-beda.

Untuk mengetahui waktu retensi setiap komponen, dil k k i j k i t ddilakukan penginjeksian standar

Daya pisahDaya pisah

tR1

tR2

w1/2 w1/2

k i

wb1wo wb2

waktu retensi

1R2R )tt(2R 2b1b

1R2R

ww)(R +=

Jumlah tahap teoritisJumlah tahap teoritis

tR

w1/2

waktu

wbwo

2

Rt16N

=

bw

Analisa KuantitatifAnalisa Kuantitatif

Menentukan komposisi setiap komponenMenentukan komposisi setiap komponen dalam suatu larutan

1. Pembuatan kurva kalibrasi2. Penentuan komposisi

Pembuatan Kurva KalibrasiPembuatan Kurva Kalibrasicontoh kasus penentuan komposisi larutan butanol-pentanol

Dari masing-masing larutan yang memiliki kemurnian tinggi, dibuat larutan standar dengan perbandingan gg , g p gvolume seperti pada Tabel 4 dan diaduk dengan baik.

Masing-masing larutan standar diinjeksikan ke kolom kromatografi. g

Luas puncak pentanol dan butanol pada masing-masing kromatogram dihitung.

Kemudian dihitung perbandingan puncak pentanol g p g p pdengan puncak butanol.

Dibuat kurva antara perbandingan volume terhadap perbandingan puncakp g p

Pembuatan kurva kalibrasi

Pentanol (mL) Butano (mL) VP t l A t l

Tabel 4 Contoh komposisi larutan standar

Pentanol (mL) Butano (mL)2,0 1,04,0 1,06 0 1 0

VPentanolVButanol

ApentanolAButanol

2 ?6,0 1,08,0 1,0

4 ?6 ?8 ?8 ?

Menentukan konsentrasi dalam sampel

M i j k ik l X d Menginjeksikan sampel X yang mengandung pentanol dan butanol yang tidak diketahui perbandingannya.perbandingannya.

Menghitung perbandingan luas puncak pentanol/butanol untuk sampel X, misalnya A*.

Membaca perbandingan pentanol/butanol pada kurva kalibarasi untuk perbandingan luas puncak A* misalnya perbandingan volumenyapuncak A , misalnya perbandingan volumenya C*, atau dihitung jika persamaan kurva telah ditentukan

Penentuan konsentrasi dalam sampel

C*

A*