LAPORAN KE-3 PENGOPERASIAN ALAT Kelompok 4
INSTRUMEN GC KELOMPOK 4 Aulia Syafina Rahmani
J3L117100
Dhanti Aulia Utari
J3L217170
Fatimah Azzahroh
J3L217211
Nurul Amalia
J3L117056
Triandini Nurohim
J3L217200
Wardatul Umairoh
J3L217204
Zaiz Hakiki Al Hakim
J3L117072
Analisis Kimia Sekolah Vokasi IPB 2019
Pendahuluan Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan distribusi dari komponen campuran tersebut diantaranya dua fase, yaitu fase diam (stationary) dan fase gerak (mobile). Dalam kromatografi fase gerak dapat berupa gas atau zat zat cair dan fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair (Uriastanti 2014). Kromatografi gas adalah alat penganalisis yang paling banyak digunakan di dunia. Kolom kapiler yang efisien memiliki resolusi yang tinggi, sebagai contohnya, mampu memisahkan lebih dari 450 komponen dalam aroma kopi, atau komponen pada bahan alami seperti minyak pepermin. Keuntungan dari penggunaan kromatografi gas dalam pengujian gas adalah analisis yang cepat, efisien, dan akurat. Alat kromatografi gas umumnya menggunakan spectroscopy untuk mengetahui identitas dari kurva yang tertera pada recorder. Oleh karena itu, dibuatlah alat kromatografi gas yang lebih sederhana menggunakan sensor ssurface acoustic wave sebagai detektor, dan neural network sebagai pengidentifikasi gas secara otomatis (Faricha 2014). Prinsip kerja dari kromatografi gas adalah pemisahan dengan menggunakan kromatografi didasarkan atas distribusi komponen-komponen senyawa dalam campurannya terhadap fase diam di dalam kolom. Pada pemisahan dengan metode ini analit dalam sampel yang berwujud cair akan diuapkan dan dibawa oleh fase gerak bermigrasi melalui fase diam di dalam kolom dengan kecepatan tertentu (berdasarkan distribusinya antara fase diam dan fase gerak) dan akan terelusi berdasarkan kenaikan titik didih dan interaksinya dengan fase diam. Kromatografi ini digunakan untuk pemisahan dan analisis senyawa-senyawa volatil baik organik maupun anorganik dalam suatu campuran (Leba 2017). Tujuan Percobaan bertujuan untuk mengetahui cara mengoperasikan kromatografi gas (KG) seperti cara menghidupkan dan mematikan alat instrumen tersebut. Bahan dan Metode Bahan yang digunakan untuk percobaan ini adalah kromatografi gas, akuabides, sampel, fase gerak, fase diam, gas pembawa, dan pereaksi. Metode yang digunakan tentang cara menghidupkan kromatografi gas sebagai berikut : 1. Kolom dipasang dan disesuaikan dengan detektor serta sudah diinstal pada software 2. Hubungkan alat dengan sumber arus 3. Buka keran pada tabung gas 4. Nyalakan kompresor dan atur besarnya keluaran udara
5. Nyalakan KG dan biarkan sebentar 6. Nyalakan computer, monitor dan printer 7. Klik software KG solution 8. Pilih alat KG yang menyala 9. Pilih admin dan tanpa memasukkan password klik OK 10. Klik file pilih open method lalu pilih metode “Conditioning” lalu klik download 11. Nyalakan gas pembawa, instrumen KG, air flow, H2 flow, make flow, detektor dan flame 12. Apabila KG sudah berstatus “ready” maka dapat dilanjutkan dengan analisis 13. Metode baru dibuat dengan klik file , lalu klik new method dan masukkan parameter analisis (toolbar SPL1, column, FID, General) 14. Klik toolbar SPL1 masukkan suhu injector, injection mode dan split rasio 15. Klik toolbar column , pilih kolom yang digunakan lalu klik set, masukkan suhu kolom , suhu setimbang dan seting kolom 16. Klik toolbar FID 1 lalu masukkan suhu detektor, laju alir dari gas hidrogen, laju alir udara dan laju alir gas helium 17. Klik toolbar general 18. Metode baru telah siap digunakan, klik save dan beri nama yang sesuai dengan nama metode lalu klik download 19. Siapkan sampel dan ambil melalui siring dengan volume 2µL 20. Klik single run lalu klik sample login, beri nama, klik report lalu klik OK 21. Injeksikan sampel 22. Klik tombol start 23. Sampel akan dipisahkan berdasarkan perbedaan perbedaan titik didih dan kromatogram akan dapat langsung dicetak ketika selesai melakukan analisis Metode selanjutnya tentang cara mematikan alat instrumen kromatografi gas yaitu : 1. Buka metode, pilih “cooling” lalu klik download 2. Biarkan suhu kolom, injektor dan detektor turun 3. Matikan flame, detektor, instrumen KG, gas pembawa, air flow, H2 flow dan make flow 4. Tutup software KG solution 5. Matikan komputer, monitor, printer 6. Matikan KG 7. Tutup keran kompresor, matikan kompresor dan buka tutup tabung kompresornya 8. Tutup keran gas 9. Lepaskan kabel dari sumber arus Pembahasan Kromatografi gas adalah metode yang digunakan dalam kimia analitik untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap. Pada kromatografi gas
terdapat fase diam dan fase geraknya. Pemilihan fase diam juga harus disesuaikan dengan sampel yang akan dipisahkan. Untuk sampel yang bersifat polar sebaiknya digunakan fase diam yang polar, begitupun untuk sampel yang bersifat nonpolar, maka fase diam yang digunakan adalah nonpolar, agar pemisahan dapat berlangsung lebih sempurna. Sistem gas-padat telah dipakai secara luas dalam pemurnian gas dan penghilangan asap. Pemakaian fase cair memungkinkan untuk memilih dari sejumlah fase diam yang sangat beragam yang akan memisahkan hampir segala macam campuran. Fase gerak disebut juga sebagai gas pebawa. Fungsi utama dari fase gerak adalah untuk membawa uap analit melalui sistem kromatografi tanpa berinteraksi dengan komponen-komponen sampel. Adapun syarat-syarat fase gerak pada kromatografi gas, yaitu tidak reaktif, murni (agar tidak mempengaruhi detector), dapat disimpan dalam tangki bertekanan tinggi (biasanya mengandung gas helium, nitrogen, hidrogen, atau campuran argon dan metana), pemilihan gas pembawa yang digunakan tergantung dari detektor apa yang digunakan. Komponen-komponen dalam kromatografi gas terdiri atas: 1. Gas pembawa Gas pembawa harus bersifat inert artinya gas ini tidak bereaksi dengan cuplikan ataupun fase diamnya. Gas ini disimpan dalam silinder baja bertekanan tinggi sehingga gas ini akan mengalir cepat dengan sendirinya, karena aliran gas yang cepat inilah maka pemisahan dengan kromatografi gas berlangsung hanya dala beberapa menit saja. Gas pembawa yang biasa digunakan adalah gas argon, helium, hidrogen, dan nitrogen. Kotoran yang terdapat dalam carrier gas dapat bereaksi dengan fase diam. Oleh karena itu, gas yang digunakan sebagai gas pembawa yang relatif kecil sehingga tidak akan merusak kolom. Biasanya terdapat saringan (molecular saeive) untuk menghilangkan kotoran yang berupa air dan hidrokarbon dalam gas pembawa. Pemilihan gas pembawa biasanya disesuaikan dengan jenis detektor. 2. Injektor Sampel dapat berupa gas atau cairan dengan syarat sampel harus mudah menguap saat diinjeksikan dan stabil pad suhu operasional (50-300°C). Injektor berada dalam oven yang temperaturnya dapat dikontrol. Suhu injektor biasanya 50°C diatas titik didih cuplikan. Jumlah cuplikan yang diinjeksikan sekitar 2µL. Alat pemasukan cuplikan untuk kolom terbuka dikelompokkan ke dalam tiga kategori yaitu injeksi split, injeksi splitless, dan injeksi on-coloumn. 3. Kolom Kolom pada umumnya terbuat dari baja tahan karat atau terkadang dapat terbuat dari gelas. Kolom kaca digunakan bila untuk memisahkan cuplikan yang mengandung komponen yang dapat terurai jika kontak dengan logam. Diameter kolom yang digunakan biasanya 3-6 mm dengan panjang antara 2-3 m. Kolom dibentuk melingkar agar dapat dengan mudah dimasukkan ke dalam oven. Kolom adalah tempat berlangsungnya proses pemisahan komponen yang terkandung dalam cuplikan. Di
dalam kolom terdapat fase diam yang dapat berupa cairan, wax, atau padatan dengan titik didih rendah. Fase diam ini harus sukar menguap, memiliki tekanan uap rendah, titik didihnya tinggi, dan stabil secara kimia. Terdapat dua tipe kolom yang biasa digunakan yaitu, packed coloumn dan open tubular coloumn. Packed coloumn dapat menampung jumlah cuplikan yang banyak sehingga disukai untuk tujun preparatif. Open tubular coloumn memberikan resolusi yang lebih tinggi daripada packed coloumn, dan menggunakan waktu analisis yang lebih singkat. 4. Termostat (oven) Termostat (oven) adalah tempat penyimpanan kolom. Temperatur kolom bervariasi antara 50-250°C. Suhu injektor lebih rendah dari suhu kolom dan suhu kolom lebih rendah dari suhu detektor. Suhu kolom optimum bergantung pada titik didih cuplikan dan derajat pemisahan yang diinginkan. Operasi KG dapat dilakukan secara isotermal dan terprogram. Isotermal digunakan untuk memisahkan senyawa yang memiliki titik didih dengan perbedaan yang dekat. Sedangkan terprogram untuk memisahkan senyawa yang perbedaan titik didihnya jauh. 5. Detektor Detektor adalah komponen yang ditempatkan pada ujung kolom KG yang menganalisis aliran gas yang keluar dan memberikan data kepada perekam data yang menyajikan hasil kromatogram secara grafik. Detektor menunjukkan dan mengukur jumlah komponen yang dipisahkan oleh gas pembawa. Alat ini akan mengubah analit yang dipisahkan menjadi sinyal listrik yang proporsional. Beberapa detektor yang dapat digunakan antara lain: detektor hantar bahang (DHB), detektor tangkap ion, detektor fotometri nyala dan lain-lain. Detektor fotometri nyala merupakan detekrot yang mengandung fosfor dan sulfur tanpa terganggu oleh adanya pengotor di dalam matriks sampel (Alen 2015). 6. Rekorder Rekorder berfungsi sebagai pencetak hasil percobaan pada lembaran kertas berupa kumpulan puncak, yang disebut sebagai kromatogram. Jumlah puncak pada kromatogram menyatakan jumlah komponen yang terdapat dalam campuran. Sedangkan luas puncak menyatakan kuantitas komponennya. Pengoperasian alat kromatografi gas dapat dilakukan dengan alat disambungkan pada sumber arus untuk menghidupkan alat tersebut. Keran tabung gas dibuka terlebih dahulu karena gas harus dialirkan terlebih dahulu sebelum menyalakan instrumen agar kolom tidak meleleh saat KG dalam keadaan panas. Software pada KG harus diturunkan suhunya terlebih dahulu sebelum KG diamati agar KG tidak cepat rusak karena panas. Setelah alat KG dinyalakan, didiamkan beberapa saat agar komponen yang terdapat dalam KG berada pada kondisi yang stabil. Setelah komputer dihubungkan dengan KG dan softwarenya terdapat beberapa tampilan dan diklik pada tampilan yang terdapat indikator berwarna biru, hal ini menandakan bahwa alat tersebut telah terhubung dengan komputer.
Setelah itu dipilih metode conditioning, metode tersebut digunakan untuk mengetahui apakah alat tersebut sudah siap untuk digunakan. Setelah itu dinyalakan gas pembawa, instrumen KG, air flow, H2 flow, make flow, detektor dan flame. Diperhatikan suhu injektor, detektor, dan kolom. Penggunaan suhu berdasarkan metode yang digunakan. Suhu kolom lebih rendah daripada alat injeksi pada oven, sehingga beberapa komponen campuran dapat berkondensasi pada awal kolom. Kolom memulai pada suhu rendah dan kemudian terus-menerus menjadi lebih panas dibawah pengawasan komputer saat analisis berlangsung. Suhu kolom yang terlalu tinggi menyebabkan pergerakan molekul-molekul dalam fase gas, baik karena molekul-molekul mudah menguap, atau karena energi atraksi yang tinggi cairan, suhu kolom yang tinggi mempersingkat waktu retensi didalam kolom dan tidak akan mendapatkan jarak antara puncak-puncak dalam kromatogram. Semakin rendah suhu kolom maka semakin baik pemisahan yang didapatkan tetapi akan memakan waktu yang cukup lama untuk mendapatkan suatu senyawa karena kondensasi yang lama pada bagian awal kolom. Kolom dimulai dari suhu rendah karena awalnya senyawa akan menghabiskan lebih banyak waktunya dalam fase gas yang melalui kolom secara cepat sehingga pendeteksian dapat dilakukan dengan cepat. Dengan adanya sedikit penambahan suhu akan memperjelas perlekatan senyawa. Waktu retensi relatif bergantung pada suhu kolom dan jenis fase diam. Waktu ini diukur berdasarkan waktu dari saat sampel diinjeksikan pada titik dimana tampilan menunjukkan tinggi puncak maksimum untuk senyawa tersebut. Setiap senyawa memiliki waktu retensi yang berbeda, waktu retensi bergantung pada titik didih senyawa. Senyawa yang mendidih pada suhu yang lebih tinggi daripada suhu kolom makan akan menghabiskan hampir seluruh waktunya untuk berkondensasi sebagai cairan pada awal kolom, dengan demikian titik didih yang tinggi akan memiliki waktu retensi yang lama. Suhu injektor yang digunakan tinggi bertujuan agar semua komponen dapat berubah menjadi gas dan pergi meninggalkan kolom. Pastikan kolom sudah diconditioning dengan suhu rendah (20°) dibawah suhu maksimum kolom atau diatas suhu operational tetapi tidak boleh melewati suhu maks colom seperti yang tertera di tag coloumn. Conditioning biasanya memakan waktu sampai 30 menit. Setelah conditioning dilakukan maka status KG akan berubah menjadi “ready” dan lampu indikator berubah menjadi warna hijau. Hal tersebut menandakan bahwa alat instrumen KG telah siap digunakan untuk analisis. Sebelum analisis dilakukan dapat dibuat metode baru dengan parameter analisis seperti toolbar SPL1 yang berisi pengaturan terhadap suhu injektor, injection mode, tentang carrier gas dan tentang coloumn information. Pemilihan carrier gas ditentukan oleh detektor yang akan digunakan. Selain itu terdapat pula toolbar coloumn yang berisikan tentang kolom yang akan digunakan suhu kolom dan waktu setimbang. Seting suhu pada KG dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan suhu tetap (digunakan satu nilai suhu sepanjang peimasahan dilakukan) dan suhu terporgram (suhu yang digunakan selama pemisahan mengalami perubahan). Pada toolbar coloumn juga terdapat pengaturan terhadap kolom seperti pemberian nama kolom, panjang kolom, diameter dalam, ukuran partikel fase diam dan nomor seri kolom. Setelah pengaturan telah diset maka pengaturan tersebut dapat digunakan kembali jika akan melakukan analisis.
Selanjutnya toolbar FID 1 yang berisikan tentang suhu detektor sebesar 200°C, laju alir gas hidrogen sebesar 40 ml/menit, laju alir udara sebesar 400 ml/menit dan laju alir gas helium sebesar 30 ml/menit. Laju alir udara, gas helium dan gas hidrogen dapat juga mengikuti settingan dari prosedur atau jurnal atau hasil optimasi metode yang sedang dikembangkan. Udara diperoleh dari hasil kerja kompresor sehingga laju alirnya lebih besar dari laju alir gas helium dan hidrogen. Laju alir gas pembawa adalah hal yang sangat penting. Kemudian toolbar general berisikan tentang ready check seperti unit panas, detektor, baseline drift, injection flow, add flow, detektor APC flow , auto flame on, dan auto flame zero after ready. Semua pengaturan yang telah diatur dapat dilihat pada bagian tab “normal”. Setelah metode siap digunakan, klik save kemudian beri nama dengan nama metode yang digunakan dan klik download. Sebelum melakukan analisis terhadap sampel maka lakukan “slope test” terlebih dahulu untuk mengetahui nilai baseline apabila nilai “slope test” kecil maka analisis dapat dilanjutkan. Nilai “slope test” dapat diterima apabila nilainya dibawah 1000 atau dibawah nilai yang telah ditetapkan. Setelah KG dalam kondisi “ready” maka sampel dapat diinjeksikan sekitar 2 µL. Jumlah sampel yang diinjeksikan tidak boleh terlalu banyak karena KG sangat sensitif dan jika sampel yang digunakan adalah cairan makan harus diuapkan terlebih dahulu. Ketika melakukan penyuntikan sampel, usahakan jangan sampai ada gelembung udara karena akan mempengaruhi volume sampel yang akan dikeluarkan. Setelah proses penginjeksian selesai, segera dibersihkan jarum suntik yang digunakan karena jarum suntik dapat dengan cepat tersumbat. Setelah diinjeksikan, sampel diberi nama dengan mengklik single run dan sampel login lalu beri nama sesuai yang diinginkan dan disimpan pada folder yang telah ditentukan. Hal tersebut agar meminimalisir kesalahan jika pengukuran dilakukan pada sampel dengan jumlah yang cukup banyak. Perlakuan tersebut dilakukan pada tiap kali akan menginjeksikan sampel. Klik report dengan mencentangnya menandakan kromatogram dari pemisahan suatu komponen campuran dapat langsung di print secara otomatis. Sampel diinjeksi secara cepat dan langsung klik start. Jika klik start dilakukan dengan jeda waktu maka akan mempengaruhi kromatogram yang dihasilkan seperti terdapat fronting atau tailing pada tiap puncak. Setelah sampel diinjeksi maka proses pemisahan akan dimulai yang berdasarkan pada titik didih masing-masing komponen dalam campuran tersebut. Metode selanjutnya tentang cara mematikan alat instrumen kromatografi gas yaitu diawali dengan dipilih metode cooling kemudian klik download. Metode cooling ini menandakan bahwa alat akan mengalami penurunan suhu, tekanan, serta laju alir dan lain sebagainya sehingga berada pada kondisi yang awal yang telah ditentukan dan yang sesuai dengan pengaturan baik berdasarkan tipe kolom maupun berdasarkan yang lainnya. Lalu dibiarkan suhu kolom, injektor dan detektor turun hingga suhu kamar. Hal ini akan memakan waktu kurang lebih 30 menit. Penurunan suhu tersebut hingga menjadi suhu kamar cukup memakan waktu yang lama karena suhu yang digunakan hingga suhu 200°C bahkan ada yang menggunakan hingga suhu 350°C sehingga untuk menjadi suhu kamar yaitu kurang lebih 30°C butuh waktu yang cukup lama. Selain suhu juga terdapat penurunan tekanan, tekanan yang digunakan harus tinggi karena 1 menit udara di alat instrumen
kromatografi gas sebesar 400 L/menit. Kemudian matikan instrumen pada kromatografi gas seperti flame, detektor, gas pembawa, air flow, H2 flow dan make flow. Kesemuanya dibuat dari posisi ON menjadi posisi OFF. Kemudian tutup software GC solution dan perangkat komputer, monitor dan printer. Serta matikan instrumen kromatografi gas. Kemudian keran kompresor ditutup lalu dimatikan kompresornya dan dibuka tutup tabung kompresornya. Setelah kompresor dimatikan dan ditutup keran serta tabungnya selanjutnya tutup keran gas helium dan hidrogen. Penutupan keran gas yaitu dengan diputar ke arah yang mendekati kita sedangkan untuk membuka keran gas dengan cara dipukul terlebih dahulu hingga agak kendur atau tidak terlalu kencang. Kemudian menggunakan kunci yang berbentuk seperti persegi diputar sebanyak 2 kali setelah itu baru dapat dikatakan keran gas telah dalam posisi terbuka. Kemudian kunci yang telah digunakan diletakkan pada tempatnya yaitu menempel pada bagian atas keran gas tersebut. Setelah itu kabel dilepas dari sumber arus listrik, penelitian atau analisis pun dikatakan selesai dengan menggunakan alat instrumen GC. Setelah itu dilakukan analisis terhadap kromatogram yang dihasilkan. Adapun sampel yang dapat dianalisis menggunakan kromatografi gas yaitu, produk gas alam, kemurnian pelarut, asam lemak, residu pestisida, polusi udara, alkohol, steroid, minyak atsiri, flavor dan ganja. Kromatografi gas telah digunakan pada sejumlah besar senyawa-senyawa dalam berbagai bidang. Dalam senyawa organik dan anorganik, senyawa logam. Berikut beberapa kegunaan kromatografi gas pada bidang-bidangnya adalah: 1. Polusi udara Kromatografi gas merupakan alat yang ideal untuk menentukan banyak senyawa yang terdapat dalam udara kotor. 2. Klinik Dalam klinik kromatografi gas menjadi alat untuk menangani senyawa-senyawa dalam klinik seperti asam amino, karbohidrat, dan oksigen dalam darah. 3. Bahan-bahan pelapis Kromatografi gas digunakan untuk menganalisa polimer-polimer setelah dipirolisa, karet, dan resin-resin sintesis. 4. Bahan makanan Menggunakan KG untuk mempelajari pemalsuan atau pencampuran, kontaminasi dan pembungkusan plastik pada bahan makanan. Serta dapat dipakai untuk menguji kandungan jus, aspirin, dan kopi. 5. Perminyakan Kromatografi gas dapat digunakan untuk memisahkan dan mengidentifikasi hasil dari gas-gas hidrokarbon yang ringan.
6. Residu peptisida Kromatografi gas adalah salah satu instrumen yan sangat sensitif untuk menentukan kandungan residu pestisida yang mempunyai sifat termal stabil, polaritas rendah dan volatil, seperti organophosporus, pyretroid, dan organoklorin (Yusiasih 2015). Adapun kelebihan dan kekurangan dari alat kromatografi gas. Kelebihan kromatografi gas adalah waktu analisis yang singkat, dapat menggunakan kolom yang lebih panjang untuk menghasilkan efisiensi pemisahan yang tinggi, gas memiliki viskositas yang rendah, kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat dan sensitifitasnya tinggi, dan pemakaian fase cair memungkinkan untuk memilih dari sejumlah fase diam yang sangat beragam yang akan memisahkan hampir segala macam campuran. Adapun kekurangan dari kromatografi gas adalah teknik kromatografi gas terbatas untuk zat yang mudah menguap, kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar, dan fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat terlarut. Simpulan Berdasarkan percobaan dapat disimpulkan bahwa pengoperasian kromatografi gas dari cara menghidupkan dan mematikan harus sesuai berdasarkan buku panduannya atau yang mengoperasikan harus memiliki pengalaman atau memahami cara mengoperasikan alat instrumen kromatografi gas tersebut dari awal ingin mengoperasikan atau menggunakan hingga mematikan atau telah selesai menggunakan alat tersebut hingga meminimalisir kerusakan alat tersebut serta mempercepat proses analisis terhadap suatu komponen atau sampel yang akan dianalisis. Daftar Pustaka Alen Y, Zulhidayati, Suharti N. 2015. Pemeriksaan Residu Pestisida Profenofos pada Selada (Lactuca sativa L.) dengan Metode Kromatografi Gas. Jurnal Sains Farmasi dan Klinis. Vol (1) No 2 : 140-149. Faricha A, Rivai M, Suwito. 2014. Sistem Identifikasi Gas Menggunakan Sensor Surface Acoustic Wave dan Metoda Kromatografi. Jurnal Teknik. Vol (3) No 2 : 157-162. Leba MAU. 2017. Buku Ajar Ekstraksi dan Real Kromatografi. Yogyakarta (ID) : Deepublish. Uriastanti O, Idzati NR, Isnaeni D, Siti F, Romawati C, Subagya D, Pratama DA. 2014. Penetapan Kadar Etanol dalam Minuman Beralkohol dengan Metode Kromatografi Gas. Kimia Instrumen. Vol (1) : 1-10. Yusiasih, Andreas, Styarini, Ridwan S. 2015. Penentuan Kandungan Residu Pestisida dalam Teh Komersial di Indonesia Menggunakan Kromatografi Gas dengan Detektor Penangkap Elektron. Jurnal Standardisasi. Vol (17) No 1 : 59-66.