Prinsip Dasar Kromatografi dan GCMS

Prinsip Dasar Kromatografi dan GCMSKelompok 2Prinsip Dasar KromatografiKromatografi berasal dari kata chromatus dan graphein yang berarti warna dan menulis.

Kromatografi adalah teknik pemisahan komponen-komponen dalam campuran yang didasarkan pada perbedaan kecepatan distribusi komponen-komponen tersebut melalui fasa diam yang dibawa oleh fasa gerak.

(skoog.2004:920)

Prinsip Dasar KromatografiElusi adalah proses pembawaan komponen-komponen dalam campuran melalui fasa diam oleh pergerakan fasa gerak. Eluent adalah pelarut yang digunakan untuk membawa komponen-komponen dari campuran melalui fasa diam.Waktu retensi tR , adalah waktu antara sampel ketika diinjeksikan dan kemunculan puncak terlarut di detektor.Konstanta distribusi adalah rasio dari konsentrasi molar terlarut dalam fasa diam dan konsentrasi molar terlarut dalam fasa gerak.

Prinsip Dasar GC (Gas Chromatography)Gas Chromatography perbedaan migrasi (partisi atau adsorpsi) komponen-komponen dalam campuran diantara fasa diam dan fasa gerak.

Fasa diam yang digunakan dapat berupa zat cair (Gas Liquid Chromatography), atau zat padat (Gas Solid Chromatography).

Fasa gerak yang digunakan adalah gas.Prinsip Dasar MS (Mass Spectroscopy)Mass Spectroscopy (MS) didasarkan pada pengubahan komponen cuplikan menjadi ion-ion gas dan memisahkannya berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e).

Prinsip Dasar GC-MSMerupakan yang mengkombinasikan kromatografi gas dan spektrometer massa dalam menganalisa sampel.Pada instrumen ini sampel diinjeksikan ke dalam coloum kapiler GC, molekul-molekul yang terpisah dari GC kemudian memasuki bagian instrumen MS. Molekul-molekul tersebut kemudian difragmentasi dan diionisasi oleh sumber, massanya dianalisa dan dideteksi oleh elektron multipier (detektor).Prinsip Dasar GC-MS

Instrumentasi GC-MSPerkembangan teknologi instrumen menghasilkan alat yang merupakan gabungan dari dua sistem dan prinsip dasar yang berbeda satu sama lain tetapi dapat saling melengkapi, yaitu gabungan antara kromatografi gas dan spektrometer massa (GC-MS). Kedua alat dihubungkan dengan satu interfase. Kromatografi gas disini berfungsi sebagai alat pemisah berbagai komponen campuran dalam sampel, sedangkan spektrometer massa berfungsi untuk mendeteksi masing-masing molekul komponen yang telah dipisahkan pada sistem kromatografi gas. Dari kromatografi GC-MS akan diperoleh informasi struktur senyawa yang terdeteksi.Gambar set Alat GC-MS

Komponen Alat GC-MS1. Gas Chromatography (GC)Injection port Dalam pemisahan dengan GLC cuplikan harus dalam bentuk fase uap.Tetapi kebanyakan senyawa organik berbentuk cairan dan padatan. Oleh karena itu, senyawa yang berbentuk cairan dan padatan pertama-tama harus diuapkan. Ini membutuhkan pemanasan sebelum masuk dalam kolom. Panas itu terdapat pada tempat injeksi. Namun demikian suhu tempat injeksi tidak boleh terlalu tinggi, sebab kemungkinan akan terjadi perubahan karena panas atau penguraian dari senyawa yang akan dianalisa. Kita juga tidak boleh menginjeksikan cuplikan terlalu banyak, karena GC sangat sensitif.Oven Oven digunakan untuk memanaskan column pada temperature tertentu sehingga mempermudah proses pemisahan komponen sample. Biasanya oven memiliki jangkauan suhu 30oC 320oC. ColumnKolom merupakan jantung dari kromatografi gas. Ada beberapa bentuk kolom, diantaranya lurus, bengkok, misal berbentuk V atau W, dan kumparan/spiral. Kolom selalu merupakan bentuk tabung. Berisi fasa diam, sedangkan fasa bergerak akan lewat didalamnya sambil membawa sample. Secara umum terdapat 2 jenis kolom, yaitu:1) Packed column, umumnya terbuat dari glass atau stainless steel coil dengan panjang 1 5 m dan diameter kira-kira 5 mm.2) Capillary column, umumnya terbuat dari purified silicate glass dengan panjang 10-100 m dan diameter kira-kira 250mm.

2. Mass Spectrometer (MS) sebagai detektor Sumber ionSetelah analit melalui kolom kapiler, ia akan diionisasi. Ionisasi pada spektroskopi massa yang terintegrasi dengan GC ada dua, yakni Electron Impact ionization (EI) atau Chemical Ionization (CI), Ketika analit keluar dari kolom kapiler, ia akan diionisasi oleh elektron dari filamen tungsten yang diberi tegangan listrik. Ionisasi terjadi bukan karena tumbukan elektron dan molekul, tapi karena interaksi medan elektron dan molekul, ketika berdekatan. Hal tersebut menyebabkan satu elektron lepas, sehingga terbetuk ion molekular M+, yang memiliki massa sama dengan molekul netral, tetapi bermuatan lebih positif.

Ionisasi Elektron (EI)Sebuah sumber electron impact ion diilustrasikan pada Gambar 16-1. Molekul sampel mengalir akibat perbedaan tekanan yang melalui lubang inlet, berkisar 10-2 sampai 10-5 torr. M + e- M+ + 2e-Ionisasi Kimia (CI)Biasanya tekanan suatu spektrofotometer dijaga tetap pada tekanan yang sangat rendah, yakni 10-5 10-7 torr.Dengan kondisi ini, molekul metana akan dibombardir dengan aliran electron (EI) dan menyebabkan ionisasi serta fragmentasi CH4 + e- CH4+ + CH3+ + CH2+ + CH+ +C+ m/e 16 15 14 13 12

Mass Analzer memisahkan ion berdasarkan perbandingan massa dengan muatan. - Quadrupole mass filterMenggunakan madan listrik yang bergerak-gerak untuk menstabilkan ion yang melewati medan rasio frekuensi ( rf ) quadrupole di buat 4 tangkai parallel. Hanya ion dalam batas mass atau muatan tertentu, tetapi nilai potensial terhadap muatan di biarkan tersapu dengan cepat. Quadrupole pertama bertindak sebagai massa filter dan quadrupole ke dua bertindak sebagai sel penumbuk dimana ion di pecah menjadi fragmen-fragmen. Fragmen yang di filter oleh quadrupole ke tiga yang selanjutnya dibiarkan melewati defector menghasilkan rumus fragmen ms/ms.Detector Detector menghitung muatan yang terinduksi atau arus yang dihasilkan ketika ion dilewatkan atau mengenai suatu permukaan. Dalam scanning instrument, sinyal dihasilkan dalam detector selama scanning, dimana scanning massa dan menghitung ion sebagai m/z.

menurut tipenya, beberapa tipe elektron multipileir digunakan, meliputi faradaycups dan detektor ion ke photon karena jumlah ion yang yang meninggalkan massa analizer cukup kecil, maka sering di gunakan Microchanels plate defector, defector ini terdiri dari sepasang logam pada permukaan dengan massa analizer atau daerah pemerangkap ion.Dalam detektor selain memberikan sinyal sebagai kromatogram, komponen-komponen yang terpisah akan ditembak elektron sehingga terpecah menjadi fragmen-fragmen dengan perbandingan massa dan muatan tertentu (m/z). Fragmen-fragmen dengan m/z ditampilkan komputer sebagai spektra massa,.Rekorder Data dari spekrometri masa dikirim ke computer dan diplot dalam sebuah grafik yang disebut spectrum masa.

GC-MS hanya dapat digunakan untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang mudah menguap. Glukosa, sukrosa, sakarosa bersifat tidak menguap, sehingga tidak dapat dideteksi dengan alat GC-MS. Kriteria menguap adalah pada:(1). Kondisi vakum tinggi, tekanan rendah.(2). Dapat dipanaskan.(3). Uap yang diperlukan tidak banyak.

Analisis kualitatif18Membandingkan waktu retensi antara spektrum hasil sampel dengan spektrum strandar.

19

20Analisis kuantitatifDigunakan untuk menghitung intensitas massa. Ada beberapa metode yang dapat digunakan, yaitu: Analisa dengan kurva kalibrasiDalam metode ini, kromatogram standard dan tinggi puncak di plot sebagai fungsi konsentrasi. Dimana kurva kalibrasi ini memiliki hubungan yaitu sumbu x merupakan konsentrasi sedangkan sumbu y adalah tinggi puncak (peak) sehingga akan terdapat persamaan garis Y = bX + a. dimana slope = b21Contoh :Penentuan kadar bioetanolKonsentrasi etanol standar 10%, 20%, 80% dan 100 % ditambahkan propanol sebagai internal standar. Dari kromatogram telah dihasilkan perbandingan luas area standar(Ast) dengan luas area propanol sebagai internal standar (Aist)

22Dari kromatogram masing-masing sampel diketahui luas area sampel etanol dengan luas area propanol sebgai internal standar. Lalu nilai tersebut dimasukkan kedalam persamaan garis dan didapatkan kadar bioetanol

23Analisa berdasarkan Tinggi PuncakTinggi dari sebuah peak dari suatu kromatogram merupakan jarak tegak lurus antara puncak peak terhadap garis hubung peak. Tinggi dari puncak kromatografi didapatkan dengan menghubungkan base lines pada dua bagian puncak dengan garis lurus dan semua variabel terkontrol kondisinya harus disesuaikan dengan temperaturkolom, laju alireluent, dan laju injeksi sampel

24Analisa berdasarkan Area PuncakLuas puncak tidak bergantung pada temperatur kolom, laju alireluent, dan lajuinjeksi sampel. Oleh karena itu, analisa berdasarkan luas puncak ini lebih baikdigunakan sebagai parameter analisa dibandingkan analisa berdasarkan tinggi puncak

25