Kromatografi

Kata kromatogrfi berasal dari bahasa Greek yaitu Chromato dan grafe yaitu penulisan dengan warna (writing with colors). Penemu pertama adl kimiawan Rusia Mikhail Tswett (1903) : memisahkan pigmen hijau daun dengan CaCO3, menamakan proses ini kromatografi. Izmailov dan Shraiber (1938) : memperkenalkan kromatografi lapis tipis (KLT). Tsielius (1940): mengembangkan analisis penyerapan (adsorpsi) dan elektroforesis dan memperoleh nobel pada 1948.

Martin dan Synge (1941): pertama kali mempresentasikan model yang menggambarkan efisiensi kolom, mengembangkan kromatografi cair-cair., mendapat hadiah nobel th 1952. Consden, Gordon dan Martin (1944): mengembangkan kromatografi kertas. Cremer (1951): memperkenalkan kromatografi gas-padat. Martin dan James (1952): memperkenalkan kromatografi gas-cair. Golay (1957): mengembangkan kolom tubular terbuka’ Stahl (1958): mengembangkan lagi KLT. Giddings (1965): mengembangkan teori kromatografi. Huber dan Hulsman (1967): memperkenalkan kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT).

Prinsip: kromatografi merupakan cara pemisahan yang mendasarkan pada partisi cuplikan antara fase bergerak (mobile phase) dan fase diam (stationary phase). Fase bergerak dapat berupa gas atau cairan Fase diam dapat berupa cairan atau padatan Definisi: kromatografi adalah suatu proses migrasi diferensial, komponen2 cuplikan ditahan secara selektif oleh fase diam. Berdasarkan fase bergerak kromatografi dpt dibagi menjadi 2 bagian utama yaitu: -fase bergerak gas  kromatografi gas (GC) -fase bergerak cair kromatografi cairan (LC)

Kromatografi cairan (LC) Fase bergerak gas Fase bergerak cairan Kromatografi gas (GC) Kromatografi cairan (LC) Selanjutnya pembagian berdasarkan fase diam Fase diam cairan, krom.cairan-gas (GLC) diadiamdiam Fase diam cairan, krom.cairan-cairan (LLC), contoh kromat.kertas Fase diam padatan, krom.padatan-cairan (LSC), contoh KLT Fase diam padatan, krom.padatan-gas (GSC) Gel filtration Krom.penukar ion Krom. eksklusi Gel permeation

Migrasi dan retensi solut Kecepatan migrasi solut melalui fase diam ditentukan oleh perbandingan distribusi (D), D ditentukan oleh afinitas relatif solut pada kedua fase (fase diam dan fase bergerak). Definisi D adalah perbandingan konsentrasi solut dalam fase diam (Cs) dan dalam fase gerak (Cm). D = Cs/Cm Makin besar Dmigrasi solut makin lambat Makin kecil D  migrasi solut makin cepat Jika perbedaan D cukup besar, maka campuran solut akan mudah dan cepat dipisahkan

Pemisahan pada kolom (kromatografi cair dan kromatografi gas Pemisahan dalam kolom, dicirikan dgn waktu retensi (tR) dan faktor retensi (k’) yang berbanding lurus dengan D. Waktu retensi: lamanya waktu yang dibutuhkan solut untuk melewati kolom. Waktu retensi dan faktor retensi dihubungkan dalam persamaan: tR = tM (1 + k’) tM kadang ditutlis t0 dikenal sebagai waktu mati, wkt yang dibutuhkan oleh solut yang tidak tertahan untuk melewati kolom

Solut yang tdk tertahan akan bermigrasi dengan kecepatan yang sama dengan fase gerak, perbandingan distribusi (D) dan faktor retensinya 0, jadi tR = tM Solut yang memp. Nilai D dan k’ > 0 akan tertahan secara proporsional dan mempunyai waktu retensi > tM , Jika k’ = 1,  tR = 2 tM jika k’ = 2  tR = 3 tM dst Kondisi kromatografi diatur shg k’ < 20, untuk menghindari waktu retensi yang terlalu panjang Nilai k’ dapat dihitung dengan persamaan tR = tM (1 + k’)  k’ = (tR - tM )/tM

VR = Vm+D Vs pers. Fundamental pada krom kolom Dalam kromatografi ukuran eksklusi, solut dikarakterisasi dengan volume retensi (VR) , yaitu volume fase gerak yang dibutuhkan untuk mengelusi solut dari kolom. Waktu retensi berbanding langsung dengan volume retensi pada kecepatan alir yang konstan, sehingga tR = tM (1+k’) menjadi VR = Vm (1+k’), nilai k’ dapat diganti dengan k’ = D (VS/VM) maka VR = Vm (1+k’) menjadi VR = Vm (1+D VS/VM) VR = Vm+D Vs pers. Fundamental pada krom kolom VS dan VM adalah vol fase diam dan fase gerak dalam kolom

A; jarak yang ditempuh solut B: jarak yang ditempuh fase gerak Pemisahan pada kromatografi planar (kromatografi kertas dan kromatografi lapis tipis) Solut dikarakterisasi dengan jarak migrasi solut dengan jarak ujung fase geraknya. Faktor retardasi solut didefinisikan sebagai : Rf = 1/(1+k’) Rf = A/B A; jarak yang ditempuh solut B: jarak yang ditempuh fase gerak B A

Rf = jarak yg ditempuh solut/jarak yg ditempuh fase gerak Nilai Rf dihitung dengan menggunakan persamaan: Rf = jarak yg ditempuh solut/jarak yg ditempuh fase gerak Nilai maks Rf = 1, ketika solut mempunyai nilai perbandingan distribusi (D) dan faktor retensi k’ =0 --> solut bermigrasi dengan kecepatan yang sama dengan fase gerak. Nilai min Rf =0  solut tertahan pd posisi awal dipermukaan fase diam.

Proses sorpsi Sorpsi: adl perpindahan solut dari fase gerak ke fase diam. Desorpsi: perpindahan solut dari fase diam ke fase gerak. Sorpsi dan desorpsi terjadi terus menerus selama pemisahan kromatografi, sistem kromatografi berada dalam kesetimbangan dinamis.

Mekanisme sorpsi ADSORPSI PARTISI PERTUKARAN ION EKSKLUSI

1. Adsorpsi Penyerapan pada pemukaan, melibatkan interaksi elektrostatik: ikatan hidrogen, penarikan dipol-dipol, penarikan yang diinduksi oleh dipol. Solut bersaing dengan fase gerak untuk berikatan dengan sisi polar pd permukaan adsorben. Adsorben yang sering digunakan dan kepolarannya: alumina > karbon aktif > silika gel >Magnesium silikat > Selulosa > resin polimer (stiren, difenil bensen) Silika gel paling sering digunakan, permukaan silika gel terdiri atas gugus Si-O-Si dan gugus silanol (Si-OH), gugus silanol bersifat sedikit asm dan polar, mampu membentuk ikatan hidrogen dengan solut yang agak polar sampai sangat polar. Air dpt mendeaktifkan silika gel karena menutup sisi aktif silikagel, hrs diaktifkan dengan pmanasan 105o. . Tdk reprodusibel, spy reprodusibel suhu dan kelembaban hrs dijaga.

Semakin polar solut semakin kuat tertahan dalam silikagel, untuk mengelusinya membutuhkan fase gerak yang cukup polar. Urutan polaritas solut organik: alkana< alkena < aromatis < eter < ester < keton dan aldehid < tiol < amin dan amida < alkohol < fenol < asam-asam organik. Adsorpsi solut oleh fase diam atau oleh adsorben tergantung pada: struktur kimia solut atau adanya gugus aktif yang berinteraksi dengan adsorben Ukuran partikel adsorben, ukuran partikel < luas permukaan semakin > , interaksi dengan solut semakin banyak Kelarutan solut dalam fase gerak, makin mudah larut dlm fase gerak  makin mudah lepas dari fase diam.

2. Partisi Analog dengan ekstraksi pelarut Fase diam cair diikatkan pada padatan yang lembam (inert), kemungkinan terjadi adsorpsi Dalam partisi murni solut akan terdistribusi kedalam fase gerak dan fase diam sesuai dengan kelarutannya, hal ini hanya mungkin pada kromatografi gas - cair

3. Pertukaran ion Solut ion dalam fase gerak dpt bertukar dengan ion yang bermuatan sama yang terikat secara kimiawi pada fase diam. Fase diam dapat berupa padatan polimer yg permeabel, mis. Resin organik yg tdk larut, atau silika yg dimodifikasi secara kimia. Fase diam mengandung gugus bermuatan tetap dan ion lawan yg mobil. Proses pertukaran ion terjadi sbb: Pertukaran anion: X- + R+Y-  Y- + R+X- Pertukaran kation: X+ + R+Y-  R+ + X+Y- R : resin atau silika polimer X : solut anion dan kation Pemisahan pertukaran ion sederhana didasarkan pada perbedaan kekuatan interaksi ion terlarut dengan resin. Interaksi lemah  keluar lebih dahulu Interaksi kuat  keluar belakangan

4. Eksklusi Tidak ada interaksi spesifik solut dengan fase diam. Didasarkan pada ukuran molekul zat padat pengepak (fase diam) Pengepak: gel dengan permukaan berlubang lubang sangat kecil, inert. Fase gerak cairan Dipengaruhi oleh perbedaan bentuk struktur dan molekul

Berdasarkan mekanisme pemisahan, kromatografi dibedakan atas: Kromatafografi adsorbsi Kromatografi partisi Kromatografi pasangan ion Kromatografi pertukaran ion Kromatografi eksklusi ukuran Kromatografi afinitas

Klasifikasi tehnik kromatografi