gas chromatography

Kromatografi Gas

Dasarnya Pemisahan Senyawa Dengan Elusi

Gas

Istilah Istilah Dalam Kromatografi Gas

• Kromatografi adalah metode analisa kimia berdasarkan pemisahan senyawa penyusun sampel dengan elusi.

• Elusi adalah mengalirnya fasa gerak (bersama sampel) tetapi ditahan oleh fasa diam.

• Fasa gerak adalah fluida ( cairan atau gas) yang dipaksa mengalir melalui fasa diam.

• Fasa diam adalah zat yang ditempatkan secara tetap dalam kolom atau permukaan padat yang berguna untuk menahan senyawa penyusun sampel yang dibawa fasa gerak.

Istilah Istilah Dalam Kromatografi Gas

• Waktu retensi adalah waktu yang diperlukan suatu senyawa penyusun sampel untuk melewati fasa diam.

• Kromatograf adalah alat untuk menjalankan metode kromatografi.

• Kromatogram adalah grafik waktu melawan signal yang dihasilkan kromatograf.

Gambaraan Pemisahan

Macam Macam KromatografiNo. Nama Fasa diam Fasa gerak Keterangan1 Thin layer

Chomatography (TLC)

Lapis tipis padatan cair klasik

2 Kromatografi kolom

Padat dalam kolom

cair klasik

3 Kromatografi gas cair pada permukaan padat

gas

4 Kromatografi gas padat

padat gas

5 HPLC ( High Performance Liquid Chromatography)

Padat cair

Kromatografi Gas

• Fasa gerak yang dipakai berupa gas, disebut juga gas pembawa.

• Fasa diam berupa cairan yang dijerap pada padatan pendukung dalam kolom.

• Sampel berbentuk gas pada suhu operasi.Jadi hanya zat yang bisa diuapkan (volatil)yang bisa dianalisa dengan kromatografi gas.

Instrumentasi

Berikut ini diagram alat kromatografi gas

Gas Pembawa

• Gas inert yang kemurniannya sangat tinggi UHP five nine.

• Gas yang biasa dipakai , helium nitrogen atau hidrogen.

• Pemilihan gas yang dipakai tergantung pada jenis ditektor yang digunakan.

• Kecepatan gas selama operasi harus tetap, besarnya tergantung jenis kolom yang dipakai.

Injeksi Sampel• Sampel diinjeksikan ditempat injeksi yang suhunya

minimum 50o C diatas titik didihnya. • Banyaknya sampel yang diinjeksikan tergantung pada

jenis kolom dan fasa sampel pada suhu kamar.Kolom packing 10 – 50 μl untuk sampel cair

dan 5- 10 ml untuk sampel gas.Kolom kapiler 1-5 μl untuk sampel cair dan 0,5- 1 ml untuk sampel gas.

Kolom • Kolom merupakan komponen yang sangat

penting pada kromatografi. Ditempat inilah pemisahan terjadi.

• Ada dua jenis kolom , kolom packing dan kolom kapiler.

Kolom

• Kolom packing berupa silinder terbuat dari stainless steel, tembaga dll. Panjannya 0,5 – 3 m dengan diameter dalam 4 – 5 mm.

• Kolom packing diisi padatan pendukung yang telah dilapisi fasa diam dengan ukuran seragam 60 -100 mesh.

• Kolom kapiler berupa silinder kapiler dengan diameter dalam 0,1 -0,75 mm. Bagian dalam kapiler dilapisi lapis tipis fasa diam dengan tebal kira-kira 30 μm.

• Kolom ditempatkan dalam oven supaya suhunya bisa diatur untuk mendapatkan kromatogram yang baik.

Fasa Diam • Pemisahan yang terjadi pada sampel sangat

tergantung pada fasa diam pengisi kolom.• Fasa diam berupa cairan inert, stabil secara

termal dan mempunyai titik didih tinggi (minimum 100o C diatas suhu operasi).

• Sampel harus mudah larut dalam fasa diam. Jadi secara umum polaritas fasa diam (sering disebut polaritas kolom) harus mirip dengan polaritas sampel.

Fasa Diam Nama dagang Suhu maximum oC

Polaritas

Polydimetilsiloxan SE-50 350 Non polar

Poli(penilmetil dimetil )siloxan SE-52 350 Semi polar

Poli(penilmetil) siloxan OV-17 250 Semi polar

Polietilen glikol Carbowax 250 polar

Poli (disianoali dimetil) siloxan OV-275 240 polar

Detektor

Syarat ditektor kromatografi gas yang ideal adalah :1. Sensitivitas tinggi sehingga dapat mendeteksi analit lebih

kecil dari 10-8 g/s m 2. Stabil dan kalau diulang hasilnya sama pada range suhu 40

– 400o C.3. Mempunyai waktu respon yang cepat dan tidak

tergantung kecepatan alir.4. Mempunyai respon yang sama untuk semua analit. Paling

tidak mempunyai respon yang sama untuk analit pada golongan yang sama.

5. Tidak merusak sampel.

Jenis detektor• Ada berbagai detector tetapi tidak ada yang

memenuhi semua syarat ideal. FID, TCD, TID (NPD), ECD dll. Yang paling banyak dipakai adalah FID (Flame Ionization Detector)

• TCD (Thermal Conductivity Detector)

PR CARI KEUNGGULAN, KELEMAHAN TIAP2 DETEKTOR

Cara Analisa Kromatografi Gas

• Analisa Kualitatif: dengan melihat kromatogramnya. Jumlah puncak menunjukkan banyaknya senyawa yang terkandung dalam sampel. Identifikasi senyawa untuk masing-masing puncak dapat dilakukan dengan metode coba-coba.

• Sekarang masing-masing puncak dapat langsung teridentifikasi dengan GC-MS

• Contoh Kromatogram

Analisa Kuantitatif

• Analisa kuantitatif didasarkan bahwa proporsi luas puncak pada kromatogram akan sama dengan proporsi massa karbon yang terkandung pada masing-masing senyawa dalam sampel bila respon detektornya sama.

• Jadi % luas puncak dianggap sama dengan prosen massa.

• Lebih baik bila digunakan standar internal.

• Standar internal ADALAH senyawa yg harus tidak terkandung dalam sampel yg ditambahkan pda sampel maupun larutan standar dg konsentrasi yg tetap.

fid• keuntungan

Detektor ionisasi nyala digunakan sangat luas dalam kromatografi gas karena sejumlah keunggulan .

Biaya : Api detektor ionisasi relatif murah untuk memperoleh dan beroperasi. Kebutuhan pemeliharaan rendah : Selain membersihkan atau mengganti jet FID , detektor ini tidak memerlukan pemeliharaan . Konstruksi kasar : Jumlah besar relatif tahan terhadap penyalahgunaan . Linearitas dan deteksi berkisar : Jumlah besar dapat mengukur konsentrasi zat organik di tingkat yang sangat rendah dan sangat tinggi , memiliki respon linear dari 10 ^ 6 .

Kekurangan

Detektor ionisasi nyala tidak dapat mendeteksi bahan anorganik . Dalam beberapa sistem , CO dan CO2 dapat dideteksi di FID menggunakan methanizer , yang merupakan tempat tidur katalis Ni yang mengurangi CO dan CO2 menjadi metana , yang dapat pada gilirannya terdeteksi oleh FID .

Kerugian lain yang penting adalah bahwa api FID mengoksidasi semua senyawa yang melewatinya , semua hidrokarbon dan oxygenates dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air dan heteroatom lainnya teroksidasi menurut termodinamika . Untuk alasan ini , Jumlah besar cenderung menjadi yang terakhir dalam detektor kereta api dan juga tidak dapat digunakan untuk pekerjaan persiapan .

tcd• The TCD adalah detektor baik tujuan umum untuk penyelidikan

awal dengan sampel yang tidak diketahui. Sejak TCD kurang sensitif dibandingkan detektor ionisasi nyala dan memiliki volume mati yang lebih besar tidak akan memberikan resolusi sebagus FID. Namun, dalam kombinasi dengan kolom film tebal dan volume sampel Sejalan lebih besar, batas deteksi keseluruhan dapat mirip dengan sebuah FID. The TCD tidak sensitif seperti detektor lainnya tetapi non-spesifik dan non-destruktif.

The TCD juga digunakan dalam analisis gas permanen (argon, oksigen, nitrogen, karbon dioksida) karena menanggapi semua zat murni ini tidak seperti FID yang tidak bisa mendeteksi senyawa yang tidak mengandung ikatan karbon-hidrogen.

ecd

• Detektor Penangkapan Elektron (Electron Capture Detector)• Detektor ini memanfaatkan fenomena rekombinasi yang

didasarkan pada penangkapan elektron oleh senyawa yang berafinitas terhadap elektron bebas. Jadi, detektor ini mengukur berkurangnya arus listrik. Gas pembawa yang dapat digunakan adalah nitrogen kering atau 5% metana dalam argon. Dapat juga menambahkan nitrogen bila H2 dan He digunakan sebagai carrier gas. Detektor ini peka terhadap senyawa yang mengandung halogen, karbonil terkonjugasi, nitro, nitril dan organologam. Akan tetapi, detektor ini tidak peka terhadap hidrokarbon, alkohol dan keton.

fpd

• Detektor Fotometri Nyala• Detektor ini merupakan fotometer emisi optik yang

berfungsi untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang mengandung fosfor atau belerang seperti pestisida dalam polutan udara. Solut yang telah terpisahkan dari campurannya memasuki nyala hidrogen di udara. Fosfor dan belerang bereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi lalu melepaskan energi dalam bentuk cahaya. Cahaya ini dapat diisolasi dengan filter dan dideteksi dengan tabung fotomultifier.

• Detektor Nyala Alkali• Detektor nyala alkali merupakan modifikasi dari FID

yang selektif terhadap fosfor dan nitrogen. Detektor ini digunakan dalam analisa obat-obatan. Gas pembawa yang digunakan adalah nitrogen, hidrogen dan helium untuk cuplikan yang mengandung fosfor. Nitrogen tidak dapat digunakan untuk menganalisa cuplikan yang mengandung nitrogen. Ion yang dihasilkan ketika unsur yang berkontak dengan gelas yang mengandung Rb2SO4 pada ujung pembakar membentuk arus yang dapat diukur.

• Detektor Spektroskopi Massa• Spektrometer massa disambungkan dengan

keluaran GC. Ketika gas solut memasuki spektrometer massa maka molekul senyawa organik ditembaki dengan elektron berenergi tinggi. Molekul tersebut pecahmenjadi molekul-molekul yang lebih kecil dan terdeteksi berdasarkan massanya yang digambarkan sebagai spektra massa.

• Detektor NPD• Nitrogen Phosphorus Detector (NPD); prinsip kerjanya hampir sama dengan FID, perbedaan utamanya adalah

hydrogen/air flame pada FID diganti oleh heated rubidium silicate bead pada NPD; sample dari column dilewatkan ke hot bead; garam rubidium yang panas akan memancarkan ion ketika sample yang mengandung nitrogen dan phosphorous melewatinya; sama dengan FID, ion-ion tersebut dihimpun pada collector dan menghasilkan arus listrik.

• Detektor Nitrogen Fosfor (NPD) memiliki respon linier selektif untuk senyawa organik yang mengandung nitrogen dan/atau fosfor. NPD juga menanggapi normal hidrokarbon, tetapi kira-kira 100.000 kali lebih kecil dari nitrogen atau fosfor mengandung senyawa. Karena selektivitas dan sensitivitas, NPD sering digunakan untuk mendeteksi pestisida, herbisida, penyalahgunaan obat dan senyawa lainnya. Nitrogen adalah gas pembawa pilihan untuk detektor NPD, tetapi helium sering digunakan, terutama bila detektor lainnya diinstal di GC sama dengan NPD.

• NPD menggunakan termionik NPD manik untuk menghasilkan ion dalam hydrogen dan udara plasma. Seperti FID, NPD menggunakan jet stainless steel untuk memberikan gas pembawa dan hidrogen masuk ke detektor, dan elektroda kolektor bermuatan positif yang juga berfungsi sebagai detector knalpot.

• Di dalam detektor NPD, sebuah manic termionik dipanaskan dengan listrik (NPD manik) diposisikan antara lubang jet dan elektroda kolektor. Manik ini dilapisi dengan logam alkali yang mempromosikan ionisasi senyawa yang mengandung nitrogen dan fosfor. Hidrogen dan udara mengalir membuat plasma hidrogen sekitar NPD panas manik. Ketika molekul yang mengandung nitrogen atau fosfor masuk dari kolom dan lubang jet, mereka mengalami reaksi kimia permukaan katalitik, menghasilkan elektron termionik. Ion yang dihasilkan tertarik ke elektroda kolektor bermuatan positif, kemudian diperkuat dan output ke sistem data.