Memahami Cara Kerja Kromatografi

by Shara Nurrahmi
0 comment 21 views
Memahami cara kerja kromatografi

Untuk memahami cara kerja kromatografi, setiap orang harus mengetahui dengan benar apa yang dimaksud dengan kromatografi itu sendiri. Apa itu kromatografi? Kromatografi merupakan sebuah istilah yang biasa dipakai di dunia fisika. Istilah ini merujuk pada sebuah teknik yang dipakai untuk memisahkan campuran.

Pengertian Kromatografi

Sebelum memahami cara kerja kromatografi, ada baiknya untuk mempelajari arti dari kromatografi. Yang dimaksud dengan kromatografi adalah sebuah teknik pemisahan campuran yang terjadi secara fisika berdasarkan perbedaan distribusi dari komponen yang ada. Pemisahan komponen-komponen yang ada dalam suatu campuran tersebut akan dipisahkan dengan dua fase yaitu fase diam (padat atau cair) dan fase gerak (cair atau gas).

Sehingga bisa dipahami bahwa dalam teknik kromatografi terdapat dua komponen yang sangat penting yaitu komponen padat atau cair untuk fase diam dan komponen cair atau gas untuk fase gerak.

Selain itu, kromatografi juga bisa dipahami sebagai metode yang dipakai untuk memisahkan komponen yang didistribusikan dengan fase diam dan fase gerak. Kedua fase ini bisa dibilang sebagai ciri khas dari cara kerja kromatografi.

Dalam teknik pemisahan tersebut, fase diam yang terjadi dapat berupa padatan atau cairan. Yang harus diingat adalah padatan atau cairan ini dilapiskan pada padatan atau gel yang ada.

Jika fase diam yang berlangsung berupa zat padat aktif, maka teknik pemisahan tersebut disebut dengan kromatografi penyerapan (adsorption chromatography). Namun jika fase diam yang berlangsung berupa zat cair, maka teknik pemisahan tersebut dikenal dengan nama kromatografi partisi atau kromatografi pembagian (partition chromatography).

Pemisahan campuran melalui teknik kromatografi ini dapat terjadi karena adanya perbedaan kelarutan antara zat penyusun campuran yang ada. Ukuran partikel penyusun zat yang ada akan mempengaruhi kecepatan bergerak partikel penyusunnya. Dengan ukuran senyawa yang lebih kecil, maka pergerakannya pun akan menjadi lebih cepat dibandingkan dengan ukuran senyawa yang lebih besar.

Cara Kerja Kromatografi

Prinsip dasar dari kromatografi adalah perbedaan jumlah zat yang terlarut pada masing-masing komponen. Perbedaan jumlah zat ini dapat terjadi di waktu tertentu saat ada kesetimbangan antara fase diam dan fase gerak. Cara kerja kromatografi bergantung pada molekul atau senyawa yang ada.

Untuk dapat memisahkan campuran dengan teknik kromatografi, suatu molekul atau senyawa haruslah memiliki sifat yang berbeda. Perbedaan tersebut terdiri dari berbagai macam, antara lain:

  1. Perbedaan kelarutan dan pelarutnya.
  2. Sifat saling terikat antara satu sama lain dengan fase diamnya.
  3. Bersifat mudah mengalami penguapan di suhu yang berbeda.

Cara kerja kromatografi bisa dimulai dari pemisahan senyawa pada tempat tertentu. Senyawa tersebut akan ditempatkan pada sistem tertentu yang seperti kolom. Pada sistem ini ada bagian diam yang berguna untuk fase diam. Fase diam ini berupa padatan atau cairan. Setelah dipisahkan pada kolom, senyawa akan dialirkan melalui bagian fase gerak.

Ketika dialirkan, interaksi antara senyawa dengan fase diam dapat terjadi. Interaksi ini membuat proses pelarutan, absorpsi, dan penguapan dari komponen senyawa dapat terjadi. Sifat dari penyusun senyawa tersebut menjadi penentu apakah komponen berinteraksi dengan kuat atau lemah selama fase diam.

Baca :   Peran Jantung pada Sistem Peredaran Darah Makhluk Hidup

Selama interaksi tersebut senyawa harus diperhatikan karena jika semua komponen tidak bergerak dalam fase diam, maka proses kromatografi tidak bisa dilakukan. Namun jika komponen bisa bergerak, maka proses pemisahan teknik kromatografi bisa dilakukan.

Proses pemisahan yang dilakukan tersebut tergantung dari seberapa cepat komponen tersebut berinteraksi. Dengan kata lain, perbedaan kecepatan fase gerak sangat berpengaruh di dalam proses pemisahan ini.

Ketika fase gerak terjadi, perbedaan kecepatan komponen dalam bergerak harus diperhatikan. Hal ini sangat penting untuk dilakukan agar proses pemisahan dapat terus dilakukan. Di dalam teknik kromatografi, komponen-komponen akan ditahan secara selektif oleh fase diamnya. Oleh karena itu, pemilihan fase gerak harus diperhatikan dengan benar demi berhasilnya proses pemisahan yang dilakukan.

Memahami Cara Kerja Kromatografi dari Teori Pemisahan

Pada saat Anda memahami cara kerja kromatografi maka hal yang perlu diketahui adalah teorinya. Teknik pemisahan larutan dengan metode kromatografi banyak digunakan dalam bidang kimia. Banyak penemuan ilmiah yang berlandaskan pada teori ini. Penerapan kromatografi pada biokimia, kimia organik dan anorganik, kimia analisa, kimia bahan pangan dan lainnya banyak dipilih karena cara kerja kromatografi yang efektif.

Dengan perkembangan yang ada, saat ini kromatografi sudah diterapkan dengan bantuan perangkat canggih yang bisa memperluas manfaat dari kromatografi itu sendiri. Proses pemisahan yang terdapat dalam metode kromatografi memiliki 2 pendekatan. Pendekatan ini terdiri dari 2 teori yang saling mendukung. Kedua teori tersebut antara lain:

1. Teori Plate (Plate Theory)

Teori Plate diperkenalkan oleh oleh Martin dan Synge pada tahun 1941 untuk pertama kali. Munculnya teori ini merujuk pada analogi yang terjadi pada proses distilasi dan ekstraksi. Berdasarkan analogi tersebut, teori ini mengatakan bahwa pada kromatografi kolom terdapat lapisan pemisah. Lapisan-lapisan pemisah ini dikenal dengan nama theoretical plates.

Melalui pemisahan antara fase diam dan gerak yang dilakukan pada plates tersebut akan membuat analit bergerak di sepanjang kolom yang ada. Pergerakan ini dapat terjadi melalui transfer keseimbangan fase gerak yang terjadi dari satu plate ke plate berikutnya.

Sehingga bisa dikatakan bahwa kolom kromatografi adalah sebuah sistem tetap dalam keseimbangan yang ada. Sistem keseimbangan ini dimiliki oleh masing-masing spesies yang menunjukkan fase diam dan fase gerak yang tetap stabil. Dengan kestabilan yang ada, maka setiap spesies akan tetap berada dalam keseimbangan.

2. Teori Rate (Rate Theory)

Untuk pertama kalinya, teori Rate dibawa oleh J.J. van Deemter pada tahun 1956. Teori ini menjelaskan bahwa proses pemisahan yang ada dapat terjadi berdasarkan pada jumlah pemisahan keadaan dinamisnya. Untuk dapat mencapai keseimbangan pada fase diam dan geraknya, suatu zat pelarut membutuhkan waktu tertentu.

Proses yang terjadi dalam kolom tidak bisa terjadi begitu saja, tetapi masih membutuhkan lamanya waktu tertentu. Di dalam periode tertentu zat terlarut akan mengalami keseimbangan fase diam dan fase gerak yang mempengaruhi satu sama lain. Laju elusi yang ada mempengaruhi hasil analisis kromatogram pada zat. Pengaruh ini bisa dilihat puncak-puncak kromatografi yang terbentuk.

Faktor-faktor Pembentuk Pelebaran Puncak Kromatogram

Setiap bentuk atau karakter dari pelebaran puncak kromatogram dipengaruhi oleh 3 faktor. Ketiga faktor ini mempengaruhi laju elusi yang ada sehingga bisa membentuk pelebaran yang beragam. Ketiga faktor tersebut antara lain adalah sebagai berikut.

1. Difusi Eddy

Difusi ini terjadi karena adanya ketidakseragaman packing pada kromatografi kolom. Ketidakseragaman ini meliputi perbedaan bentuk, ukuran partikel, cara pengisian kolom, dan diameter dari kolom yang ada. Akibat dari perbedaan ini adalah jalan yang dilalui kolom berbeda sehingga waktu keluarnya molekul dari kolom pun juga berbeda.

Baca :   Mengenal Kartografi, Ilmu dan Seni Membuat Peta

Perbedaan waktu tersebut akan mengakibatkan pelebaran puncak pada kolom. Agar efek pelebaran ini dapat diperkecil, maka pemakaian partikel kecil dengan ukuran yang sama dibutuhkan. Selain itu, partikel kecil yang dipilih juga harus mampu menghindari penurunan tekanan terlalu tinggi dan juga memastikan ukuran sama tanpa memecahkan partikel-partikel yang ada.

2. Difusi Longitudinal

Difusi ini terjadi karena adanya kecenderungan zat terlarut untuk berdifusi. Molekul zat terlarut akan cenderung melakukan difusi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Dari difusi ini, maka molekul akan menyebar ke belakang dan depan saat melintasi kolom yang ada. Proses difusi dan laju alir yang ada akan mempengaruhi derajat pelebaran puncak.

3. Transfer Massa

Proses transfer massa dapat terjadi berdasarkan partisi zat terlarut dan koefisien difusi yang dimilikinya. Transfer massa ini dibagi menjadi 2, yaitu transfer massa fase gerak dan transfer massa fase gerak tetap atau stagnan. Kedua jenis transfer ini dapat mempengaruhi pelebaran puncak kromatogram dalam cara kerja kromatografi.

Jika solut tidak bergerak melalui kolom pada masa transfer, maka akan membutuhkan waktu lebih lama di dalam kolom. Sebaliknya, solut yang melewati kolom akan membutuhkan waktu yang lebih singkat di dalam kolom. Transfer massa fase gerak ini akan membentuk pelebaran puncak kromatogram. Hal ini bisa terjadi karena adanya  perbedaan profil alir pada kanal atau diantara partikel pendukung pada kolom.

Sedangkan pada transfer massa fase gerak tetap (stagnant), pelebaran puncak yang terjadi disebabkan oleh adanya  perbedaan laju difusi dari molekul solut antara fase gerak diluar pori pada fase diam dengan fase gerak di dalam pori pada fase diam. Derajat pelebaran puncak ini dipengaruhi oleh ukuran, bentuk dan struktur pori dari packing ketika melalui kolom.

Jenis-jenis Kromatografi

Teknik pemisahan secara kromatografi terdiri dari beberapa jenis. Setiap jenis kromatografi yang ada memiliki perbedaan antara satu dengan yang lainnya. Jenis-jenis kromatografi ini diklasifikasikan berdasarkan jenis fase, sistem geometri dan prinsip pemisahannya.

1. Jenis Kromatografi Berdasarkan Fase yang Digunakan

Untuk memudahkan dalam membedakan fase dan jenis kromatografi, perhatikan tabel di bawah ini:

Fase GerakFase DiamJenis  KromatografiTeknik KromatografiPrinsip
GasPadatGSC (Gas Solid Chromatography)Gas – padatAdsorpsi
CairPadatLSC (Liquid Solid Chromatography)Kolom, lapis tipis, kertasAdsorpsi, Partisi, Pertukaran ion, Penyaringan gel
CairCairLLC (Liquid Liquid Chromatography)Kolom, lapis tipis, kertasPartisi
GasCairGLC (Gas Liquid  Chromatography)Gas – cairPartisi

2. Jenis Kromatografi Berdasarkan Sistem Geometri

Berdasarkan sistem geometri yang dimilikinya, jenis kromatografi dapat dibagi menjadi 2, yaitu:

  • Kromatografi Kolom

Jenis kromatografi kolom memiliki fase diam yang terdeposisi dengan bentuk kolom pada pipa. Pada jenis ini, komponen yang dipisahkan akan bergerak bersamaan fase gerak lewat kolom yang ada. Sehingga setiap komponen akan terpisahkan ketika keluar dari kolom dan masuk ke detektor. Setelah masuk ke detektor dan dianalisis, hasil dari pemisahan akan tersaji dalam bentuk puncak yang menjabarkan konsentrasi eluen sebagai fungsi waktu.

  • Kromatografi Planar

Jenis kromatografi yang satu ini memiliki fase diam yang berupa film tipis. Sehingga bisa dikatakan bahwa kromatografi planar adalah sebuah jenis kromatografi yang fase diamnya berupa film tipis dengan partikel padat yang terikat secara bersamaan melalui kekuatan mekanik pada senyawa pengikat yang ada.

Baca :   Lapisan Litosfer: Pengertian, Penyusun dan Manfaatnya

Pada lapis tipis yang ada komponen akan bergerak bersama fase gerak dalam sebuah bidang datar ketika akan dipisahkan. Senyawa akan bergerak dan terlihat seperti noda atau spot. Posisi dari noda ini akan dapat menunjukkan identitas suatu komponen atau senyawa yang sedang dipisahkan. Sedangkan besar kecil atau intensitas noda yang ada akan menunjukkan konsentrasi dari zat.

Dalam memahami cara kerja kromatografi, Anda juga harus memahami jenisnya. Jenis kromatografi ini memiliki bercak komponen atau senyawa yang dapat dipisahkan langsung secara bersamaan maupun dengan langkah tertentu. Langkah tersebut akan terbentuk dengan arah tegak lurus dari langkah yang pertama. Metode pemisahan planar ini juga dapat disebut dengan metode kromatografi dua dimensi.

3. Jenis Kromatografi Berdasarkan Prinsip Pemisahan

Dilihat dari prinsip pemisahannya, kromatografi dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis, yaitu:

Kromatografi Adsorpsi

Prinsip pemisahan yang dipakai pada jenis kromatografi adsorpsi adalah didasarkan pada proses adsorpsi analit dalam permukaan padatan fase diam. Dengan luas permukaan yang relatif besar, silika gel atau alumina dipakai untuk padatan fase diam. Jenis kromatografi yang satu ini bisa dibilang menjadi salah satu metode kromatografi yang cukup lama.

Perbedaan sifat afinitas adsorpsi dari komponen sampel pada permukaan padatan aktif dipakai sebagai dasar untuk melakukan pemisahan. Melalui fase gerak cairan atau padatan yang mampu teradsorpi pada permukaan fase diam suatu zat, jenis pemisahan ini dapat menyebabkan pemisahan yang kurang sempurna.

Kromatografi Partisi/ Kertas

Kromatografi partisi merupakan sebuah proses pemisahan yang didasarkan pada adsorpsi analit. Kemampuan adsorpsi analit ini dapat dilihat pada lapisan tipis cairan yang dilapiskan pada partikel padatan inert fase diamnya.

Prinsip utama dari pemisahan ini adalah perbedaan kelarutan antara komponen sampel pada fase diam dan fase gerak dengan fase diam. Melalui pemisahan ini, pemisahan dapat terjadi lebih baik tanpa bergantung pada konsentrasi.

Kromatografi Pertukaran Ion

Kromatografi pertukaran ion merupakan sebuah metode pemisahan yang menggunakan gaya elektrostatik sebagai pemisah ion. Gaya elektrostatik ini akan membentuk sebuah grup fungsional yang bermuatan pada fase diam.

Dalam metode pemisahan jenis ini, resin diperlukan sebagai padatan fase diam untuk mengikat anion atau kation. Larutan ion yang memiliki muatan pada fase gerak akan terikat dengan resin dengan muatan ion yang berlawanan.

Exclusion Chromatography

Exclusion chromatography merupakan tipe kromatografi yang tidak bergantung pada interaksi antara fase diam dan zat terlarut. Pemisahan dalam metode ini didasarkan pada volume hidrodinamik dari molekul atau partikel.

Untuk memisahkan campuran berdasarkan ukuran molekulnya, gel non-ionik dengan ukuran pori yang sama dibutuhkan dalam teknik pemisahan ini. Molekul yang kecil akan masuk ke dalam pori-pori gel yang ada.

Sedangkan molekul besar akan melewati sela-sela gel dengan lebih cepat. Sehingga bila diurutkan elusinya adalah molekul besar, molekul sedang, dan molekul yang paling kecil.

  • Affinity Chromatography

Kromatografi afinitas didasarkan pada interaksi spesifik antar molekul. Interaksi ini terjadi pada salah satu jenis molekul zat terlarut dengan jenis lain dalam fase diam. Saat zat terlarut yang mengandung campuran melewati molekul, maka hanya molekul tertentu saja yang akan bereaksi pada fase diam.

Contoh Kromatografi

Metode pemisahan senyawa melalui teknik kromatografi dapat diterapkan dalam banyak bidang. Pemisahan campuran dengan kromatografi dianggap sebagai salah satu cara yang paling efektif dengan kemudahan yang ditawarkannya. Contoh dari pemisahan yang menggunakan kromatografi antara lain pemisahan:

  1. Alkohol dan air
  2. Zat pewarna tinta
  3. Susu menjadi susu skim

Untuk dapat menerapkan pemisahan dengan sistem kromatografi, senyawa atau molekul zat terlarut harus memiliki perbedaan. Dengan perbedaan tersebut, campuran apapun bisa dipisahkan dengan lebih mudah dan cepat. Melalui cara kerja kromatografi yang didasarkan pada kecepatan gerak molekul, berbagai macam campuran bisa dipisahkan dengan lebih efektif. Itulah beberapa hal tentang memahami cara kerja kromatografi yang dapat dipelajari.

You may also like

Leave a Comment