Download - LTM 1 PBL 3 - Penghitungan Pada GC
LTM 1 KIMIA ANALITIK PBL 3
Nama : Fitriani Meizvira
NPM/Kelompok : 1406565493 / 2
Topik Materi : Volumetri
Outline : -Resolusi kolom
: -Piringan rata-rata
: -Tinggi piringan
: -Waktu elusi
Pembahasan
Pada metode analisis kromatografi gas, akan dilakukan beberapa perhitungan matematis terkait
dengan hasil analisis ataupun instrumentasi. Salah satu data penting yang dibutuhkan dalam
proses penghitungan ini adalah waktu retensi/time retention, dilambangkan dengan tR.
Waktu retensi adalah waktu yang diperlukan sejak sampel masuk dalam fasa yang mengalir
sampai tercatat keberadaannya oleh kromatogram dalam bentuk puncak grafik. Lama waktu
retensi bervariasi dari fraksi yang sangat kecil hingga 20 menit, meskipun ada kemungkinan
bahwa waktu retensi bisa lebih dari 20 menit.
Gambar 1. Retension Time. Sumber: Analytical Chemistry for Technician, 3rd Edition
Ada parameter lain yang digunakan sebagai faktor koreksi dari waktu retensi, yang biasa disebut
adjusted retention time dan dilambangkan dengan t’R, yang merupakan perbedaan antara waktu
retensi dari komponen yang akan dianalisis dengan substansi yang tidak diharapkan. Pada GC,
biasanya substansi ini berupa udara. Dengan faktor koreksi ini, kita bisa mengukur lama waktu
campuran dalam fasa stasioner dengan lebih tepat.
Informasi mengenai waktu retensi ini berguna untuk analisis kualitatif.
a. Resolusi Kolom
Resolusi kolom, atau biasa disebut resolusi saja, adalah selisih dari waktu retensi dari dua puncak
yang berdekatan dibagi dengan lebar rata-rata dari kedua puncak.
R = resolusi
tR = waktu resolusi (untuk puncak A ataupun B)
WB = lebar dasar puncak (untuk puncak A ataupun B)
Nilai R ≥ 1,5 menandakan proses separasi yang baik.
Contoh Soal:
Dua buah puncak kromatografi menunjukkan waktu retensi 1,3 menit dan 2,5 menit. Lebar dasar
puncak pertama adalah 0,25 menit, dan lebar dasar puncak kedua adalah 0,29 menit. Berapakah
resolusi kolomnya?
Gambar 2. Adjusted Retention Time. Sumber: Analytical Chemistry for Technician, 3rd Edition
Jawab: R = 2,5−1,3
0,25+0,292
=4,44
b. Piringan Rata-Rata
Pada kromatografi gas, ada istilah theoretical plates. Tiap ‘piringan’ adalah satu proses ekstraksi
dari injektor hingga detektor. Menghitung banyak piringan dapat dilakukan dari kromatogram
dengan menggunakan salah satu puncak yang ada.
N = number of theoretical plates
tR = waktu retensi
WB = lebar dasar puncak
c. Tinggi Piringan
Tinggi piringan (H) adalah panjang kolum untuk satu piringan atau satu tahap kesetimbangan.
Semakin kecil nilainya, semakin efisien kolomnya. Semakin banyak piringan yang ada dalam
kolom pun akan menciptakan resolusi yang lebih baik. Tinggi piringan dapat dihitung dari
pembagian panjang kolom dengan banyaknya piringan.
Selain empat parameter di atas, ada pula parameter selektivitas pada GC. Selektivitas adalah
perbandingan nilai waktu retensi suatu komponen dengan komponen lainnya, dan dilambangkan
dengan α.
Contoh Soal
Anda mengetahui suatu campuran yang mengandung metil propionat dan metil n-butirat
dianalisis dengan GC dengan data sbb:
Dari 5 μL larutan standar metil propionat dan metil n-butirat masing-masing
menunjukkan puncak pada 3,4 dan 8,2 menit.
Sebanyak 5 μL dari campuran sampel standar menghasilkan data sebagai berikut:
No Hexachlorobenzene (mL) Pentachlorobenzene (mL) Tinggi puncak
hexachlorobenzene
(mm)
1 0.1 1.9 3.75
2 0.2 1.8 7.50
3 0.3 1.7 11.25
4 0.4 1.6 15
5 0.5 1.5 18.75
Tinggi puncak berdasarkan presentase volume metil propionat masing-masing.
Dengan cara yang sama seperti sampel standar, dari hasil injeksi 5 μL sampel yang tidak
diketahui teramati adanya puncak puncak pada 3,4 menit dengan tinggi senilai 12,5 mm.
Pada salah satu campuran standar metil propionat dan metil n-butirat yang digunakan
menunjukkan data sebagai berikut: lebar dasar puncak pada metil propionat dan metil n-
butirat berturut-turut adalah 1,45 menit dan 3,65 menit.
Bagaimana Anda menentukan:
1. Kandungan senyawa metil propionat dalam sampel tersebut
Jawab :
Pada data diatas, kromatogram dari larutan standar diplot menjadi sebuah grafik. Hal ini
dikarenakan terdapat persamaan yang menghubungkan antara konsentrasi suatu analit dalam
suatu campuran tertentu dengan tinggi atau luas area puncak analit. Persamaan ini berupa
persamaan garis lurus yang tertera pada persamaan (1).
Y = m x + b
Tinggi puncak persen metil propionat
5 10 15 20 2502468
101214161820
3.75
7.5
11.25
15
18.75
Grafik Kandungan Hexachlorobenzene dengan Tinggi Puncak
Konsentrasi metil butirat dalam sampel standar (%)
Ting
gi P
unca
k M
etil B
utira
t (m
m)
Melalui perhitungan, persamaan garis lurus menjadi:
y=bx+a
y=0,75 x
Pada saat waktu retensi sebesar 3,4 menit diperoleh tinggi puncak 12,5 mm. Sehingga, nilai
ini dapat dimasukkan ke dalam persamaan. Tinggi puncak digunakan sebagai y.
12,5=0,75 x
x=16,67 %
Didapatkan nilai x atau nilai konsentrasi metil butirat dalam larutan standar sebesar 16,67%.
Diketahui bahwa larutan standar memiliki volume 5 μL. Sehingga, volume metil butirat dalam
sampel ialah:
V=16,67 %×5 μL
¿0,83 μL
¿8,3 ×10−7 L
Jadi, konsentrasi senyawa metil butirat dalam sampel air minum ialah sebesar 16,67% atau
memiliki volume 8,3 ×10−7 L dari 5 μL larutan sampel.
2. Resolusi kolom (Rs) [tanpa satuan]
Jawab:
R=2[ (tR )B−(tR )A ]
W B+W A
Pada kasus diatas, diketahui data sebagai berikut:
Waktu retensi larutan standar metil propionat, (tR )A = 3,4 menit
Waktu retensi larutan standar metil butirat,(tR )B = 8,2 menit
Lebar dasar puncak metil propionat, W A = 1,45 menit
Lebar dasar puncak metil butirat, W B = 3,65 menit
Menggunakan persamaan (5) maka nilai resolusi dapat diketahui sebagai berikut:
R=2[ (tR )B−(tR )A ]
W B+W A
¿2 (8,2−3,4 ) menit(1,45+3,65 ) menit
¿ 9,65,1
¿1,88
3. Jumlah piringan rata-rata (N rata-rata)
Jawab :
N A=16( (tR )A
W A)
2
¿16( 3 , 41,45 )
2
¿16 ×5,49
¿87,97
Jumlah piringan yang dibutuhkan metil butirat (NB)
N B=16( (tR )BW B
)2
¿16( 8 ,23,6 5 )
2
¿16 ×5,05
¿80,75
Jumlah piringan rata-rata yang dibutuhkan ialah:
N=87,97+80,752
¿84,36
Jadi, jumlah piringan rata-rata yang dibutuhkan sebanyak 84,36 atau sekitar 85 piringan.
4. Tinggi Piringan
Asumsi panjang kolom (L) yang digunakan adalah 25 m dengan N = 85 piringan, tinggi
piringannya adalah
H= LN
H= 25 m85 piringan
H=0,29 m
Jadi, tinggi piringannya adalah 0,29 m.
5. Panjang kolom jika resolusi 1.5
Pada persamaan resolusi
R s=√N4 (α−1
α )( kB
1+k B).........................(19)
k dan α tidak berubah secara drastis dengan adanya perubahan L dan N, sehingga kita bisa
anggap k dan α akan konstan. Apabila resolusi ingin diubah, maka yang mempengaruhi
adalah akar dari jumlah piringannya, sehingga didapat persamaan
(R¿¿S )1
(R¿¿ S)2=√N 1
√N 2
¿¿
Dengan (R¿¿ S)1¿ = 1,88, (R¿¿ S)2 ¿ = 1,5 , N1 = 88 piringan, dan N2 adalah jumlah piringan
yang akan dicari. Apabila kita substitusikan akan diperoleh:
1,881,5
=√85
√N2
N2=(√85 x 1,51,88 )
2
N2=54,11≈ 55 piringan
Dengan diketahuinya jumlah piringan, kita bisa menentukan berapa panjang kolomnya bila
resolusi menjadi 1,5 dengan tinggi piringan tetap (H = 0.29 m)
N2=L2
H
L2=N2 . H
L2=55 piringan x0,29m
L2=15,95 m
Sehingga, panjang kolom bila resolusi kolom yang diharapkan 1,5 adalah 16,24 m.
6. Waktu elusi senyawa metil propionat yang diperlukan pada panjang kolom tersebut
Resolusi pada kolom yang diperpanjang adalah 1,5. Waktu elusi setelah kolom diperpanjang bisa
ditentukan dengan menggunakan resolusi kolomnya. Dari penurunan persamaan resolusi,
diperoleh hubungan antara waktu retensi dengan resolusi sebagai
(tR)B=16 R s
2 Hu ( α
α−1 )2 (1+k B)
3
(kB)2
u , α, dan k diasumsikan tidak berubah atau perubahannya sangat kecil apabila waktu retensi
dan resolusi berubah, sehingga didapatkan persamaan
(R¿¿ S)12
(R¿¿ S)22=
(tR)1
(tR)2
¿¿
(tR)2=(R¿¿S )2
2
(R¿¿S)12(tR)1¿
¿
(tR)2=(1,5)2
(1,88)2 3,4 menit
(tR)2=2,16 menit
Sehingga, pada kolom yang telah diperpanjang, waktu elusinya adalah 2,16 menit.
DAFTAR PUSTAKA
Kenkel, John. Analytical Chemistry for Technicians 3rd ed.