Kromatografi gas (GC), juga kadang-kadang dikenal sebagai kromatografi gas-cair, (GLC), adalah teknik pemisahan campuran menjadi komponen dengan proses yang bergantung pada redistribusi komponen antara fase diam atau bahan pendukung dalam bentuk cair, padat atau kombinasi keduanya dan fase gerak gas. Mekanisme ini berlaku untuk zat atau turunannya diuapkan di bawah suhu yang digunakan.
Cara Kerja Kromatografi Gas
Cara kerja kromatografi gas didasarkan pada mekanisme adsorpsi, distribusi massa atau pengecualian ukuran. Pemisahan kromatografi gas selalu dilakukan dalam kolom, yang biasanya “dikemas” atau “kapiler”.
Dalam kromatografi gas, komponen sampel dilarutkan dalam pelarut dan diuapkan untuk memisahkan analit dengan mendistribusikan sampel di antara dua fase: fase diam dan fase gerak. Fase gerak adalah gas inert (tidak bereaksi) kimiawi yang berfungsi untuk membawa molekul analit melalui kolom yang dipanaskan. Kromatografi gas adalah salah satu bentuk kromatografi yang tidak menggunakan fase gerak untuk berinteraksi dengan analit. Fase diam dapat berupa adsorban padat, disebut kromatografi padat-gas (GSC), atau cairan pada penyangga lembam, disebut kromatografi cair-gas (GLC).
Kolom kapiler umumnya memberikan resolusi yang jauh lebih unggul dan meskipun semakin mahal menjadi semakin mahal digunakan, terutama untuk campuran kompleks. Kedua jenis kolom ini terbuat dari bahan non-adsorben dan bahan kimia inert.
Baja tahan karat dan kaca adalah bahan biasa untuk kolom yang dikemas dan kuarsa atau silika leburan untuk kolom kapiler.
Kromatografi gas didasarkan pada kesetimbangan partisi analit antara fase diam cair padat atau kental (sering kali bahan berbasis silikon cair) dan gas bergerak (paling sering helium).
Fase diam melekat pada bagian dalam kaca berdiameter kecil (biasanya diameter dalam 0,53 – 0,18mm) atau tabung silika leburan (kolom kapiler) atau matriks padat di dalam tabung logam yang lebih besar (kolom yang dikemas). Ini banyak digunakan dalam kimia analitik; meskipun suhu tinggi yang digunakan dalam GC membuatnya tidak sesuai untuk biopolimer atau protein dengan berat molekul tinggi (panas mengubah sifatnya), yang sering ditemui dalam biokimia, sangat cocok untuk digunakan dalam petrokimia, pemantauan dan perbaikan lingkungan, dan industri bidang kimia. Ini juga digunakan secara luas dalam penelitian kimia.
Sejarah Kromatografi Gas
Pada awal tahun 1900-an, Gas chromatography (GC) ditemukan oleh Mikhail Semenovich Tsvett sebagai teknik pemisahan untuk memisahkan senyawa. Dalam kimia organik, kromatografi kolom padat-cair sering digunakan untuk memisahkan senyawa organik dalam larutan. Di antara berbagai jenis kromatografi gas, kromatografi gas-cair adalah metode yang paling umum digunakan untuk memisahkan senyawa organik. Kombinasi kromatografi gas dan spektrometri massa merupakan alat yang sangat berharga dalam mengidentifikasi molekul. Kromatograf gas tipikal terdiri dari lubang injeksi, kolom, peralatan kontrol aliran gas pembawa, oven dan pemanas untuk menjaga suhu lubang injeksi dan kolom, perekam bagan integrator, dan detektor.
Bagian-bagian Kromatografi Gas
Injeksi Sampel
Port sampel diperlukan untuk memasukkan sampel di kepala kolom. Teknik injeksi modern sering menggunakan penggunaan port sampel yang dipanaskan di mana sampel dapat diinjeksikan dan diuapkan dengan cara yang hampir bersamaan. Mikrosyringe yang dikalibrasi digunakan untuk mengirimkan volume sampel dalam kisaran beberapa mikroliter melalui septum karet dan ke dalam ruang penguapan. Sebagian besar pemisahan hanya memerlukan sebagian kecil dari volume sampel awal dan pemisah sampel digunakan untuk mengarahkan sampel berlebih ke limbah. Kromatograf gas komersial sering memungkinkan injeksi split dan splitless ketika bergantian antara kolom yang dikemas dan kolom kapiler. Ruang penguapan biasanya dipanaskan 50 ° C di atas titik didih terendah sampel dan kemudian dicampur dengan gas pembawa untuk mengangkut sampel ke dalam kolom.
Gas Pembawa
Gas pembawa memainkan peran penting, dan bervariasi dalam GC yang digunakan. Gas pembawa harus kering, bebas oksigen dan fase gerak inert kimiawi yang digunakan dalam kromatografi gas. Helium paling umum digunakan karena lebih aman daripada, tetapi efisiensi hidrogennya sebanding, memiliki kisaran laju aliran yang lebih besar dan kompatibel dengan banyak detektor. Nitrogen, argon, dan hidrogen juga digunakan tergantung pada kinerja yang diinginkan dan detektor yang digunakan. Hidrogen dan helium, yang umumnya digunakan pada sebagian besar detektor tradisional seperti Flame Ionization (FID), konduktivitas termal (TCD), dan Penangkap elektron (ECD), memberikan waktu analisis yang lebih singkat dan suhu elusi yang lebih rendah dari sampel karena laju aliran yang lebih tinggi dan berat molekul rendah. Misalnya, hidrogen atau helium sebagai gas pembawa memberikan sensitivitas tertinggi dengan TCD karena perbedaan konduktivitas termal antara uap organik dan hidrogen / helium lebih besar daripada gas pembawa lainnya. Detektor lain seperti spektroskopi massa, menggunakan nitrogen atau argon yang memiliki keunggulan jauh lebih baik daripada hidrogen atau helium karena bobot molekulnya yang lebih tinggi, yang meningkatkan efisiensi pompa vakum.
Semua gas pembawa tersedia dalam tangki bertekanan dan regulator tekanan, pengukur dan pengukur aliran digunakan untuk mengontrol laju aliran gas dengan cermat. Sebagian besar pasokan gas yang digunakan harus berada di antara kisaran kemurnian 99,995% – 99,9995% dan mengandung kadar oksigen dan total hidrokarbon yang rendah (<0,5 ppm) di dalam tangki. Sistem gas pembawa berisi saringan molekuler untuk menghilangkan air dan kotoran lainnya. Perangkap adalah pilihan lain untuk menjaga sistem tetap murni dan optimal serta sensitif dan menghilangkan jejak air dan kontaminan lainnya. Regulasi tekanan dua tahap diperlukan untuk meminimalkan lonjakan tekanan dan untuk memantau laju aliran gas. Untuk memantau laju aliran gas, diperlukan juga pengatur aliran atau tekanan ke tangki dan saluran masuk gas kromatograf. Ini berlaku jenis gas yang berbeda akan menggunakan jenis regulator yang berbeda. Gas pembawa dipanaskan terlebih dahulu dan disaring dengan saringan molekuler untuk menghilangkan kotoran dan air sebelum dimasukkan ke ruang penguapan. Gas pembawa biasanya diperlukan dalam sistem GC untuk mengalir melalui injektor dan mendorong komponen gas sampel ke kolom GC, yang mengarah ke detektor (lihat lebih detail di bagian detektor).
Oven Kolom
Oven termostat berfungsi untuk mengontrol suhu kolom dalam beberapa persepuluh derajat untuk melakukan pekerjaan yang tepat. Oven dapat dioperasikan dengan dua cara: pemrograman isotermal atau pemrograman suhu. Dalam pemrograman isotermal, suhu kolom dipertahankan konstan selama seluruh pemisahan. Suhu kolom optimal untuk operasi isotermal adalah sekitar titik tengah rentang didih sampel. Namun, pemrograman isotermal bekerja paling baik hanya jika rentang titik didih sampel sempit. Jika suhu kolom isotermal rendah digunakan dengan rentang titik didih lebar, fraksi didih rendah teratasi dengan baik tetapi fraksi didih tinggi lambat terelusi dengan pelebaran pita ekstensif. Jika suhu dinaikkan mendekati titik didih dari komponen didih yang lebih tinggi, komponen didih yang lebih tinggi terelusi sebagai puncak tajam tetapi komponen didih yang lebih rendah terelusi begitu cepat tidak ada pemisahan.
Dalam metode pemrograman suhu, suhu kolom dinaikkan secara kontinu atau bertahap seiring dengan berlangsungnya pemisahan. Metode ini sangat cocok untuk memisahkan campuran dengan kisaran titik didih yang luas. Analisis dimulai pada suhu rendah untuk menyelesaikan komponen titik didih rendah dan meningkat selama pemisahan untuk menyelesaikan komponen sampel yang kurang mudah menguap dan didih tinggi. Tingkat 5-7 ° C / menit adalah tipikal untuk pemisahan pemrograman suhu.
Detektor
Istilah oven berfungsi untuk mengontrol suhu kolom dalam beberapa persepuluh derajat untuk melakukan pekerjaan yang tepat. Oven dapat dioperasikan dengan dua cara: pemrograman isotermal atau pemrograman suhu. Dalam pemrograman, suhu kolom konstan selama seluruh pemisahan. Suhu kolom optimal untuk operasi isotermal adalah sekitar titik tengah rentang didih sampel. Namun, pemrograman isotermal bekerja paling baik hanya jika rentang titik didih sampel sempit. Jika suhu kolom isotermal rendah digunakan dengan rentang titik didih lebar, fraksi didih rendah teratasi dengan baik tetapi fraksi didih tinggi lambat terelusi dengan pelebaran pita luas. Jika suhu dinaikkan titik didih dari komponen didih yang lebih tinggi, komponen didih yang lebih tinggi terelusi sebagai puncak tetapi komponen didih yang lebih rendah terelusi begitu cepat tidak ada pemisahan.
Dalam metode pemrograman suhu, suhu kolom dinaikkan secara kontinu atau bertahap dengan berjalannya pemisahan. Metode ini sangat cocok untuk menyimpan campuran dengan kisaran titik didih yang luas. Analisis dimulai pada suhu rendah untuk menyelesaikan komponen titik didih rendah dan meningkat selama penyelesaian untuk menyelesaikan komponen sampel yang kurang mudah menguap dan didih tinggi. Tingkat 5-7 ° C / menit adalah tipikal untuk pemisahan pemograman suhu.
Detektor-detektor Kromatografi Gas antara lain:
- Spektroskopi Masa
- Flame Ionization
- Thermal Conductivity
- Electron Capture
- Atomic Emission
- Chemiluminescence
- Photoionization
Aplikasi Kromatografi Gas
Kromatografi gas adalah metode pemisahan fisik di mana campuran yang mudah menguap dipisahkan. Ini dapat digunakan di berbagai bidang seperti farmasi, kosmetik dan bahkan racun lingkungan. Karena sampel harus mudah menguap, pernapasan manusia, darah, air liur, dan sekresi lain yang mengandung volatil organik dalam jumlah besar dapat dengan mudah dianalisis menggunakan GC. Mengetahui jumlah senyawa dalam sampel memberikan keuntungan besar dalam mempelajari efek kesehatan manusia dan lingkungan juga.
Sampel udara dapat dianalisis menggunakan GC. Seringkali, unit kontrol kualitas udara menggunakan GC yang digabungkan dengan FID untuk menentukan komponen sampel udara yang diberikan. Walaupun detektor lain juga berguna, FID adalah yang paling tepat karena sensitivitas dan resolusinya dan juga karena dapat mendeteksi molekul yang sangat kecil juga.
GC / MS juga merupakan metode berguna lainnya yang dapat menentukan komponen campuran yang diberikan menggunakan waktu retensi dan kelimpahan sampel. Metode ini diterapkan pada banyak aplikasi farmasi seperti mengidentifikasi jumlah bahan kimia dalam obat. Selain itu, produsen kosmetik juga menggunakan metode ini untuk mengukur secara efektif berapa banyak bahan kimia yang digunakan untuk produk mereka.
Semoga Bermanfaat
Salam
M. Fithrul Mubarok, M.Farm.,Apt
