MAKALAH KROMATOGRAFI GAS PDF

Preview

Summary

December 30, 2013 MAKALAH KROMATOGRAFI GAS 2013 MAKALAH KROMATOGRAFI GAS Disusun Oleh : Nama : Melly Chandra Frayekti Jurusan : Teknik Pengolahan Gas NIM : 6512010015 PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI 1 December 30, 2013 MAKALAH KROMATOGRAFI GAS MAKALAH KROMATOGRAF...

Description

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Disusun Oleh : Nama Jurusan NIM

: Melly Chandra Frayekti : Teknik Pengolahan Gas : 6512010015

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

1

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Disusun Oleh : Nama Jurusan NIM

: Melly Chandra Frayekti : Teknik Pengolahan Gas : 6512010015

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

2

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Daftar Isi Pendahuluan...........................................................................................................................4 Pengertian...............................................................................................................................5 Sejarah....................................................................................................................................6 Prinsip Kerja...........................................................................................................................7 Jenis Kromatografi.................................................................................................................8 Komponen Utama.................................................................................................................10 Metoda Analisis....................................................................................................................20 Kelebihan dan Kekurangan...................................................................................................21 Aplikasi Penggunaan ...........................................................................................................22 Kesimpulan...........................................................................................................................27 Daftar Pustaka......................................................................................................................28

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

3

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Pendahuluan Berbagai teknik pemisahan campuran zat cair yang banyak digunakan diantaranya, destilasi ( fraksionasi, destilasi uap) dan ekstraksi. Kromatografi merupakan teknik pemisahan yang lebih baik dan lebih cepat dari kedua teknik tersebut di atas, teknik ini telah dikenal sejak abad ke-19. Dasar pemisahan pada kromatografi adalah pendistribusian sampel di antara dua fase, yaitu fase diam dan fase gerak. Berdasarkan pemakaian fase gerak, kromatografi dapat dibagi menjadi : Kromatografi Cair da Kromatografi Gas. Kromatografi gas adalah teknik pemisahan yang didasarkan atas sampel di antara suatu fase gerak yang bisa berupa gas dan fase diam yang juga bisa berupa caira ataupun suatu padatan. Sedangkan kromatografi cair merupakan teknik pemisahan yang didasarkan atas sampel di antara suatu fase gerak berupa cairan dan fase diam yang juga didasarkan atas sampel di antara suatu fase gerak yang bisa berupa gas dan fase diam yang juga bisa berupa caira ataupun suatu padatan. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan polaritas dar fase diam dan fase gerak. Banyaknya macam-macam kromatografi yang salah satunya adalah kromatografi gas, yang merupakan metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman instrumen dan elektronika. Kromatografi gas dapat dipakai untuk setiap campuran dimana semua komponennya mempunyai tekanan uap yang berarti, suhu tekanan uap yang dipakai untuk proses pemisahan. Tekanan uap memungkinkan komponen menguap dan bergerak bersamasama dengan fase gerak berupa gas. Kromatografi gas metode yang tepat dan cepat untuk memisahkan camputan yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam, mulai dari beberapa detik untuk campuran sederhana sampai berjam-jam untuk campuran yang mengandung 500-1000 komponen. Metode ini sangat baik untuk analisis senyawa organik yang mudah menguap seperti hidrokarbon dan eter. Efisiensi pemisahan ditentukan dengan besarnya interaksi antara sampel dan cairan, dengan menggunakan fasecair standar yang diketahui efektif untuk berbagai senyawa. Kromatografi gas sendiri terdiri dari 2 yaitu kromatografi gas cairan dengan mekanisme pemisahan partisi, teknik kolom dan nama alat GLC dan kromatografi gas padat dengan mekanisme pemisahan absorbsi, teknik kolom dan nama alat GSC. Namun GSC jarang digunakan sehingga pada umumnya PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

4

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Pengertian Secara etimologi, Kromatografi berasal dari bahasa yunani yang berarti ‘warna’ dan ‘tulis’. Kromatografi gas (GC), merupakan jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk pemisahan dan analisis. Oleh karena itu, senyawa-senyawa kimia yang akan dipisahkan haruslah dalam bentuk gas pula. GC dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau memisahkan berbagai komponen dari campuran. Kromatografi gas memisahkan suatu campuran berdasarkan kecepatan migrasinya di dalam fase diam yang dibawa oleh fase gerak. Sedangkan perbedaan migrasi ini disebabkan oleh adanya perbedaan interaksi diantara senyawa-senyawa kimia tersebut (di dalam campuran) dengan fase diam dan fase geraknya. Interaksi ini adalah adsorbsi, partisi, penukar ion dan jel permiasi. Kromatografi gas termasuk dalam salah satu alat analisa (analisa kualitatif dan analisa kuantitatif), kromatografi gas dijajarkan sebagai cara analisa yang dapat digunakan untuk menganalisa senyawa-senyawa organik.

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

5

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Sejarah Kromatografi sebagai metode pemisahan secara fisikokimia telah ditemukan sejak awal abad ke 20 oleh seorang botanist keturunan Rusia-Italia, M.S. Tswet. Ia memaparkan penomena pemisahan yang berdasarkan pada absorpsi pada 21 maret 1903 pada Warsaw Society of Natural Sciences, yang kemudian dia beri nama Chromatography, merupakan transliterasi dari bahasa Yunani (greek) yang artinya penulisan warna. Sejarah Kromatografi berkembang sepuluh tahun setelahnya, L.S. Palmer di US dan C. Dhere di Eropa secara independen mempublikasikan proses pemisahan yang mirip dengan Tswet. Pad 1931, Lederer bersama dengan Kuhn dan Winterstein mempublikasikan paper tentang purifikasi xantofil pada kolom absorpsi CaCO3 berdasarkan prosedur Tswet. Pada tahun 1941, A. J. P. Martin and R. L. M. Synge dari Cambridge University menemukan kromatografi partisi, dan mendapatkan nobel pada tahun 1952. Kromatografi yang ditemukan oleh Tswet dalam bentuk kromatografi cair-padat (liquid-solid chromatography) mengalami perkembangan selama lebih dari 50 tahun ke dalam bentuk kromatografi gas (gas chromatography), kromatografi lapis tipis (Tin Layer chromatography) dan kromatografi cair-cair (liquid-liquid chromatography). Adalah prof. Horvath dari Yale university, mendesain instrumen yang memiliki kolom yang kecil, yang sangat resisten terhadap aliran fase gerak, inilah HPLC, dan nama HPLC diperkenalkan oleh Prof. Horvart pada tahun 1970 pada the Twenty-first Pittsburgh Conference in Cleveland. High Performance yang didefinisikan oleh Prof. Horvart

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

6

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Prinsip Kerja Kromatografi gas mempunyai prinsip yang sama dengan kromatografi lainnya, tapi memiliki beberapa perbedaan misalnya proses pemisahan campuran dilakukan antara stasionary fase cair dan gas fase gerak dan pada oven temperur gas dapat dikontrol sedangkan pada kromatografi kolom hanya pada tahap fase cair dan temperatur tidak dimiliki. Kromatografi gas merupakan teknik pemisahan yang mana solut-solut yang mudah menguap (dan stabil terhadap panas) bermigrasi melalui kolom yang mengandung fase diam dengan suatu kecepatan yang tergantung pada rasio distribusinya. Pemisahan pada kromatografi gas didasarkan pada titik didih suatu senyawa dikurangi dengan semua interaksi yang mungkin terjadi antara solute dengan fase diam. Selain itu juga penyebaran cuplikan diantara dua fase. Salah satu fase ialah fase diam yang permukaannya nisbi luas dan fase yang lain yaitu gas yang mengelusi fase diam. Fase gerak yang berupa gas akan mengelusi solute dari ujung kolom lalu menghantarkannya ke detector. Prinsip utama pemisahan dalam kromatografi gas adalah berdasarkan perbedaan laju migrasi masing-masing komponen dalam melalui kolom. Komponen-komponen yang terelusi dikenali (analisa kualitatif) dari nilai waktu retensinya (Tr). Gas pembawa (biasanya digunakan Helium, Argon atau Nitrogen) dengan tekanan tertentu dialirkan secara konstan melalui kolom yang berisi fase diam. Selanjutnya sampel di injeksikan kedalam injektor (Injection Port) yang suhunya dapat diatur. Komponenkomponen dalam sampel akan segera menjadi uap dan akan dibawa oleh aliran gas pembawa menuju kolom. Komponen- komponen akan teradopsi oleh fase diam pada kolom kemudian akan merambat dengan kecepatan berbeda sesuai dengan nilai Kd masing- masing komponen sehingga terjadi pemisahan. Komponen yang terpisah menuju detektor dan akan terbakar menghasilkan sinyal listrik yang besarnya proporsional dengan komponen tersebut. Sinyal lau diperkuat oleh amplifier dan selanjutnya oleh pencatat (recorder) dituliskan sebagai kromatogram berupa puncak. Puncak konsentrasi yang diperoleh menggambarkan arus detektor terhadap waktu. Secara sederhana prinsip kromatografi gas adalah udara dilewatkan melalui nyala hydrogen (hydrogen flame) selanjutnya uap organik tersebut akan terionisasi dan menginduksi terjadinya aliran listrik pada detektor, kuantitas aliran listrik sebanding dengan ion.

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

7

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Jenis Kromatografi Metoda kromatografi bukanlah merupakan suatu metoda pemisahan yang tunggal, akan tetapi terdiri dari sekelompok jenis kromatografi yang pada hakekatnya satu sama lain saling berhubungan. Semua metoda kromatografi didasarkan pada retardasi (penghambatan) selektif oleh fasa diam terhadap pergerakan komponen-komponen oleh fasa gerak. Pemeberian nama daripada masing -masing jenis metode kromatografi didasarkan pada banyak hal yang berbeda sehingga sama sekali tidak ada konsistensi di dalam nama- nama yang diberikan. Hal ini dapat dilihat dengan jelas pada pemberian nama daripada masing- masing metode kromatografi sebagai berikut :

 Kromatografi kertas dan kromatografi gel diberiukan nama atas dasar penggunaan “solid support” sebagai medium pemisahan

 Kromatografi adsorpsi dan partisi diberikan nama atas dasar sifat daripada proses fisika yang terjadi selama pemisahan

 Kromatografi gas diberikan nama atas dasar penggunaan gas sebagai fasa gerak

 Kromatografi kolom diberikan nama atas dasar penggunaan kolom sebagai kontainer untuk fasa diam. Seperti dijelaskan di atas, proses yang esensial di dalam kromatografi adalah proses distribusi daripada zat terlarut (komponen- komponen sampel) diantara fasa diam dan fasa gerak. Tabel-1 di bawah ini menunjukkan klasifikasi metode kromatografi berdasarkan perbedaan proses distribusi, jenis fasa gerak dan fasa diam yang digunakan. Tabel- 1 : Klasifikasi Metode Kromatografi

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

8

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Dari tabel di atas jelas bagi kita bahwa jika fasa geraknya adalah gas maka teknik kromatografinya dikenal sebagai “Kromatografi Gas”. Adanya dua jenis fasa diam yang dapat digunakan menyebabkan kromatografi gas dapat dibedakan atas Kromatografi Gas Cair (Gas Liquid Chromatography = GLC) dan Kromatografi Gas-Padat (Gas Solid Chromatography = GSC). Perbedaan antara kedunya hanya tentang cara kerja. Pada kromatografi gas padat (GSC) terdapat adsorbsi dan pada kromatografi gas cair (GLC) terdapat partisi (larutan). Kromatografi gas padat (KGP) digunakan sebelum tahun 1800 untuk memurnikan gas. Metode ini awalnya kurang berkembang. Penemuan jenis-jenis padatan baru sebagi hasil riset memperluas penggunaan metode ini. Kelemahan metode ini mirip dengan kromatografi cair padat. Sedangkan kromatografi gas cair sering disebut oleh para pakar kimia organic sebagai kromatografi fasa uap. Pertama kali dikenalkan oleh James dan Martin pada tahun 1952. metode ini paling banyak digunakan karena efisien, serba guna, cepat dan peka. Cuplikan dengan ukuran beberapa microgram sampel dengan ukuran 10 gram masih dapat dideteksi. Komponen cuplikan harus mempunyai tekanan beberapa torr pada suhu kolom.

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

9

December 30, 2013

MAKALAH KROMATOGRAFI GAS

Komponen Utama

Sistem peralatan dari kromatografi gas terdiri dari 7 bagian utama diantaranya 1. Tabung gas pembawa 2. Pengontrolan aliran dan regulator tekanan 3. Injection port (tempat injeksi cuplikan) 4. Kolom 5. Detektor 6. Rekorder (pencatat) 7. Sistem termostat untuk (3), (4), (5)

PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

10

Cara pemisahan dari sistem ini sangat sederhana sekali, cuplikan yang akan dipisahkan diinjeksikan kedalam injektor, aliran gas pembawa yang inert akan membawa uap cuplikan kedalam kolom. Kolom akan memisahkan komponen-komponen cuplikan tersebut. Komponen-komponen yang telah terpisah tadi dapat dideteksi oleh detektor sehingga memberikan sinyal yang kemudian dicatat pada rekorder dan berupa puncak-puncak (kromatogram). 1. Gas Pembawa Gas pembawa ditempatkan dalam tabung bertekanan tinggi. Biasanya tekanan dari silinder sebesar 150 atm. Tetapi tekanan ini sangat besar untuk digunakan secara Iansung. Untuk memperkecil tekanan tersebut agar memenuhi kondisi pemisahan maka digunakan drager yang dapat mengurangi tekanan dan mengalirkan gas dengan laju tetap. Aliran gas akan mengelusi komponen-komponen dengan waktu yang karaterisitik terhadap komponen tersebut (waktu retensi). Karena kecepatan gas tetap maka komponen juga mempunyai volume yang karateristik untuk gas pembawa (volume retensi). Adapun persyaratan-persyaratan yang harus dipenuhi oleh gas pembawa adalah : 1. Inert, agar tidak terjadi interaksi dengan pelarut. 2. Murni, mudah didapat dan murah harganya. 3. Dapat mengurangi difusi dari gas 4. Cocok untuk detektor yang digunakan. Gas-gas yang sering dipakai adalah : helium, argon, nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen.Gas helium dan argon sangat baik, tidak mudah terbakar, tetapi sangat mahal. H2 mudah terbakar, sehingga harus berhati-hati dalam pemakaiannya. Kadang-kadang digunakan juga CO2. Pemilihan

gas

pengangkut

atau

pembawa

ditentukan

oleh

detektor

yang

digunakan. Tabung gas pembawa dilengkapi dengan pengatur tekanan keluaran dan pengukur PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

11

December 30, 2013

[MAKALAH ]

tekanan. Sebelum masuk ke kromatografi, (harusnya) ada pengukur kecepatan aliran gas serta sistem penapis molekuler untuk memisahkan air dan pengotor gas lainnya. Pada dasarnya kecepatan alir gas diatur melalui pengatur tekanan dua tingkat yaitu pengatur kasar (coarse) pada tabung gas dan pengatur halus (fine) pada kromatograf. Tekanan gas masuk ke kromatograf (yaitu tekanan dari tabung gas) diatur pada 10 s.d 50 psi (di atas tekanan ruangan) untuk memungkinkan aliran gas 25 s.d 150 mL/menit pada kolom terpaket dan 1 s.d 25 mL/menit untuk kolom kapiler. Laju alir gas pembawa mempengaruhi resolusi. Laju alir yang minimum diperlukan untuk resolusi maksimum. Namun, perlu diketahui bahwa pada laju alir yang sangat lambat resolusinya secara dramatis menurun oleh karena faktor-faktor: packing tidak teratur, ukuran partikel, diameter kolom, dan lain-lain. Laju alir harus dikontrol dengan tepat. Tekanan dari silinder gas bertekanan pada gas pembawa harus cukup untuk mendorong gas melewati kolom packing. Flow controller atau needle valve harus ada pada sistem GC dan sering disatukan dalam bagian depan instrumen. Laju alir harus dapat diatur secara hati-hati sehingga dapat diketahui berapa laju alir optimumnya dan harus dapat disamakan dalam percobaan berikutnya. Berbagai flow meter tersedia, dan kadang-kadang oleh pabrik pembuat instrumen disatukan di dalam instrumen sehingga laju alir terpantau secara kontinyu dan dapat diatur lagi (bila perlu) dengan memutar needle valve. Bila tidak ada flow meter maka flow meter gelembung sabun sering digunakan, flow meter gelembung sabun tersusun dari pipet ukur (measuring pipet), tabung gelas (glass tubing), dan pipet bulb. Dengan perangkat flow meter gelembung sabun, stop watch digunakan untuk mengukur waktu pada gelembung yang bergerak di antara dua tanda garis, misalnya 0–2 ml. Dengan demikian laju alir gas pembawa (ml/menit) dapat dihitung.

2. Tempat Injeksi Dalam pemisahan dengan GLC cuplikan harus dalam bentuk fase uap. Gas dan uap dapat dimasukkan secara langsung. Tetapi kebanyakan senyawa organik berbentuk cairan dan padatan. Hingga dengan demikian senyawa yang berbentuk cairan dan padatan pertama-tama harus diuapkan. Ini membutuhkan pemanasan sebelum masuk dalam kolom. Panas itu terdapat pada tempat injeksi seperti pada gambar 9. bagan injektor. Tempat injeksi dari alat GLC selalu dipanaskan. Dalam kebanyakan alat, suhu dari tempat injeksi dapat diatur. Aturan pertama untuk pengaturan suhu ini adalah bahwa suhu tempat injeksi sekitar 50°C lebih tinggi dari titik didih campuran dari cuplikan yang mempunyai titik didih yang paling tinggi. Bila kita tidak mengetahui titik didih komponen dari cuplikan maka PT BADAK NGL - LNG ACADEMY | GAS PROCESSING - MELLY CHANDRA FRAYEKTI

12

December 30, 2013

[MAKALAH ]

kita harus mencoba-coba. Sebagai tindak lanjut suhu dari tempat injeksi dinaikkan. Jika puncak-puncak yang diperoleh lebih baik, ini berarti bahwa suhu percobaan pertama terlalu rendah. Namun demikian suhu tempat injeksi tidak boleh terlalu tinggi, sebab kemungkinan akan terjadi perubahan karena panas atau penguraian dari senyawa yang akan dianalisa. Cuplikan dimasukkan ke dalam kolom dengan cara menginjeksikan melalui tempat injeksi.Hal ini dapat dilakukan dengan pertolongan jarum injeksi yang sering disebut "a gas tight syringe". Perlu diperhatikan bahwa kita tidak boleh menginjeksikan cuplikan terlalu banyak, karena GC sangat sensitif. Biasanya jumlah cuplikan yang diinjeksikan pada waktu kita mengadakan analisa 0,5 -50 ml gas dan 0,2 - 20 ml untuk cairan. Ketepatan volum injeksi menjadi sangat penting untuk analisa kuantitatif di mana jumlah analit yang diukur oleh detektor tergantung pada konsentrasi analit dalam cuplikan. Apabila prosedur dikehendaki hanya untuk identifikasi (analisis kualitatif), maka ketepatan volum injeksi menjadi kurang penting. Untuk mengisi alat injeksi dapat dipakai teknik sebagai berikut: - Alat injeksi dibersihkan. - Alat injeksi dikuras dengan menghisap cuplikan beberapa kali (dan mengeluarkan isinya di luar tempat cuplikan). - Jumlah cuplikan yang diperlukan dihisap. Cara untuk mengeluarkan gelembung-gelembung udara yang masih tertinggal pada tabung injeksi adalah dengan jalan menekan torak injeksi secepatnya beberapa kali dan ujung jarum harus selalu berada di dalam cairan. - Udara 1/10 dari volum maksimum dihisap lagi. - Jarum bagian luar dibersihkan dengan kain yang tidak mudah lepas serat- seratnya. - Cuplikan diinjeksikan dengan menusukkan jarum menembus septum, dan menekan penghisap sampai ujungnya dengan gerakan yang cepat dan tidak terputus-putus, kemudian tarik jarum keluar dari septum. - Tora...