KROMATOGRAFI KOLOM

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

               Kromatografi merupakan metode analisis campuran atau larutan senyawa kimia dengan absorpsi memilih pada zat penyerap, zat cair dibiarkan mengalir melalui kolom zat penyerap, misalnya kapur, alumina dan semacamnya sehingga penyusunnya terpisah menurut bobot molekulnya, mula-mula memang fraksi-fraksi dicirikan oleh warna-warnanya (Puspasari, 2010, hal: 159).

Kromatografi kolom adalah kromatografi yang menggunakan kolom sebagai alat untuk memisahkan komponen-komponen dalam campuran. Alat tersebut berupa pipa gelas yang dilengkapi suatu kran di bagian bawah kolom untuk mengendalikan aliran zat cair (Yazid, 2005, hal: 198).

Resin penukar ion adalah suatu senyawa polimer tinggi organik dimana terdapat gugusan fungsional yang mengandung ion-ion yang dapat ditukar. Bila ion-ion yang dapat ditukar adalah anion maka disebut resin penukar anion. Resin penukar ion tersebut biasanya dibuat berupa butir-butir bulat berupa ukuran (mesh) (Tim Dosen, 2012).

Berdasarkan uraian di atas, maka pembahasan berikut akan membahas tentang cara pemisahan dengan metode kromatografi kolom.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah pada percobaan ini adalah:

1.      Bagaimana cara pemisahan dengan metode kromatografi kolom?

2.      Bagaimana menentukan nilai kapasitas resin penukar anion dalam sampel dengan metode kromatografi kolom?

C.    Tujuan Percobaan

Tujuan pada percobaan ini adalah:

1.      Mengetahui cara pemisahan dengan metode kromatografi kolom

2.      Menentukan nilai kapasitas resin penukar anion dalam sampel dengan metode kromatografi kolom.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

            Istilah kromatografi berasal dari kata latin chroma berarti warna dan graphien berarti menulis. Kromatografi pertama kali diperkenalkan oleh Michael Tsweet (1903) seorang ahli botani dari Rusia. Michael Tsweet dalam percobaannya ia berhasil memisahkan klorofil dan pigmen-pigmen warna lain dalam ekstrak tumbuhan dengan menggunakan serbuk kalsium karbonat yang diisikan ke dalam kolom kaca dan petroleum eter sebagai pelarut. Proses pemisahan itu diawali dengan menempatkan larutan cuplikan pada permukaan atas kalsium karbonat, kemudian dialirkan pelarut petroleum eter. Hasilnya berupa pita-pita berwarna yang terlihat sepanjang kolom sebagai hasil pemisahan komponen-komponen dalam ekstrak tumbuhan (Alimin, 2007, hal: 73).

            Kromatografi adalah proses melewatkan sampel melalui suatu kolom, perbedaan kemampuan adsorpsi terhadap zat-zat yang sangat mirip mempengaruhi resolusi zat terlarut dan menghasilkan apa yang disebut kromatogram (Khopkar, 2008, hal: 137).

            Pemisahan kromatografi kolom adsorpsi didasarkan pada adsorpsi komponen-komponen campuran dengan afinitas berbeda-beda terhadap permukaan fase diam. Kromatografi kolom adsorpsi termasuk pada cara pemisahan cair-padat. Substrat padat (adsorben) bertindak sebagai fase diam yang sifatnya tidak larut dalam fase cair. Fase bergeraknya adalah cairan (pelarut) yang mengalir membawa komponen campuran sepanjang kolom. Pemisahan tergantung pada kesetimbangan yang terbentuk pada bidang antarmuka di antara butiran-butiran adsorben dan fase bergerak serta kelarutan relatif komponen pada fase bergeraknya. Antara molekul-molekul komponen dan pelarut terjadi kompetisi untuk teradsorpsi pada permukaan adsorben sehingga menimbulkan proses dinamis. Keduanya secara bergantian tertahan beberapa saat di permukaan adsorben dan masuk kembali pada fase bergerak. Pada saat teradsorpsi komponen dipaksa untuk berpindah oleh aliran fase bergerak yang ditambahkan secara kontinyu. Akibatnya hanya komponen yang mempunyai afinitas lebih besar terhadap adsorben akan secara selektif tertahan. Komponen dengan afinitas paling kecil akan bergerak lebih cepat mengikuti aliran pelarut (Yazid, 2005, hal: 199).

            Teknik pemisahan kromatografi kolom dalam memisahkan campuran, kolom yang telah dipilih sesuai ukuran diisi dengan bahan penyerap (adsorben) seperti alumina dalam keadaan kering atau dibuat seperti bubur dengan pelarut. Pengisian dilakukan dengan bantuan batang pemanpat (pengaduk) untuk memanpatkan adsorben dengan gelas wool pada dasar kolom. Pengisian harus dilakukan secara hati-hati dan sepadat mungkin agar rata sehingga terhindar dari gelembung-gelembung udara. Untuk membantu homogenitas pengepakan biasanya kolom setelah diisi divibrasi, diketok-ketok atau dijatuhkan lemah pada pelat kayu. Sejumlah cuplikan dilarutkan dalam sedikit pelarut, dituangkan melalui sebelah atas kolom dan dibiarkan mengalir ke dalam adsorben. Komponen-komponen dalam campuran diadsorpsi dari larutan secara kuantitatif oleh bahan penyerap berupa pita sempit pada permukaan atas kolom, dengan penambahan pelarut (eluen) secara terus-menerus, masing-masing komponen akan bergerak turun melalui kolom dan pada bagian atas kolom akan terjadi kesetimbangan baru antara bahan penyerap, komponen campuran dan eluen. Kesetimbangan dikatakan tetap bila suatu komponen yang satu dengan lainnya bergerak ke bagian bawah kolom dengan waktu atau kecepatan berbeda-beda sehingga terjadi pemisahan. Jika kolom cukup panjang dan semua parameter pemisahan betul-betul terpilih seperti diameter kolom, adsorben, pelarut dan kecepatan alirannya, maka akan terbentuk pita-pita (zona-zona) yang setiap zona berisi satu macam komponen. Setiap zona yang keluar dari kolom dapat ditampung dengan sempurna sebelum zona yang lain keluar dari kolom. Komponen (eluat) yang diperoleh dapat diteruskan untuk ditetapkan kadarnya, misalnya dengan cara titrasi atau spektofotometri (Yazid, 2005, hal: 200 – 201).

            Teknik pemisahan kromatografi kolom partisi sangat mirip dengan kromatografi kolom adsorpsi. Perbedaan utamanya terletak pada sifat dari penyerap yang digunakan. Pada kromatografi kolom partisi penyerapnya berupa materi padat berpori seperti kieselguhr, selulosa atau silika gel yang permukaannya dilapisi zat cair (biasanya air). Dalam hal ini zat padat hanya berperan sebagai penyangga (penyokong) dan zat cair sebagai fase diamnya. Fase diam zat cair umumnya diadsorpsikan pada penyangga padat yang sejauh mungkin inert terhadap senyawa-senyawa yang akan dipisahkan. Zat padat yang penyokong harus penyerap dan menahan fase diam serta harus membuat permukaannya seluas mungkin untuk mengalirnya fase bergerak. Penyangga pada umumnya bersifat polar dan fase diam lebih polar dari pada fase bergerak. Dalam kromatografi partisi fase bergeraknya dapat berupa zat cair dan gas yang mengalir membawa komponen-komponen campuran sepanjang kolom. Jika fase bergeraknya dari zat cair, akan diperoleh kromatografi partisi cair-cair. Teknik ini banyak digunakan untuk pemisahan senyawa-senyawa organik maupun anorganik (Yazid, 2005, hal: 203 – 204).

            Resin penukar ion adalah suatu bahan padat yang memiliki bagian (ion positif atau negatif) tertentu yang bisa dilepas dan ditukar dengan bahan kimia lain dari luar.

Berdasarkan jenis ion/muatan yang dipertukarkan, resin dapat dibagi menjadi 2 yaitu resin penukar kation adalah ion positif yang dipertukarkan dan resin penukar anion adalah ion negatif yang dipertukarkan. Ion Exchange adalah proses penyerapan ion – ion oleh resin dengan cara Ion-ion dalam fasa cair (biasanya  dengan  pelarut  air)  diserap  lewat  ikatan kimiawi karena bereaksi dengan padatan resin. Resin sendiri melepaskan ion lain sebagai ganti ion  yang  diserap.  Selama operasi  berlangsung setiap ion akan  dipertukarkan  dengan  ion  penggantinya  hingga  seluruh  resin  jenuh dengan ion yang diserap (Clark, 2007).

            Besarnya nilai kapasitas penukar dari resin penukar ion tergantung pada jumlah gugus ion yang dapat ditukarkan yang terkandung dalam setiap gram bahan resin tersebut. Semakin besar jumlah gugus-gugus tersebut, maka semakin besar pula nilai kapasitas resinnya. Besarnya nilai kapasitas resin diketahui agar dapat memperkirakan berapa banyaknya resin yang diperlukan dalam analisa kimia dengan menggunakan metode kromatografi kolom. Apabila resin telah mengikat jumlah ion yang sama dengan kapasitas maksimumnya maka resin tersebut dikatakan telah “exchausted”. Dalam keadaan demikian resin dapat dikembalikan ke keadaan semula dengan jalan menuangkan larutan asam yang agak pekat ke dalamnya sehingga terjadi reaksi kebalikan dari reaksi penukaran ion. Resin penukar anion dapat berupa ko-polimer stiren dan divinil benzen tetapi tidak mengandung gugusan-gugusan amin yang bersifat basa dengan resin penukar anion terjadi pengubahan yang jumlahnya ekuivalen (Tim Dosen, 2012).

              

BAB III

METODE PRAKTIKUM

A.    Waktu dan Tempat

Hari/ Tanggal        : Kamis/ 24 Mei 2012

Pukul                     : 13.30 – 16.00 WITA

Tempat                  : Laboratorium Kimia Analitik, Lantai I, Universitas   Islam  Negeri Alauddin Makassar

B.     Alat dan Bahan

1.      Alat

a.    Neraca analitik                                                                   1 buah

b.    Resin kolom                                                                       1 buah

c.    Buret basa 50 mL                                                               1 buah

d.   Pipet volume 25 mL, 10 mL, 5 mL                                    1 buah

e.    Pipet skala 25 mL                                                               1 buah

f.     Erlenmeyer 250 mL                                                            4 buah

g.    Gelas kimia 250 mL                                                           2 buah

h.    Petridisk                                                                             1 buah

i.      Bulp                                                                                    1 buah

j.      Pipet tetes                                                                           1 buah

k.    Botol semprot                                                                     1 buah

2.    Bahan

a.       Aquades (H₂O) 300 mL

b.      Indikator kalium kromat (K₂CrO₄)

c.       Kalium nitrat (KNO₃) 0,25 M

d.      Perak nitrat (AgNO₃) 0,1 M

e.       Resin penukar anion

f.       Tissue

C.    Prosedur Kerja

Prosedur kerja pada percobaan ini adalah:

1.    Menimbang resin anion sebanyak 5,0049 gram ke dalam petridisk, lalu menambahkan aquades hingga semua resin tertutupi aquades

2.    Mendiamkan selama 2-3 hari untuk mengaktifkan ion-ion yang ada pada resin.

3.    Menyiapkan kolom, lalu menuangkan resin ke dalam kolom dan menambahkan aquades hingga semua resin tertutupi aquades

4.    Menambahkan 125 mL larutan kalium nitrat (KNO₃) sedikit demi sedikit

5.    Menampung efluen, lalu menambahkan indikator kalium kromat (K₂CrO₄)

6.    Menitrasi dengan perak nitrat (AgNO₃) 0,1 M sampai terjadi perubahan warna.

7.    Mencatat volume titrasi.

8.    Melakukan percobaan 4 – 7 secara duplo.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil Pengamatan

Bobot kosong petridisk                             = 43,3485 gram           (a)

Bobot petridisk + resin kering                  = 48,3534 gram           (b)

Bobot resin                                                = b  -  a

                                                            = 48,3534 gram – 43,3485 gram

                                                            = 5,0049 gram

Volume titrasi AgNO₃ 0,1M (simplo)      = 12 mL

Volume titrasi AgNO₃ 0,1M (duplo)       = 6,5 mL

Warna sebelum + indikator                      = tak berwarna

Warna setelah + indikator                        = kuning

Warna setelah dititrasi (simplo)               = larutan kuning endapan putih

Warna setelah dititrasi (duplo)                 = merah bata

B.     Reaksi

R⁺Cl + KNO₃                          R⁺NO₃ + KCl

AgNO₃ + KCl                        AgCl + KNO₃

C.    Gambar

 

Resin anion kering                                     Perendaman resin anion

 

               Resin anion basah                                      Resin di dalam kolom

 

             Menampung efluen                                      Efluen yang dihasilkan       

 

Hasil penitaran (simplo)                                 Hasil penitaran (duplo)

D.    Analisis Data

1.                                                          Untuk titrasi simplo:

= 2,397 x 10^-4 mol/gr

2.                                                          Untuk titrasi duplo:

 

= 1,298 x 10^-4 mol/gr

E.     Pembahasan

               Pada percobaan ini yaitu untuk mengetahui cara pemisahan dengan metode kromatografi kolom dan menentukan kapasitas resin penukar ion. Resin anion ditimbang sebanyak 5,0049 gr dengan menggunakan neraca analitik yang berfungsi untuk mengetahui bobot berat pada resin anion, selanjutnya merendam resin tersebut pada petridisk dengan menggunakan aquades yang berfungsi untuk mengaktifkan ion-ion yang ada pada resin tersebut, tahap perendaman dilakukan selama 2 – 3 hari. Selanjutnya resin anion dimasukkan ke dalam alat kolom dan memasukkan larutan kalium nitrat (KNO₃) sebanyak 125 mL secara perlahan-lahan yang berfungsi sebagai sampel cair yang ion-ionnya akan bertukar dengan anion yang ada pada resin. Dalam hal ini ion nitrat (NO₃^-) yang akan mengalami penukaran dengan anion klorida (Cl^-) pada resin. Hasil dari sampel yang ionnya telah bertukar dinamakan dengan efluen. Efluen tersebut ditambahkan dengan indikator kalium kromat (K₂CrO₄) yang berfungsi sebagai penanda dalam batas volume tertentu akan mengalami titik akhir titrasi yang menunjukkan terjadinya perubahan warna. Penggunaan kalium kromat (K₂CrO₄) sebagai indikator sebab kalium kromat (K₂CrO₄) merupakan indikator khusus pada titrasi argentometri. Pada penitaran pertama, warna yang diperoleh pada saat terjadinya titik akhir titrasi yaitu dari kuning menjadi larutan kuning endapan putih. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi pertukaran anion antara sampel kalium nitrat (KNO₃) dan anion klor (Cl^-) pada resin sebab adanya endapan putih menunjukkan ciri-ciri dari sifat perak klorida (AgCl), sedangkan pada penitaran yang kedua, warna yang diperoleh pada saat terjadinya titik akhir titrasi yaitu dari kuning menjadi merah bata. Hal ini menunjukkan bahwa resin tidak lagi bekerja dalam hal ini tidak terjadi pertukaran anion antara sampel kalium nitrat (KNO₃) dengan anion klorida (Cl^-) yang ada pada resin.

               Berdasarkan data di atas, volume titran yang diperoleh secara simplo yaitu 0,012 L dan kapasitas resinnya sebanyak 2,397 x 10^-4 mol/gr sedangkan volume titran yang diperoleh secara duplo yaitu 0,0065 L dan kapasitas resinnya 1,298 x 10^-4 mol/gr. Nilai kapasitas resin yang diperoleh menunjukkan bahwa ion-ion yang bertukar hanya sedikit antara anion klorida (Cl^-) yang ada pada resin dan kalium nitrat (KNO₃). Dalam hal ini nilai kapasitas resin dari resin penukar anion tergantung pada jumlah gugus ion yang dapat ditukarkan yang terkandung dalam setiap gram bahan resin tersebut. Semakin besar jumlah gugus-gugus tersebut, maka semakin besar pula nilai kapasitas resinnya. Besarnya nilai kapasitas resin diketahui agar dapat memperkirakan berapa banyaknya resin yang diperlukan dalam analisa kimia dengan menggunakan metode kromatografi kolom.

BAB V

PENUTUP

A.    Kesimpulan

         Kesimpulan pada percobaan ini adalah kapasitas resin yang diperoleh pada sampel dengan menggunakan metode kromatografi kolom yaitu, 2,397 x 10^-4 mol/gr dan 1,298 x 10^-4 mol/gr.

B.     Saran

         Saran pada percobaan ini adalah sebaiknya pada saat melakukan titrasi, tidak boleh melewati titik akhir titrasi, sebab akan mempengaruhi hasil yang diperoleh.

DAFTAR PUSTAKA

Alimin, dkk. Kimia Analitik. Makassar: Alauddin Press, 2007.

Clark, Jim. Ion Exchange. “http://chem-is-try.org/”diakses pada tanggal 24 Mei 2012.

Khopkar, SM. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press, 2008.

Puspasari, Dian. Kamus Lengkap Kimia. Jakarta: Dwi Media Press, 2010.

Yazid, Estien. Kimia Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta: Andi, 2005.