Chem-Is-Try.Org | Situs Kimia Indonesia |

Posted: 07 Mar 2011 09:51 PM PST

Fasa diam untuk kromatografi gas padat (GSC)

Kromatografi gas padat (GSC) tidak digunakan secara ekstensif sebagai teknik pemisahan dengan beberapa alasan yaitu :

Adsorpsi isoterm dalam GSC sering non-linear. Ini akan menghasilkan efek merugikan dilihat dari retensi waktu recovery sampel yang berubah-ubah dan puncak yang tidak simetris.
Area permukaan besar mengakibatkan waktu retensi yang lebih lama . Mengoperasikan kolom pada temperatur yang lebih tinggi untuk mengurangi waktu retensi akan mengakibatkan aktivitas katalis adsorben.
Adsorben lebih sulit distandarisasi dan disiapkan daripada fase cair.

GSC mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan GLC dan hal ini yang membuat GSC digunakan di beberapa bidang

Umumnya adsorben lebih stabil pada rentang temperatur yang lebih lebar
Adsorben tidak mudah diserang oleh oksigen.
Tidak terdapat kolom yang rusak sehingga dapat menggunakan detektor dengan sensitivitas tinggi.
Selektivitas GSC biasanya lebih besar daripada GLC untuk pemisahan geometrik dan isomer isotopik.
GSC juga sesuai untuk pemisahan gas-gas inorganik dan hidrokarbon dengan berat molekul rendah dimana biasanya GLC menunjukkan selektivitas kecil.

Adsorben utama yang digunakan dalam GSC sebagai fase diam adalah silika, alumina, karbon grafit dan penyaring molekular.

Adsorben Fase Diam
(a) Karbon

Bentuk yang paling sederhana diperoleh dari kelapa atau arang aktif yang tersedia dalam ukuran 80-1 mesh. Bahan ini masih terkontaminasi oleh elemen lain, konsistensi kecil dalam ukuran pori-pori dan jumlah sisi aktif. Biasanya tampak puncak berekor namun bahan ini murah. Kini telah ada dua macam adsorben karbon baru yaitu "Carbosieve dan Carbopack"

Carbosieve Merupakan karbon hitam aktif tinggi yang lebih homogen ukuran partikel daripada karbon aktif dan tidak tampak jelas puncak berekor. Memisahkan gas-gas permanen O₂, N₂, CO, CH₄, dan CO₂.

Carbopack Merupakan karbon grafit. Diperoleh dengan cara melewatkan metan pada karbon hitam pada 3000⁰C. Film carbon grafit dilapisi hingga menjadi partikel karbon padat. Senyawa akan mudah teradsorbsi atau desorbsi dari film. Dapat memisahkan senyawa polar tinggi seperti SO₂, CO dan H₂S dan senyawa dengan berat molekul cukup tinggi hingga C₁₀ alkohol normal.

(b) Silika

Gel silika
Silika berpori (spherosil, Porasil) dengan ukuran pori-pori dan area permukaan berbeda.

Sifat adsorpsi silika bergantung pada preparasinya. Gel silika menyerap air dengan kuat dan hasil kromatografinya dipengaruhi oleh jumlah air teradsorbsi. Diaktivasikan lebih dahulu dengan menggunakan gas pembawa yang dipanaskan pada 150⁰ C. Hasil yang dicapai berubah sesuai dengan jumlah air yang teradsorbsi.

(c) Alumina

Merupakan senyawa yang kering sekali dan sangat aktif serta memberikan volume retensi yang tinggi. Polaritas diukur oleh retensi etena relatif terhadap etana dan propana. Ini akan mencapai minimum bila kandungan air dari alumina sesuai dengan pemenuhan monolayer ( 2% W/W). Deaktivasi dengan 2% silikon atau air dapat memisahkan alkana C1-C4,alkena, asetilen dan pentana. Permukaan dapat dimodifikasi dengan gugus garam I dan II yaitu LiCl (5-20%).

Garam-garam ini akan :

menurunkan area permukaan 20 plat / cm
mempercepat komponen-komponen yang di elusi
dengan waktu retensi rendah maka material dengan berat molekul tinggi dapat dipisahkan.
dapat berinteraksi secara kimia dengan komponen-komponen.

(d) Penyaring Molekular

Penyaring molekular adalah nama umum yang diberikan untuk zeolit buatan yang merupakan aluminosilikat dari natrium, kalium dan kalsium. Bahan tersebut terdiri dari jaringan regular silikat dengan diameter pori d yang besarnya kurang atau sama dengan molekul bahan terlarut. Oleh karena itu silikat betindak sebagai penyaring. Penyaring molekular lebih mudah dikemas, tahan lama dan memiliki high batch uniformity. Penyaring molekular yang digunakan dalam kromatografi gas adalah 4A, 5A 10X dan 13X dengan pengaturan jarak masing-masing 4A, untuk 4A dan 5A serta 10A untuk 13X.

Struktur yang representatif 4A adalah :

Na₁₂ (AlO₂) (SiO₂) ₁₂. 27H₂O.

Air dan CO₂ secara jelas teradsorbsi dan memberi efek nyata pada waktu retensi. Zeolit harus dibakar pada (300-500)⁰C selama 4-5 jam.

Kolom dapat dikondisikan dengan menjalankan gas kering pada (300-400)⁰C selama 2 jam.

Gambar 18.11. Pemisahan campuran oksigen – nitrogen pada penyaring molekuler 5A dan 13X

Sebagai hasil dari kemampuannya untuk mengadsorpsi O₂, N₂, CO₂ dan air, zeolit digunakan dalam pengeringan dan pemurnian gas-gas. Biasanya dipakai dalam GC untuk memurnikan gas pembawa. Dengan menggunakan 5A pemisahan H₂, O₂, N₂, CO, C₂, H₆, dan CO₂ dapat tercapai dengan baik.

Butiran Polimer Berpori

Rangkaian butiran polimer hidrokarbon aromatik microporous telah dipasarkan dengan nama Porapak, Polypak, {hasepak, Chromosorb 102 dan telah diaplikasikan secara ekstensif pada Kromatografi Gas Padat. Karakteristik senyawa ini :

Kemasan butiran dengan area permukaan dan secara fisik memiliki struktur yang kuat.
bermacam-macam ukuran mesh dan tingkat polaritas
Dapat dicapai hingga 250⁰C

Bahan ini memerlukan kondisi awal untuk memindahkan polimer dengan berat molekul rendah. Tidak akan terjadi coloumn bleed yang dapat mempengaruhi dasar kromatogram sampai terjadi kerusakan komposisi. Puncak berekor minimal ditemukan untuk senyawa polar dan non-polar. Air adalah komponen lain pada kolom polimer.

Butiran polimer berpori telah diaplikasikan dalam analisa senyawa violatil anorganik dan organik terutama untuk sampel dengan bentuk puncak yang lemah dengan menggunakan kolom kemasan dengan lapisan diatomik khususnya air, asam formaldehida karboksilat dan gas-gas anorganik. Belum banyak diketahui mekanisme retensi, beberapa pendapat menyatakan bahwa pada temperatur rendah bahan terlarut tertahan oleh absorbsi, sedangkan pad temperatur tinggi polimer berperilaku seperti umumnya cairan. Pada Tabel 12.2 merupakan daftar macam polimer yang digunakan dalam kromatografi gas dan berbagai penggunaannya.

Tenax-GC adalah polimer berpori yang unik dan memeiliki stabilitas termal yang tinggi serta memungkinkan dioperasikan secara isoterm pada 375⁰C dan 400⁰C pada pemisahan temperatur terprogram. Tenax-GC adalah polimer linear dari p -256-diphenyl-phenylene-oksida.