KROMATOGRAFI GASKROMATOGRAFI GAS

Any Guntarti

Dasar Pemisahan

• Penyebaran cuplikan antara 2 fase → fase diam & fase gerak

• Aplikasi → senyawa mudah ↑

erdasarkan Fase Diam KGP → fase diam padat

Dasar → penyerapan fase diam / adsorpsiEx: silika gel, ayakan nol, arang dsb.

KGC → fase diam cairDasar pemisahan → partisi sampel yang masuk/keluar dari lapisan cair

Sampel / cuplikan : bisa cair, padat, gasContoh Fase Gerak : gas H2, He, N2

Keuntungan Kolom scr kontinyu dijaga oleh FG/ gas Sampel terpisah secara sempurna Waktu relatif pendek Sensitivitas tinggi Sampel sedikit mudah

Kerugian Komponen yang tertahan kuat dalam

fase diam → sulit dipisahkan

↓

diatasi dengan suhu kolom ↑ Personal tertentu Mahal

agian Dasar Kromatografi Gas

Tangki gas pembawaPengendali aliran & pengatur tekananGerbang suntikKolomDetektorPerekamTermostat

SISTEM KROMATOGRAFI GAS

Tangki Gas pembawa Gas pembawa → H2, He, N2

Syarat :

Lembam

Meminimumkan difusi

Mudah didapat & murni

Cocok dengan detektor → pers. Van Deemter

H = A + B/u + C.u

Tangki gas pembawa/fase gerak

Kolom

Tembaga, baja, aluminium, kacaDapat lurus, lengkung, OPanjang dari cm – 15 mKolom analitik 1 – 3 mGaris tengah 0,01 – 2 inch

↓efisiensi kolom : harga N

→ H = L / N

Mengkondisikan Kolom

Minimum 2 jam, 250C di atas suhu maksimum kolom yang digunakan

Aliran gas pembawa lambat

(5 – 10 ml/menit)

Jangan disambung ke detektor

Contoh Penyangga

Chromosorb P

Chromosorb W

Chromosorb G

Chromosorb T

Bata

Fluoropak 80

Sifat penyangga :

Lembam

Tidak mudah remuk

Permukaan luas

Bentuk teratur,

ukuran

sama

Ciri Fase Diam

Sampel mempunyai Koefisien distribusi yang berbeda

Sampel mempunyai kelarutan yang berbeda

Fase diam harus mempunyai tekanan uap yang dapat diabaikan pada suhu kerja

Suhu / Termostat : sistem pengendali

1. Suhu gerbang suntik- cukup panas me↑ suhu cuplikan- cukup rendah mencegah penguraian

2. Suhu kolom- cukup tinggi → analisis tercapai- cukup rendah → Rs

3. Suhu detektor- jenis detektornya

DETEKTOR

Mendeteksi komponen Kepekaan ↑ Tingkat fluktuasi rendah Tanggapan kelinieritas lebar Tanggap semua jenis senyawa Kuat Tidak peka terhadap perubahan aliran

dan suhu

Parameter Kinerja Detektor

Syarat Detektor yang baik adalah : Selektivitas Sensitivitas Noise dan Kuantitas minimum yang dapat terdeteksi Linear range (rentang linier)

DETEKTOR, ada 2 jenis :

A. DHB (detektor hantar bahang) → TCD ( thermal Conductivity Detector)

Peka terhadap laju aliran gas pembawa

Makin besar jumlah tumbukan molekul dengan kawat pijar per waktu → makin besar pelepasan bahang

Nama lain Katarometer → Claesson (1946)

Prinsip Operasional T.C.D•  Thermal conductivity detector didasarkan pada prinsip bahwa suatu badan yang panas akan melepaskan panas pada suatu tingkat yang tergantung pada komposisi dari lingkungan sekitarnya. Kebanyakan thermal conductivity detector berisi kawat logam yang dipanaskan secara elektrik dan menjulang pada aliran gas. Resistan elektrik adalah secara normal diukur oleh Wheatstone brigde circuit.

• TCD merupakan detektor universal dan tidak mudah rusak

Sensitivitas T.C.D

dimana :S= sensitivitasK= konstanta cell bergantung pada geometriI= arus filemenR= resistan filamen?c= konduktivitas termal gas pembawa?s= konduktivitas termal gas sampelTf = temperatur filamenTb = temperatur blok detektor

B. DPN (detektor pengionan nyala) → FID (flame ionization det)

Bahwa hantar listrik suatu gas berbanding lurus dengan konsentrasi zarah bermuatan dalam gas

lanjutan Sejumlah besar detektor dalam kromatografi gas

diklasifikasikan sebagai Ionization Detectors. Dalam ionization detectors, konduktivitas elektrik dari gas diukur pada kehadiran komponen analit.

Jenis ionization detector adalah :

Flame Ionization Detector (F.I.D.) Electron Capture Detector (E.C.D.) Thermionic Spesific Detector N, P spesific (T.S.D.) Photo Ionization Detector (P.I.D.)

Flame Ionization Detector (F.I.D.)

Pada F.I.D, sumber ionisasi adalah pembakaran biasanya berasal dari hidrogen dan udara atau oksigen.

FID ini sempurna dan mungkin merupakan detektor yang paling banyak digunakan. Bersifat sensitif dan digunakan secara ekstensif dengan kolom kapiler.

FID akan memberi respon hanya terhadap senyawa organik, tidak pada udara atau air atau gas ringan yang telah ditetapkan.

Pada senyawa-senyawa organik, selektivitas sangat kecil.

Electron Capture Detector (E.C.D.)

Nitrogen sebagai gas pembawa mengalir melalui detektor dan terionisasi oleh sumber elektron biasanya tritum yang teradsorbsi pada Titanium atau Scandium (TiH3, ScH3) atau Nickel 63 (Ni63).

Nitrogen terionisasi akan membentuk arus antar elektroda-elektroda.

Analit tertentu masuk ke detektor akan bereaksi dengan elektron-elektron untuk membentuk ion negatif.

R- X + e → R- X –

Pada saat ini terjadi, arus akan berkurang sebagai respon negatif. Detektor akan sangat sensitif terhadap molekul yang mengandung atom-atom elektronegatif. ( N. O, S, F, Cl)

Electron capture detector sangat sensitif terhadap molekul tententu, yaitu :

Alkil halida Conjugated carboxyl Nitrit Nitrat Organometals Tetapi tidak sensitif terhadap : Hydrocarbons Alcohols Ketones

Sebagai akibat dari sensitivitasnya terhadap alkil

halida, ECD ini telah digunakan secara ekstensif

dalam analisa pestisida dan obat-obatan dimana

alkil halida telah diderivatisasi.

Pestisida tertentu telah terdeteksi pada sub

picogram level. Karena tingginya sensitivitas,

ECD ini telah digunakan secara ekstensif pada

kolom kapiler.

Thermionic Spesific Detector (T.S.D) untuk N dan P

Dengan mengoperasikan flame ionization detector pada temperatur lebih rendah dan memasukkan atom-atom logam alkali ke dalam resulting plasma, maka detektor dapat dibuat selektif terhadap nitrogen dan phosphorus.

TSD untuk Nitrogen dan fosfor menggunakan ujung keramik yang dipanaskan secara elektrik yang terdiri dari logam alkali-Rubidium yang dioperasikan dalam lingkungan hidrogen-udara. Sebuah potensial dipasang pada sistem dan menghasilkan arus yang sebanding dengan konsentrasi nitrogen atau fosfor yang ada.

Digunakan secara ekstensif dalam analisa obat-obatan dan pestisida.

Dibandingkan dengan Flame Ionization Detector, T.S.D. 50 kali lebih sensitif untuk senyawa nitrogen 500 kali lebih sensitif untuk phosphorus. Dibandingkan dengan Flame Photometric Detector, T.S.D. kira-kira 100 kali lebih sensitif.

KROMATOGRAFI GAS PADAT (KGP)

→ Komatografi khususFD → zat padat aktif

Ex : arang, silika gel, aluminaSeparasi → kepolaranLebih selektifKerugian : - waktu lama

- pengekoran ↓

memprogram suhu

KGSP(Kromatografi Gas Suhu Diprogram)

Dapat untuk menganalisis / separasi yang t.d. tinggi

↓

≥ 1000C

KOLOM KAPILERKOLOM KAPILER

Kolom pipa terbukaKolom pipa terbukaM.J.E. golay th 1956 M.J.E. golay th 1956 → → pers. Golaypers. Golay

↓ ↓ H = B / µ + C.µ H = B / µ + C.µ

Kolom dari kaca, tembaga, nilon, stainless Kolom dari kaca, tembaga, nilon, stainless steelsteelCuplikan sedikitCuplikan sedikitDetektor sangat peka →Detektor sangat peka → Det. Pengionan Det. PengionanCo. fase cair : Carbowax 400, Tween 20, DC Co. fase cair : Carbowax 400, Tween 20, DC -200 dll.-200 dll.Menganalisis : M. mentah, bensin, cupMenganalisis : M. mentah, bensin, cuplikanlikan kilang minyakkilang minyak

SFC (Supercritical Fluid Chromat)SFC (Supercritical Fluid Chromat)

* * Pengembangan HPLC dan KGPengembangan HPLC dan KG

Fase gerak Fase gerak fase diam fase diam

↓ ↓ ↓ ↓

Cairan superkritikalCairan superkritikal HPLC / KG HPLC / KG

↓ ↓

Gas diubah menjadi 1 fase tunggalGas diubah menjadi 1 fase tunggal

Fase diamFase diam : :Terpacking (50 m)Terpacking (50 m)Kolom kapilerKolom kapiler

Kerapatan cairan > Kerapatan cairan > → mudah larut→ mudah larutViskositas, tetapi 100 x lebih besar dari fase cairanViskositas, tetapi 100 x lebih besar dari fase cairanKoef. difusi cairan diantara fase cair & fase gas → Koef. difusi cairan diantara fase cair & fase gas → pelebaran puncak ≥pelebaran puncak ≥

FFase ase GGerakerak : CO: CO22

DetektorDetektor : : UV-Vis, Flouresns, Masspek UV-Vis, Flouresns, Masspek

Lanjutan…Lanjutan…AAplikasi SFC :plikasi SFC :

Pencemaran udara : HC, Aldehid, keton, SOPencemaran udara : HC, Aldehid, keton, SO22, H, H22S, HS, H22OO

Klinik : asam amino, COKlinik : asam amino, CO22, KH, dll, KH, dll

Penyalut : damarPenyalut : damar

M. atsiriM. atsiri

MakananMakanan

Sisa pestisidaSisa pestisida

Minyak bumiMinyak bumi

Bahan farmasi & ObatBahan farmasi & Obat

KKromatogram romatogram GGas pada as pada SSpektrometer pektrometer MMassaassa (GC-MS) (GC-MS)

Ketika detektor menunjukkan puncak, Ketika detektor menunjukkan puncak, setelah setelah melewati melewati detektor detektor kemudian akan diuapkan untuk kemudian akan diuapkan untuk diuji diuji spektrometer massa. spektrometer massa.

Hal ini akan memberikan pola fragmentasi yang dapat Hal ini akan memberikan pola fragmentasi yang dapat dibandingkan dengan data dasar senyawa yang telah dibandingkan dengan data dasar senyawa yang telah diketahui sebelumnya pada komputer.diketahui sebelumnya pada komputer. I Identitas dentitas senyawa-senyawa dalam jumlah besar dapat senyawa-senyawa dalam jumlah besar dapat dihasilkan tanpa harus mengetahui waktu retensinyadihasilkan tanpa harus mengetahui waktu retensinya

Instrument GC-MSInstrument GC-MS

EI process

• M + e- M+*

f1 f2 f3f4

This is a remarkably reproducible process. M will fragment in the same pattern every time using a 70 eV electron beam

Ion Chromatogram of Safflower OilRT: 14.48 - 24.30

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Time (min)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Re

lative

Ab

un

da

nce

RT: 20.82AA: 3547389BP: 67

RT: 21.04AA: 665791BP: 55

RT: 16.04AA: 304398BP: 74

RT: 21.90AA: 291543BP: 28RT: 16.84

AA: 78898BP: 28

NL: 9.69E5

TIC F: {0,0} + c EI det=350.00 Full ms [ 25.00-510.00] MS ICIS evanssaf

CI/ ion-molecule reaction

• 2CH4 + e- CH5+ and C2H5

+

• CH5+ + M MH+ + CH4

• The excess energy in MH+ is the difference in proton affinities between methane and M, usually not enough to give extensive fragmentation

EI spectrum of phenyl acetate

Kromatogram GC biji jinten hitam

Komponen dalam biji jinten hitam

No puncak kromatogram Perkiraan komponen

1 1,2,4 Trimetil Benzen

4 2,6 Dimetilnonan

16 Undekan

21 Eugenol

22 Alfa-Kubeben

23 Kopaen

24 Beta-Kariofilli

25 Alfa-Humulen

26 Eugenil Asetat

Tabel III. Komponen penyusun minyak atsiri biji Jinten hitam replikasi I