1 GAS KHROMATOGRAFI...oh GC....

Kromatografi gas (atau biasa dikenal juga dengan Gas Chromatography/GC) adalah salah satu bagian dari khromatografi yaitu salah satu teknik pemisahan komponen-komponen dalam campuran di antara fase diam (kolom) dan fase gerak (gas). Ruang lingkup aplikasi kromatografi gas adalah sampel sampel yang mudah menguap,mudah diuapkan dan tidak rusak karena panas (thermally-stable).Untuk sampel yang tidak memenuhi syarat tersebut masih memungkinkan untuk dianalisis dengan menggunakan metode kromatografi gas melalui perlakuan tertentu seperti derivatisasi dan penggunaan teknik tambahan (metode headspace,pyrolizer,dll).Saat ini GC merupakan salah satu instrumen utama dalam aplikasi laboratorium.

Secara umum,konfigurasi kromatografi gas meliputi bagian-bagian sebagai berikut:

1. Gas Pembawa

Gas pembawa (carrier gas) berfungsi sebagai fase gerak.Gas pembawa adalah gas inert yang memiliki kemurnian tinggi (direkomendasikan grade Ultra High Purity atau UHP).Gas pembawa ini yang akan membawa uap sampel masuk ke dalam kolom untuk dipisahkan komponen-komponen dalam campurannya dan selanjutnya akan masuk ke detektor untuk dideteksi secara individual. Gas pembawa yang biasa digunakan adalah Helium,Nitrogen atau Hidrogen (silakan mengacu ke kurva Van Deemter).

Untuk analisis sampel gas,maka gas pembawa yang digunakan harus berbeda dengan gas target analisis. Gas pembawa biasanya disimpan dalam tabung gas bertekanan tinggi atau dari gas generator.

2. Injektor

Injektor memiliki fungsi untuk memasukkan sampel,menguapkan sampel,dan mencampur uap sampel dengan gas pembawa. Dalam kromatografi gas,semua sampel dari fase asal harus diubah menjadi fase gas/uap.Misalnya sampel padatan dapat dilarutkan terlebih dahulu,baru larutannya diinjeksikan ke sistem kromatografi gas.Untuk sampel larutan bisa langsung diinjeksikan menggunakan microsyringe biasa,sementara untuk sampel gas bisa menggunakan gas-tight syringe.Untuk otomatisasi,bisa juga menggunakan autoinjector/autosampler. Injektor dilengkapi dengan blok pemanas (heater block) yang memungkinkan pengaturan suhu injektor untuk menguapkan sampel.Biasanya yang menjadi patokan awal adalah kira-kira 50 oC di atas titik didih tertinggi dalam campuran,dengan asumsi semua zat target akan menguap tapi tidak sampai merusak komponen itu sendiri. Untuk sampel-sampel yang memerlukan perlakuan khusus bisa menggunakan opsi tambahan,misalnya Pyrolizer (untuk sampel seperti ban,kayu,dll),Headspace(untuk sampel film atau kemasan plastik,cat,dll) atau Programmable Temperature Vaporizer (untuk sampel biodiesel yang memiliki range titik didih lebar).

3. Kolom

Kolom berfungsi sebagai fase diam dan merupakan jantung dari kromatografi.Dalam kolomlah terjadi proses pemisahan komponen-komponen dalam campuran berdasarkan perbedaan afinitas masing-masing komponen terhadap fase diam dan fase gerak. Secara imaginer,masing-masing komponen akan mengalami 3 kondisi:ikut dengan gas pembawa,terdistribusi secara dinamis di antara gas pembawa dan kolom,serta tertahan/larut dalam kolom.Mekanisme ini terjadi berulang-ulang mulai dari sampel masuk ke dalam kolom hingga masuk ke detektor secara individual. Proses pemisahan dalam kolom dipengaruhi oleh banyak faktor seperti sifat kimia-fisika dari sampel maupun material kolom,dimensi kolom(panjang,diameter dan tebal lapisan kolom,kapiler/kemas),laju alir gas pembawa, suhu oven kolom,dll. Secara umum,semakin mirip polaritas komponen sampel dengan fase diam,maka semakin kuat interaksi antara keduanya sehingga komponen akan tertahan lebih lama dalam kolom (waktu retensi makin lama). Semakin panjang kolom,semakin panjang jarak lintasan yang harus dilalui oleh komponen sampel sehingga waktu retensi makin lama.Laju aliran gas pembawa mempengaruhi kecepatan migrasi komponen sampel dalam kolom (semakin cepat laju alir akan mengakibatkan waktu retensi makin cepat pula).Begitu pula dengan variabel suhu oven kolom,makin tinggi suhu oven kolom,makin lemah interaksi antara komponen sampel dengan fase diam,sehingga makin cepat waktu retensi. Semua variabel tersebut dikombinasikan sedemikian rupa sehingga didapatkan kondisi analisis yang menghasilkan pemisahan yang baik namun waktu analisis juga seefektif mungkin.

4. Oven

Faktor suhu sangat berpengaruh secara signifikan dalam pemisahan di khromatografi gas,khususnya suhu kolom.Kolom diletakan dalam sebuah oven yang bisa diatur suhunya sesuai kebutuhan analisis (baik suhu tetap maupun suhu terprogram).Oven yang baik harus bisa memberikan akurasi dan kestabilan suhu yang baik.

5. Detektor

Detektor pada khromatografi gas berfungsi untuk memberikan respon linear atas komponen-komponen sampel yang sudah dipisahkan dalam kolom.Komponen-komponen dalam sampel akan masuk secara individual ke dalam sistem detektor dan akan dideteksi responnya sesuai prinsip masing-masing detektor,arusnya diperkuat,kemudian dikonversi menjadi satuan tegangan listrik (uV atau mV).Masuknya komponen-komponen sampel ke detektor terjadi secara parsial(tidak sekaligus) dan plotingnya akan membentuk kurva distribusi Gauss seperti yang bisa kita lihat sebagai “khromatogram”. Untuk detektor MS (Mass Spectrometer),mekanismenya agak berbeda dengan mekanisme detektor lain. Ada beberapa jenis detektor dalam khromatografi gas,berikut adalah jenis detektor yang dikenal :

a. Flame Ionization Detector (FID),adalah detektor general untuk mengukur komponen-komponen sampel yang memiliki gugus alkil (C-H).Komponen sampel masuk ke FID,kemudian akan dibakar dalam nyala (campuran gas H2 dan udara),komponen akan terionisasi,ion-ion yang dihasilkan akan dikumpulkan oleh ion collector,arus yang dihasilkan akan diperkuat,kemudian akan dikonversi menjadi satuan tegangan.Semakin tinggi konsentrasi komponen,makin banyak pula ion yang dihasilkan sehingga responnya juga makin besar.

b. Thermal Conductivity Detector (TCD) adalah detektor paling general sebab hampir semua komponen memiliki daya hantar panas.TCD bekerja dengan prinsip mengukur daya hantar panas dari masing-masing komponen.Mekanismenya berdasarkan teori “Jembatan Wheatstone” di mana ada dua sel yaitu sel referensi dan sel sampel.Sel referensi hanya dilalui oleh gas pembawa,sementara sel sampel dilalui oleh gas pembawa dan komponen sampel.Perbedaan suhu kedua sel akan mengakibatkan perbedaan respon listrik antara keduanya dan ini akan dihitung sebagai respon komponen sampel.Detektor TCD banyak digunakan untuk analisis gas.

c. Electron Capture Detector (ECD) adalah detektor khusus untuk mendeteksi senyawaan halogen organik.Banyak diaplikasikan untuk analisis senyawaan pestisida.Secara prinsip,komponen sampel akan ditembak dengan sumber radioaktif Nikel,dan jumlah elektron yang hilang dari proses itu dianggap linear dengan konsentrasi senyawaan tersebut.

d. Flame Photometric Detector (FPD) adalah detektor khusus untuk mendeteksi senyawaan sulfur, posfor dan atau timah organik.Prinsipnya adalah pembakaran senyawaan komponen sehingga mengemisikan energi tertentu yang akan dilewatkan ke filter tertentu (filter S,P atau Sn) kemudian akan dideteksi oleh Photomultiflier.Banyak digunakan untuk analisis senyawaan pestisida.

e. Flame Thermionic Detector(FTD) adalah detektor khusus untuk mendeteksi senyawaan nitrogen dan atau posfor organik.Prinsipnya adalah pembakaran senyawaan komponen kemudian direaksikan dengan garam Rubidium dan respon listrik yang dihasilkan akan diperkuat dan dikonversi menjadi satuan tegangan.Banyak digunakan untuk analisis senyawaan pestisida.

f. Mass Spectrometer (MS) adalah detektor khusus yang dapat digunakan baik untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif.Prinsip pengukurannya adalah komponen sampel dipecah menjadi bentuk ion fragmennya (baik secara elektronik maupun kimiawi) lalu ion fragmen tersebut dilewatkan ke Mass Analyzer untuk memisahkan ion berdasarkan perbedaan massa/muatan dan selanjutnya diteruskan ke ion detector untuk mendeteksi jumlah ion yang dihasilkan.Spektrum fragmen yang dihasilkan oleh masing-masing komponen akan menunjukkan karakteristik yang khas,dan ini digunakan untuk tujuan identifikasi kualitatif dengan membandingkan dengan database atau library spektrum yang telah ada.

6. Pengolah Data

Pengolah data berfungsi sebagai pengatur sistem instrumen dan pengolahan data untuk tujuan analisis kualitatif maupun kuantitatif. Secara umum pengolah data bisa berupa integrator/recorder ataupun berupa software yang beroperasi under-Windows.

PROSEDUR DAN CARA PENGGUNAAN GC :

ü    Mengaktifkan GC

1.         Aktifkan Un-interrupable Power Supply (UPS) jika ada.

2.         Buka katup gas (alirkan gas ke GC)

-            Gas Helium (He) sebagai gas pembawa (carier)

-            Gas Nitrogen (N₂) sebagai pembawa (carier) dan sebagai make up gas (FID)

-            Gas Hydrogen (H₂) sebagai gas pembakar (FID)

-            Gas Compress Air sebagai pembakar (FID)

3.         Aktifkan computer.

4.         Aktifkan Gas Chromatography (GC) dengan tombol On/Off berada di sisi kiri bawah, tunggu hingga GC selesai initialisasi & self test (kira-kira 2 menit).

5.        Aktifkan software chemstation dengan doble  Program  click kiri icon instrument 1 online atau klik start   Instrument 1 online. ChemStation

6.         Pastikan menu berada pada  Load Method (Conditioning Methode)  Method “Method and Run Control”  pilih metode yang diinginkan.

7.        Sebelum digunakan, pastikan column sudah diconditioning dengan suhu 20^oC dibawah suhu maximum column atau diatas suhu operational tetapi tidak diperbolehkan melewati suhu max column seperti yang tertera di tag column.

8.         Conditioning GC selama 30 menit.  Pilih Methode yang akan digunakan untuk analisa (Method and Run Control)

ü    Analisis Sampel

1.             Isi Operator Sample Info Isi identitas sampel melalui : Run Control  Name, Sub Directory (untuk memudahkan pencarian data, gunakan tanggal hari ini), Nama Signal, Nama Sample, komentar bila ada.

2.              Apabila  menggunakan Sequance, isi identitas sampel melalui : Sequence Isi Operator Name, Sub Directory (untuk memudahkan Parameter  pencarian data, gunakan tanggal hari ini), Pastikan Data file Prefix/Counter, Nama Signal, Counter.
 Sequence Table :

3.              Pastikan Parts of Method to Run berada pada According to Runtime Checklist : Sequence  
- Location : isikan lokasi vial sampel
- Sample Name : sampel yang akan dianalisa
- Method Name : method yang digunakan untuk analisa
- Inj/Location : jumlah injeksi pada satu lokasi vial
- Inj Volume : jumlah sampel yang diinjeksikan ke GC
- Injector : Front atau Back
- Sample Info : apabila diperlukan 
 Save Sequence.àSequence

4.             Tunggu hingga status di layar computer ready (warna hijau) atau pada display GC : Ready for Injection dan lampu indicator “not ready” (warna merah) pada panel GC off.
 Run Sequence.

5.             Pastikan ikon Sequence aktif dengan cara pilih Run Control

6.             Tunggu hingga analisa selesai, hasil analisa akan langsung tercetak secara otomatis.

ü    Kalibrasi Standar

1.         Setelah selesai “running” standard, pada menu View klik menu Data Analysis, double click Data yang diinginkan.

2.            Ambil data yang akan dianalisa melalui : File

3.         Bila pada data yang dipilih terdapat “peak” yang tidak dikehendaki  (Auto Integration), klik Integration, Save lewat icon bergambar buku, isi nilai parameter yang cocok, klik Yes.

4.       Isi Calibration Table melalui Calibration, isi column  dengan nama ”Auto  Calibration Table   Concentrasi” masing-masing compound, klik Yes.

5.          Bila data sudah terkalibrasi dan ingin di edit, cukup melalui  Replace,  bila  ada waktu  retensi (RT)  yang berubah, ganti dengan RT yang baru.

6.            Simpan data yang sudah terkalibrasi.

7.           Cetak hasil kalibrasi melalui menu Report

ü    Mematikan  GC

1.  Turunkan suhu inlet dan detector tanpa mematikan gas carrier.

2.   Tunggu hingga suhu di Oven, Inlet, dan Detector berada pada suhu dibawah 50 ⁰C.

3.   Close software Chemstation : File

4.   Tekan tombol Off (matikan GC)

5.   Matikan UPS jika ada

6.   Tutup kembali katup gas Helium (He), Nitrogen (N₂), Hydrogen (H₂), dan Compress Air.

Sumber:

http://haska.org/2012/09/14/kromatografi-gas-gas-chromatography/

http://indonesiakimia.blogspot.com/2011/05/gas-chromatography-gc.html