RSS

Kromatografi

 

  1. I.         Pendahuluan

Pemisahan campuran menjadi komponen-komponennya adalah hal yang penting dalam semua cabang kimia dan tidak kalah pentingnya dalam banyak bidang lain di mana teknik-teknik kimia digunakan untuk memecahkan berbagai macam masalah. Jadi, dampak dari suatu teknik pemisahan yang ampuh dan serbaguna akan dirasakan oleh seluruh ilmu pengetahuan modern. Dengan menggunakan teknik kromatografi, dalam banyak kasus pemisahan dituntaskan jauh lebih cepat dan lebih efektif daripada sebelumnya, dan banyak pemisahan-pemisahan yang tak pernah dilakukan dengan teknik-teknik lainnya telah berhasil (Underwood, 1999).

Keuntungan penggunaan kromatografi antara lain waktunya singkat, cukup efektif dan dapat melakukan pemisahan yang tidak mungkin dilakukan dengan metode lain.

 

  1. II.      Definisi Kromatografi

Walaupun pemisahan sejenis kromatografi telah diteliti pada waktu sebelumnya dan telah digunakan pada abad kesembilan belas, namun deskripsi secara detail tentang kromatografi secara umum disampaikan oleh Michael Tswett, seorang botanis dari Rusia (Pecsok, 1968).

Kromatografi adalah metode pemisahan komponen dalam campuran, cair atau gas, dalam bidang yang sama seperti destilasi, kristalisasi, atau ekstraksi difraksinasi. Kromatografi banyak diaplikasikan karena banyak campuran heterogen, atau dalam bentuk padat, bisa diuraikan oleh pelarut yang sesuai. Sebuah proses kromatografi dasar dapat digambarkan sebagai berikut (Gambar 1):

  1. Sebuah tabung gelas vertikal berongga (kolom) diisi dengan bubuk halus yang disebut fase diam.
  2. Pada bagian atas kolom ini ditempatkan volume kecil  sampel campuran untuk dipisahkan menjadi  komponen individual.
  3. Sampel tersebut kemudian terbawa oleh fase gerak, yang berjalan melalui kolom karena adanya gravitasi, membawa berbagai unsur campuran bersama dengan fase gerak tersebut. Proses ini disebut elusi. Jika komponen bermigrasi dengan kecepatan yang berbeda, mereka akan terpisah satu sama lain (Rouessac, 2007).

Kromatografi berasal dari kata color dan to write, warna senyawa-senyawa yang dihasilkan merupakan suatu kebetulan dalam proses pemisahan (Underwood, 1999).

Definisi Keulemans menyatakan kromatografi adalah suatu metode pemisahan fisik, di mana komponen-komponen yang dipisahkan didistribusikan di antara dua fasa, salah satu fasa tersebut adalah suatu lapisan diam dengan permukaan yang luas, yang lainnya sebagai fluida yang mengalir lembut di sepanjang landasan diam. Fasa diam bisa berupa padatan maupun cairan, sedangkan fasa bergerak bisa berupa cairan maupun gas (Underwood, 1999).

. Pergerakan fasa bergerak tersebut disebabkan oleh perbedaan migrasi dari komponen sampel (Pecsok, 1968). Karena adanya perbedaan migrasi dari komponen sampel tersebut maka komponen-komponen penyusun sampel dapat dipisahkan.

 

 

 

  1. III.   Jenis-Jenis Kromatografi

Ada beberapa cara untuk mengelompokkan teknik kromatografi; yang terpenting didasarkan pada penamaan jenis fase yang digunakan (fase bergerak-fase diam) (Pecsok, 1968).

Liquid Liquid Chromatography (LLC)

Diperkenalkan oleh martin dan Synge. LLC adalah kromatografi pembagian dimana partisi terjadi antara fase gerak dan fase diam yang kedua-duanya zat cair. Dalam hal ini fase diam tidak boleh larut dalam fase gerak. Fase diam ditempatkan pada permukaan partikel pendukung misalnya kertas. Umumnya sebagai fase diam digunakan air dan sebagai fase gerak adalah pelarut organik (Pecsok, 1968)

Liquid Solid Chromatography (LSC)

LSC adalah kromatografi penyerapan. Sebagai adsorben digunakan silika gel, alumina, penyaring molekul atau gelas berpori dipak dalam sebuah kolom dimana komponen-komponen campuran dipisahkan dengan adanya fase gerak. Kromatografi kolom dan kromatografi lapis tipis (TLC) merupakan teknik pemisahan yang masuk golongan ini (Pecsok, 1968).

Gas Solid Chromatography

Digunakan sebelum tahun 1800 untuk memurnikan gas namun pada waktu selanjutnya tidak menjadi terkenal. Hesse, Claesson dan Phillips adalah pembuat kontribusi utama pada tahun 1940. Pada waktu lampau, teknik ini memiliki kekurangan yang sama dengan liquid adsorbtion chromatography. Namun penelitian terkini dengan fase padat jenis baru meluas untuk penerapan teknik ini (Pecsok, 1968).

Gas Liquid Chromatography

Mungkin ini adalah teknik terbaik dan serbaguna dari semua teknik pemisahan. Ini menyebabkan revolusi dalam kimia organik sejak pertama kali diperkenalkan oleh James dan martin pada 1952. Ukuran sampel kurang dari mikrogram hingga lebih dari 100 gram dapat ditangani dan renik pasa 10-15 gram dapat dideteksi (Pecsok, 1968).

Ion-exchange Chromatography

Merupakan salah satu jenis dari liquid solid chromatography. Teknik ini menggunakan zeolitas, resin organik atau anorganik sebagai penukar ion. Senyawaan yang mempunyai ion-ion dengan afinitas yang berbeda terhadap resin yang digunakan dapat dipisahkan (Najiib).

Analisa asam-asam amino adalah yang umum dilakukan dengan cara ini. Contoh lain adalah asam-asam nukleat dan analisis garam-garam anorganik (Najib).

Kromatografi Kertas

Merupakan salah satu bidang dalam liquid liquid chromatography di mana fase diam adalah film dari air yang diadsorbsi pada kertas. Fase diam yang lain juga dapat digunakan. Teknik ini sangat sederhana. Sampel yang akan dipisahkan diteteskan pada ujung kertas kemudian kertas tersebut direndam dalam pelarut. Dengan reagen yang sensitif sampel akan terpisah dan komponennya dapat diidentifikasi (Pecsok, 1968).

Thin Layer Chromatography (Kromatografi Lapis Tipis)

Sejenis dengan kromatografi kertas, kecuali kertas diganti dengan plat gelas atau plastik yang dilapisi dengan layer tipis dari alumina, silica gel atau material serbuk yang lain. Sifat dari lapis tipis akan menghasilkan pemisahan yang lebih baik daripada kertas (Pecsok, 1968).

Exclusion Chromatography

Dalam teknik ini, gel nonionik berpori banyak dengan ukuran yang sama digunakan untuk memisahkan campuran berdasarkan perbedaan ukuran molekulnya (BM).

Molekul-molekul yang kecil akan memasuki pori-pori dari gel sedangkan molekul besar akan melewati sela-sela gel lebih cepat bila dibandingkan dengan molekul yang melewati pori-porinya. Jadi urutan elusi mula-mula adalah molekul yang lebih besar, molekul sedang, dan terakhir molekul yang paling kecil. Bila sebagai penyaring digunakan gel yang hidrofil (Sephadex) maka teknik ini disebut gel filtration chromatography dan bila digunakan gel yang hidrofob (polystyrene-divinylbenzene) disebut gel permeation chromatography (Najiib).

 

IV.   Teori Kromatografi

Martin dan Synge adalah yang pertamakali menulis tentang teori liquid partition chromatography. Prinsip teori yang dikemukakan itu dapat diterapkan untuk semua jenis kromatografi.

Pemisahan terjadi karena molekul sampel tertahan oleh fase diam atau dibawa oleh fase gerak, tergantung dari afinitas senyawa tersebut terhadap kedua fase ini.

Koefisien distribusi

Distribusi dari molekul-molekul sampel diantara dua fase ditentukan oleh tetapan kesetimbangan yang dikenal dengan koefisien distribusi, K (koefisien partisi).

Bila harga K, besar berati populasi molekul dalam fase diam lebih besar daripada fase gerak dan berarti rata-rata lebih lama tertahan dalam fase diam.

 

Faktor kapasitas

perbandingan molekul sampel dalam fase diam dengan fase gerak.

K’ adalah nilai yang menunjukkan seberapa kuay komponen-komponen dalam sampel yang dibawa oleh fase gerak berinteraksi dengan kolom (fase diam).

 

Laju pemisahan

Apabila bagian waktu yang dibutuhkan oleh molekul sampel pada fase gerak dikalikan dengan kecepatan linier (u) dari fase gerak maka diperoleh laju pemisahan (rate of travel) dari molekul rata-rata.

Jadi, laju pemisahan ditentukan oleh :

  1. Kecepatan fase gerak (sama untuk tiap komponen campuran).
  2. Perbandingan dari volume fase diam dengan fase gerak (sama untuk tiap komponen campuran)
  3. Koefisien distribusi (spesifik untuk tiap komponen campuran).

 

Retention time

Waktu yang diperlukan oleh sebuah komponen sampel untuk melintasi kolom sepanjang L disebut retention time (t).  Dalam praktek sering diterapkan pada kromatografi gas dan definisinya dapat diubah menjadi retention time, yaitu waktu yang diperlukan oleh sampel mulai dari saat injeksi sampai timbulnya peak maksimum.

 

Retention volume

Bila kecepatan dari fase gerak konstan, maka volume dari fase gerak yang diperlukan untuk memisahkan suatu komponen campuran dari kolom dapat dihitung dengan rumus berikut :

Volume = waktu x kecepatan aliran

 

Relative retention (selektifitas, α)

α adalah nilai yang menunjukkan seberapa baik sistem kromatografi dapat memisahkan dua komponen. Retention time dan retention volume kurang tepat jika dipakai untuk identifikasi dengan membandingkan data-data lainnya karena hargaharga ini sangat tergantung dari cara pembuatan kolom dan kondisi percobaan. Untuk menghilangkan efek dari operasional variabel, maka lebih baik digunakan harga relative retention yaitu perbandingan antara retention time sampel dengan retention time standar yang diperoleh dari kolom yang sama dengan kondisi percobaan yang sama.

 

Plate theory (n)

Martin dan Synge melihat adanya persamaan proses yang terjadi pada kolom kromatorafi dengan kolom destilasi bertingkat kemudian menerapkan konsep theoretical rate pada pemisahan dengan destilasi ke dalam kromatografi.

Harga n ditentukan oleh kontruski kolom, sifat sampel. Flow rate, temperature, cara memasukkan sampel dll. Ada 2 cara memperbesar harga n yaitu dengan memperpanjang kolom dan dengan memperpanjang jumlah keseimbangan (equilibrium) alam jangka waktu yang sama.

Kolom yang baik memiliki nilai n yang besar. Dalam hal ini n adalah angka pendekatan yang digunakan untuk membandingkan tujuan sebagai deskripsi untuk efisiensi kolom.

Kita telah melihat bahwa plate theory menyatakan angka total untuk plate dalam kolom di bawah kondisi operasi yang diberikan, tapi tidak menyatakan bagaimana menigkatkan nilainya. Dalam masalah ini, kita menemukan pengukuran yang lebih bermanfaat untuk performa kolom adalah ruang yang ditempati setiap plate theory.

 

Rate theory

Dalam praktek harga H selalu lebih besar dari harga idealnya (nol) yang berarti terjadi pelebaran peak. Pelebaran ini disebabkan oleh 3 faktor yaitu:

1.      Efek perbedaan jarak (eddy diffusion)

Perbedaan jarak yang dilalui oleh molekul yang satu dengan yang lain disebabkan perbedaan bentuk, ukuran partikel-partikel pengisi kolom, cara pengisian kolom, dan diameter dari kolom. Perbedaan ini mengakibatkan perbedaan waktu keluarnya molekulmolekul dari kolom. Untuk memperkecil efek ini, digunakan partikel-partikel kecil yang serba sama tetapi tidak menyebabkan penurunan tekanan dalam kolom terlalu tinggi, diameter kolom yang kecil, pengepakan yang mampat dan serba sama tanpa memecahkan partikel-partikel pengisi kolom tersebut.

2.      Difusi molekul sepanjang kolom

Molekul-molekul cenderung untuk berdifusi dari daerah yang konsentrasinya tinggi ke daerah yang konsentrasiya rendah. Akibatnya, waktu melintasi kolom, molekul-molekul akan menyebar (berdifusi) ke belakang dan ke depan.

3.      Efek ketidaksinambungan

Aliran yang terus-menerus dari fase gerak menyebabkan penyimpangan dari keseimbangan dimana Cs/Cm selalu lebih kecil dari K pada tepi zona yang di depan dan selalu lebih besar pada tepi zona yang di belakang. Pada kromatografi partisi, efek ini makin nyata bila kekentalan fase diam makin tinggi.

 

Resolusi

Merupakan ukuran apakah suatu senywa terpisah secara baik atau tidak dengan senyawa lain. Untuk meningkatkan resolusi, kita dapat (1) mengubah suhu atau lingkungan dari fase untuk memberikan pemisahan yang lebih besar antara puncak atau (2) mengurangi lebar puncak dengan meningkatkan efisiensi kolom (meningkatkan H, mengurangi n) atau (3) menggabungkan (1) dan (2).(Pecsok, 1968)

 

 

Daftar Pustaka

Francis Rouessac dan Annick Rouessac. 2007. Chemical Analysis Modern Instrumentation Methods and Techniques. Second Edition. New York: John Wiley & Sons Ltd.

 

Najib. ____. Kromatografi. www.nadjeeb.wordpress.com. Diunduh tanggal 1 April 2013.

 

R.A. Day, JR. dan A.L. Underwood. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Keenam. Jakarta: Erlangga.

 

Robert L. Pecsok, L. Donald Shield, Thomas Cairns dan Ian G. Mc William. 1968. Modern Method of Chemical Analysis. Second Edition. New York: John Willey and Sons.

 

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: