KROMATOGRAFI KROMATOGRAFI PENUKAR IONPENUKAR ION

Kromatografi Pertukaran Ion merupakan jenis Kromatografi Pertukaran Ion merupakan jenis kromatografi cair yang digunakan unutk kromatografi cair yang digunakan unutk pemisahan sampel-sampel bermuatan baik kation pemisahan sampel-sampel bermuatan baik kation maupun anion. maupun anion.

pertukaran ion yang sangat disukai biasanya pertukaran ion yang sangat disukai biasanya adalah bahan-bahan yang dikenal sebagai resin adalah bahan-bahan yang dikenal sebagai resin pertukaran ion yang bertindak sebagai fasa diam.pertukaran ion yang bertindak sebagai fasa diam.

Resin ini dibuat dengan memasukkan gugus yang Resin ini dibuat dengan memasukkan gugus yang dapat diionisasi ke dalam matriks polimer dapat diionisasi ke dalam matriks polimer organik, yang paling umum adalah polistirena organik, yang paling umum adalah polistirena terhubung silang yang telah dijelaskan di atas terhubung silang yang telah dijelaskan di atas sebagai adsorben. Resin diproduksi dalam bentuk sebagai adsorben. Resin diproduksi dalam bentuk manik manik bulat, biasanya berdiameter 0,1 manik manik bulat, biasanya berdiameter 0,1 sampai 0,5 mm, meskipun ukuran yang lain juga sampai 0,5 mm, meskipun ukuran yang lain juga tersedia. tersedia.

Kromatografi penukar ion sangat bermanfaat Kromatografi penukar ion sangat bermanfaat untuk memisahkan molekul-molekul untuk memisahkan molekul-molekul bermuatan terutama ion-ion baik anion bermuatan terutama ion-ion baik anion maupun kation. maupun kation.

Larutan berair merupakan pelarut universal Larutan berair merupakan pelarut universal untuk kation dan anion. Memisahkan untuk kation dan anion. Memisahkan campuran beberapa kation terlarut dalam air campuran beberapa kation terlarut dalam air dapat menggunakan kromatografi penukar dapat menggunakan kromatografi penukar kation dengan memperhatikan beberapa faktor kation dengan memperhatikan beberapa faktor misalnya muatan, afinitas, jari-jari ion dan misalnya muatan, afinitas, jari-jari ion dan sebagainya. Kromatografi penukar ion sebagainya. Kromatografi penukar ion dibedakan menjadi dua golongan utama yaitu : dibedakan menjadi dua golongan utama yaitu : Kromatografi penukar kation dan anion.Kromatografi penukar kation dan anion.

Campuran ion-ion atau molekul-molekul yang Campuran ion-ion atau molekul-molekul yang dapat diionkan bersaing dengan ion-ion fasa dapat diionkan bersaing dengan ion-ion fasa gerak untuk memperebut tempat berikatan gerak untuk memperebut tempat berikatan pada fasa diam.pada fasa diam.

Jelas, muatan ion sangat berpengaruh dan pH Jelas, muatan ion sangat berpengaruh dan pH fasa gerak dapat divariasikan. Suatu anion fasa gerak dapat divariasikan. Suatu anion akan tertahan pada kolom penukar anion tapi akan tertahan pada kolom penukar anion tapi sangat terelusi pada kolom penukar kation. sangat terelusi pada kolom penukar kation. Dasar pemisahan berasal dari perbedaan Dasar pemisahan berasal dari perbedaan afinitas senyawa bermuatan terhadap afinitas senyawa bermuatan terhadap permukaan penukar ion.permukaan penukar ion.

Macam-Macam Resin Pertukaran Ion.Macam-Macam Resin Pertukaran Ion. Resin Pertukaran Kation (dikenal pula dengan Resin Pertukaran Kation (dikenal pula dengan

resin asam baik asam kuat atau asam lemah) resin asam baik asam kuat atau asam lemah) merupakan resin yang mempunyai gugus merupakan resin yang mempunyai gugus kation yang dapat dipertukarkan, biasanya Hkation yang dapat dipertukarkan, biasanya H+ + . . Misalnya asam arisulfonat merupakan asam Misalnya asam arisulfonat merupakan asam kuat, sehingga gugus-gugus ini terionisasi kuat, sehingga gugus-gugus ini terionisasi pada saat air menembus manik-manik resin:pada saat air menembus manik-manik resin:

R-SOR-SO33 H R-SO H R-SO33-- + H + H++

anion terikat secara per-manen pada matriks anion terikat secara per-manen pada matriks polimernya. Anion ini tidak bisa bermigrasi polimernya. Anion ini tidak bisa bermigrasi melalui fasa berair di dalam pori-pori resin, juga melalui fasa berair di dalam pori-pori resin, juga tidak bisa melepaskan diri dan bergerak menuju tidak bisa melepaskan diri dan bergerak menuju larutan terluar. larutan terluar.

Pengikatan anion ini kemudian membatasi Pengikatan anion ini kemudian membatasi pergerakan dari kation, Hpergerakan dari kation, H++ . Netralitas kelistrikan . Netralitas kelistrikan dijaga tetap di dalam resin, dan kation Hdijaga tetap di dalam resin, dan kation H++ tidak tidak akan meninggalkan fasa resin kecuali jika ion ini akan meninggalkan fasa resin kecuali jika ion ini digantikan dengan kation yang lain, di mana digantikan dengan kation yang lain, di mana penggantian ini merupakan proses pertukaran ion. penggantian ini merupakan proses pertukaran ion. Pertukaran ini bersifat stoikiometri yakni satu HPertukaran ini bersifat stoikiometri yakni satu H++ digantikan oleh satu Nadigantikan oleh satu Na++, dua H, dua H+ + digantikan oleh digantikan oleh satu Casatu Ca++++, dan seterusnya, dan seterusnya

Ada beberapa resin jenis lain yang bisa Ada beberapa resin jenis lain yang bisa dipersiapkan. Contohnya, gugus fungsionalnya dipersiapkan. Contohnya, gugus fungsionalnya dapat berupa asam lemah COOH. Resin ini dapat berupa asam lemah COOH. Resin ini tidak memperagakan sifai-sifat pertukaran ion tidak memperagakan sifai-sifat pertukaran ion kecuali jika pH nya cukup tinggi untuk kecuali jika pH nya cukup tinggi untuk mengubah asam bebas netral menjadi anion mengubah asam bebas netral menjadi anion karboksilat, COOkarboksilat, COO--. Sesuai dengan reaksi :. Sesuai dengan reaksi :

R- COOH R- COOR- COOH R- COO-- + H + H++

Resin pertukaran Kation hanya mampu Resin pertukaran Kation hanya mampu berkeseimbangan dengan kation terlarut dalam berkeseimbangan dengan kation terlarut dalam sampel. sampel.

Kation-kation dengan muatan lebih besar lebih Kation-kation dengan muatan lebih besar lebih mudah diikat oleh resin kation daripada mudah diikat oleh resin kation daripada kation-kation dengan muatan lebih kecil. kation-kation dengan muatan lebih kecil.

Beberapa kation bermuatan 2+ mempunyai Beberapa kation bermuatan 2+ mempunyai kekuatan yang sama sehingga diperlukan kekuatan yang sama sehingga diperlukan teknik khusus dalam proses pemisahannya.teknik khusus dalam proses pemisahannya.

Dalam sekelompok ion yang mempunyai tanda Dalam sekelompok ion yang mempunyai tanda

yang tepat untuk bertindak sebagai ion lawan yang tepat untuk bertindak sebagai ion lawan yang sejati, besarnya muatan sangatlah yang sejati, besarnya muatan sangatlah penting. Biasanya, resin lebih menyukai ion penting. Biasanya, resin lebih menyukai ion dengan muatan yang besar. Jadi, seberapa dengan muatan yang besar. Jadi, seberapa jauhnya pertukaran dengan, katakanlah Hjauhnya pertukaran dengan, katakanlah H++, , akan menurun dengan urutanakan menurun dengan urutan

ThTh4+4+ > AI > AI3+3+ > Ca > Ca2+2+ > Na > Na++

Dengan sederetan ion dengan muatan yang Dengan sederetan ion dengan muatan yang sama, resin ini masih memperlihatkan sama, resin ini masih memperlihatkan selektivitas. Misalnya, dengan logam alkali, selektivitas. Misalnya, dengan logam alkali, urutan berikut ini umumnya dijumpai pada urutan berikut ini umumnya dijumpai pada resin pertukaran kation. Faktor terpenting di resin pertukaran kation. Faktor terpenting di sini kemungkinan adalah jari-jari ion; semakin sini kemungkinan adalah jari-jari ion; semakin kecil jari-jari ion dengan muatan tertentu, kecil jari-jari ion dengan muatan tertentu, semakin kuat ion tersebut akan diikat oleh semakin kuat ion tersebut akan diikat oleh resin. resin.

Resin Pertukaran anion adalah resin yang Resin Pertukaran anion adalah resin yang mempunyai gugus anion, berkemampuan mempunyai gugus anion, berkemampuan menukar anion terlarut. Secara umum resin menukar anion terlarut. Secara umum resin pertukaran anion dibedakan menjadi basa kuat pertukaran anion dibedakan menjadi basa kuat dan basa lemah. dan basa lemah.

Gugus penukar anion dapat berupa hidroksil atau Gugus penukar anion dapat berupa hidroksil atau klorida atau anion lain. Resin pertukaran anion klorida atau anion lain. Resin pertukaran anion basa kuat mempunyai gugus ammonium kuartener basa kuat mempunyai gugus ammonium kuartener bermuatan positif dan gugus hidroksil bermuatan bermuatan positif dan gugus hidroksil bermuatan negatif yang dapat dipertukarkan, sedangkan negatif yang dapat dipertukarkan, sedangkan Resin pertukaran anion basa lemah mempunyai Resin pertukaran anion basa lemah mempunyai gugus ammonium tersier atau sekunder.gugus ammonium tersier atau sekunder.

Regenerasi ResinRegenerasi Resin Proses regenerasi resin adalah proses Proses regenerasi resin adalah proses

pengembalian gugus resin pada kondisi semula, pengembalian gugus resin pada kondisi semula, sehingga resin pertukaran ion merupakan jenis sehingga resin pertukaran ion merupakan jenis kromatografi yang dapat digunakan berulang-kromatografi yang dapat digunakan berulang-ulang. Resin yang masih baru dipreparasi ulang. Resin yang masih baru dipreparasi mempunyai gugus aktif asli, misalnya pada resin mempunyai gugus aktif asli, misalnya pada resin kation gugus aktif yang mampu ditukar adalah Hkation gugus aktif yang mampu ditukar adalah H++ sehingga apabila larutan kationik dilewatkan ke sehingga apabila larutan kationik dilewatkan ke dalam resin kation akan terjadi proses pertukaran dalam resin kation akan terjadi proses pertukaran seperti reaksi berikut :seperti reaksi berikut :

NaNa++ R- COO H R- COO H++ R- COO Na R- COO Na++ + H + H++

Proses regenerasi resin kation dilakukan dengan cara Proses regenerasi resin kation dilakukan dengan cara mengganti kembali kation yang terikat dalam resin mengganti kembali kation yang terikat dalam resin menjadi gugus Hmenjadi gugus H++ kembali. Regenerasi resin kation kembali. Regenerasi resin kation dapat dilakukan dengan melewatkan larutan HCl ke dapat dilakukan dengan melewatkan larutan HCl ke dalam resin seperti reaksi berikut :dalam resin seperti reaksi berikut :

HCl R- COO NaHCl R- COO Na++ R- COO H R- COO H++ + + NaCl NaCl

Seperti pada resin kation, regenerasi resin anion yang Seperti pada resin kation, regenerasi resin anion yang mempunyai gugus asli klorida dilakukan dengan mempunyai gugus asli klorida dilakukan dengan larutan HCl atau NaCl. larutan HCl atau NaCl.

Kapasitas Pertukaran Resin.Kapasitas Pertukaran Resin. Kapasitas pertukaran resin merupakan indikator Kapasitas pertukaran resin merupakan indikator

efektivitas dari resin. efektivitas dari resin. Kapasitas pertukaran resin ditentukan dengan cara Kapasitas pertukaran resin ditentukan dengan cara

menghitung jumlah gugus yang dapat dipertukarkan menghitung jumlah gugus yang dapat dipertukarkan (mmol) setiap gram resin kering atau setiap milliliter (mmol) setiap gram resin kering atau setiap milliliter resin basah. resin basah.

Besar nilai kapasitas pertukaran resin tergantung dari Besar nilai kapasitas pertukaran resin tergantung dari jumlah gugus aktif yang mampu dipertukarkan. jumlah gugus aktif yang mampu dipertukarkan. Semakin banyak jumlah gugus aktif resin semakin Semakin banyak jumlah gugus aktif resin semakin besar pula nilai kapasitas pertukaran. Resin yang masih besar pula nilai kapasitas pertukaran. Resin yang masih baru dipreparasi mempunyai nilai kapasitas pertukaran baru dipreparasi mempunyai nilai kapasitas pertukaran maksimal. Semakin sering resin digunakan dan maksimal. Semakin sering resin digunakan dan diregenerasi, maka nilai kapasitas pertukaran semakin diregenerasi, maka nilai kapasitas pertukaran semakin turun. Hal ini dikarenakan jumlah gugus aktif semakin turun. Hal ini dikarenakan jumlah gugus aktif semakin berkurang.berkurang.

Aplikasi Pertukaran IonAplikasi Pertukaran Ion Contoh interaksi ion logam tertentu dalam Contoh interaksi ion logam tertentu dalam

pertukaran ion dengan adanya HC1 adalah pertukaran ion dengan adanya HC1 adalah melalui pembentukan senyawa kompleks anionik. melalui pembentukan senyawa kompleks anionik. Larutan kationik berisi Co(II), Zn(II), Fe(II), dan Larutan kationik berisi Co(II), Zn(II), Fe(II), dan Fe(III) dipreparasi dengan HCl mempentuk Fe(III) dipreparasi dengan HCl mempentuk kompleks anion kloro sehingga pemisahan kation-kompleks anion kloro sehingga pemisahan kation-kation tersebut dapat menggunakan resin anion. kation tersebut dapat menggunakan resin anion. Perhatikan kurva untuk Fe (II), konsentrasi HC1 Perhatikan kurva untuk Fe (II), konsentrasi HC1 yang rendah, logamnya adalah kationik, tidak yang rendah, logamnya adalah kationik, tidak ditahan oleh tetapi jika tingkat keasamannya ditahan oleh tetapi jika tingkat keasamannya meningkat maka Fe(II) dapat membentuk meningkat maka Fe(II) dapat membentuk kompleks kloro dan ditahan oleh resin. kompleks kloro dan ditahan oleh resin.

Latihan Soal Latihan Soal

Apakah yang dimaksud dengan influen, efluen, dan elusi?Apakah yang dimaksud dengan influen, efluen, dan elusi? Sebutkan macam-macam kromatografi penukar ion beserta Sebutkan macam-macam kromatografi penukar ion beserta

contoh gugus aktifnya!contoh gugus aktifnya! Bagaimana cara regenerasi resin kation yang telah digunakan Bagaimana cara regenerasi resin kation yang telah digunakan

sebelumnya?sebelumnya? Sebuah kolom berisi resin kation 15 ml akan ditentukan Sebuah kolom berisi resin kation 15 ml akan ditentukan

kapasitas pertukaran. 20 ml NaCl jenuh dilewatkan ke dalam kapasitas pertukaran. 20 ml NaCl jenuh dilewatkan ke dalam kolom resin dan dialirkan perlahan-lahan, diikuti dengan kolom resin dan dialirkan perlahan-lahan, diikuti dengan akuades. Larutan ditampung dan diencerkan sampai 100 ml. akuades. Larutan ditampung dan diencerkan sampai 100 ml. 10 ml larutan ditambah 100 ml akuades dititrasi dengan NaOH 10 ml larutan ditambah 100 ml akuades dititrasi dengan NaOH 0,09 M dengan volume 23,6 ml. Hitung kapasitas kolom!0,09 M dengan volume 23,6 ml. Hitung kapasitas kolom!