Kromatografi Eksklusi

BABI

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Kromatografi adalah teknik untuk memisahkan campuran menjadi komponennya dengan bantuan perbedaan sifat fisik masing-masing komponen. Alat yang digunakan terdiri atas kolom yang di dalamnya diisikan fasa stasioner (padatan atau cairan). Campuran ditambahkan ke kolom dari ujung satu dan campuran akan bergerak dengan bantuan pengemban yang cocok (fasa mobil). Pemisahan dicapai oleh perbedaan laju turun masing-masing komponen dalam kolom, yang ditentukan oleh kekuatan adsorpsi atau koefisien partisi antara fasa mobil dan fasa diam (stationer).

Kromatografi gel sering juga di sebut gel permeation atau filtration chromatography biasa digunakan untuk memisahkan dan memurnikan protein. Pemisahan dengan metode ini sangat selektif dan karena biaya untuk menjalankan metode ini murah serta kapasitasnya tinggi, maka metode ini biasa digunakan pada awal proses keseluruhan

Dari pengertian diatas, terdapat beberapa jenis kromatografi yang salah satunya menggunakan prinsip pemisahan berdasarkan ukuran molekul. Jenis kromatografi ini adalah kromatografi gel. Kromatografi ini pada umumnya menggunakan prinsip ukuran molekul yang besar misalnya polimer protein yang berat molekulnya mencapai 1000 gram/mol atau lebih dari itu. Kegunaan dari kromatografi ini sangat banyak yaitu untuk memisahkan senyawa-senyawa yang memiliki berat molekul yang besar misalnya adalah polimer protein atau polisakarida.

Dari pemaparan diatas sudah menunjukkan bahwasannya kromatografi gel memiliki banyak manfaat dalam kehidupan. Makalah ini disusun untuk melengkapi tugas pemisahan kimia serta menambah pengetahuan mahasiswa mengenai kromatografi gel dan hal-hal yang berkaitan dengan kromatografi gel.

1.2  Rumusan Masalah

1.      1. Pengertian kromatografi ekslusi

2.      2. Prinsip yang digunakan dalam kromatografi ekslusi

3.      3. Contoh senyawa yang dapat dipisahkan dengan menggunakan kromatografi ekslusi

 

BAB II

PEMBAHASAN

KROMATOGRAFI EKSKLUSI

1.Pengertian Kromatografi Ekslusi

Pemisahan berbagai konstituen dengan meninjau perbedaann ukuran dan geometri molekul adalah dasar Kromatografi eksklusi. Peredaan ukuran menyebabkan beberapa partikel bergerak lebih cepat dari yang lainya sehingga menimbulkaan perbedaan permukaan migrasi. Kromatografi eksklusi dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori yaitu :

a) Teknik permeasi gel atau filtrasi gel

b) Eksklus dan reterdasi ion

c) Inorganic molecular sieves

2. Macam-Macam Gel

            Sephadex adalah bahan penyaring molekul yang popular digunakan untuk pemisahan protein. Bahannya terbuat dari polisakarida dekstran yang karena memuat gugus hidroksil di sepanjang rantai polimernya menjadikan gel ini bersifat lebih polar dan dapat menyerap air. Jumlah hubung silang dalam pembuatannya dapat dikendalikan secara cermat untuk mengatur ukuran pori dan batas eksklusi. Gel dikarakterisasi berkenaan dengan kemampuan penggelembungannya, dan kemampuan memperoleh air kembali yang terserap oleh gel pada penggelembungan (water regain). Tipe angka-angka pada gel sephadex menunjukkan harga perolehan kembali air dari gel. Sebagai contoh sephadex G-10, mempunyai harga perolehan kembali ini kira-kira 1 mi/g gel kering dan sephadex G-200 mempunyai harga 20 ml/g gel kering. Tabel 7.3 berikut menunjukkan beberapa tipe gel sephadex.

Tabel 7.3 Beberapa Tipe Gel Sephadex (pecsok,1976:71):

Tipe	Water Regain g/g Sephadex Kering	Batas Eksklusi ( Berat Molekul )	Rentang Fraksionasi ( Batas Berat Molekul)
G-10	1,0	700	Sampai 700
G-25	2,5	5000	100 – 5000
G-50	5,0	10000	500 – 10.000
G-75	7,5	50.000	1000 – 50.000

            Biogel adalah jenis gel penyaring molekul yang lebih inert, terdiri dari poliakril amida. Biogel dibuat dari reaksi kepolimerisasi senyawa akril amida dengan N,N- metilen-bis-akrilamida. Bahan ini tidak larut dalam air dan pelarut organic umumnya dan dapat digunakan pada pH 2 sampai dengan 11. Adanya matriks poliakrilamida menurunkan kemungkinan penyerapan zat-zat polar. Tersedia kurang lebih 10 tipe Biogel secara komersial dengan batas eksklusi berat molekul 1800 - 400.000.

            Stiragel adalah gel polistirena yang sangat berguna untuk pemisahan larutan tak berair yang murni di dalam metilen klorida, toluene, trikloro benzene, tetrahidofuran, kresol, dimetil sulfoksida dan sebagainya. Gel ini tidak dapat digunakan dengan air, aseton dan alkohol. Gel ini dapat dibuat dengan batas eksklusi untuk berat molekul 1600 sampai dengan 40.000.000.

3.Kesetimbangan Distribusi pada kromatografi Eksklusi

Reaksi kesetimbangan dituliskan sebagai: 

X_M= banyaknya komponen dalam fasa gerak

X_S= banyaknya komponen dalam fasa diam

Pada kesetimbangan distribusi maka bisa dituliskan:

            K=[X_S]/[X_M]=k’(V_M/V_S), dimana:

V_M= volum interstisial total fasa gerak

V_S= volum pelarut di dalam pori-pori kolom terkemas, yang dapat digunakan oleh molekul komponen

k’= factor kapasitas

K= koefisien distribusi

Ada beberapa kemungkinan sehubungan dengan persamaan K di atas, yaitu:

1)      Kalau prosesnya benar-benar berdasarkan eksklusi dan semua pori dapat dimasuki molekul komponen, maka: [X_M]=[X_S], sehingga K=1.

2)      Keadaan sebaliknya, jika tidak ada satupun pori gel yang dapat dimasuki komponen, maka [X_S]=0. Sehingga K=0.

Dari dua hal di atas bisa disimpulkan bahwa harga K dalam kromatografi eksklusi adalah

0 < K <1. Bisa dibandingkan bagaimana dengan kromatografi lainnya. Oleh sebab itu semua komponen akan terelusi dalam jumlah volum tertentu dan tak terhingga. Jika harga K > 1, maka proses tidak murni eksklusi saja, mungkin ada mekanisme retensi yang lain seperti adsorpsi, atau partisi.

4. Macam-Macam Kromatografi Ekslusi serta Contohnya

4. A. Teknik Permeasi atau Filtrasi Gel

Teknik permeasi atau Filtrasi adalah suatu teknik yang menguraikan campuran zat-zat sesuai dengan ukuran molekulnya. Teknik ini didasari atas inklusi dan eksklusi suatu zat terlarut melalui suatu fase diam yang terbuat dari gel polimer yang terikat silang ddan berpori heterogen. Dalam kromatografi eksklusi cair-padat pemisahan teradi antara vase cair di dalam partike gel dan cairan di luar mengelilingi partikel gel. Sebagai penunjang fase diam dalam pemisahan ini biasanya digunakan xerogel-xerogel. Xerogel adalah suatu gel organik yang dapat bersifat hidrofilik (yaitu : agar dan dekstran yang terikat silang pada poliakrilamida) ataupun hidrofobik (poistirena). Xerogel-xerogel ini tersedia di pasaran dengan nama dagang biogel p-2 (poliakrilamida),sepadex G-10-200 (dekstran) juga styrogel (gel polistirena yang dimodifikasi) dan agarose.

Kolom yang digunakan adalah kolom biaya pengelusi (luent) dibiarkan mengalir karena grafitasinya. Laju aliran akan bertambah dengan bertambahnya ukuran partikel seperti kromatografi pertukaran ion, laju aliran juga dapat dipengaruhi oleh variasi porositas gel. Untuk suatu gel yang tidak padat, volume interstisi dapat diturukan dengan pemberian tekanan, volume eluent berkisar antara 25 – 100 ml. sepertii juga metode kromatografi lainnya, konsekwensi efluaennya diukur melalui sifat-sifat fisik yang sesuai.. seperti indeks refraksi, absorbansi,, intensitaas pendar flour atau sifat-sifat listriknya.

Parameter-parameter kolom dapat dihubungkan secar matematik dengan:

Vb = Vo + Vi + Vr = Vo Vs

Vi = m Sr/ Ps

Vi =Vo + Kd Vi

Dimana: :
- Vi = volume bagiana dalam gel

- Vr= volume matriks gel

- Vs= volume total face diam gel

- m = berat gel

- Sr = volume pelarut yang dipakai

- Ps = kerapatan pelarut

- Kd = koefisien distribusi

- Pr = kerapatan gel

- Vb= volume bed

- Vo= volume di luar gel,

Pemisahann suatu tipe gel bergantung pada ukurran molekul dan sifat kimia dari zat yang akan dipisahkan. Misalkan biogel 0 – 10 digunakan untuk zat-zat dengan berat molekul berkisar antara 500-17000 satuan. Molekul dengan besar molekul diatas batas ini yaitu limit eksklusif, akan lewat saja tanpa rintangan dari gel. Di bawah limit eksklusi, zat tersebut akan terelusi pada volume elusi yang sesuai dengan volume bed total. Untuk bekerja dalam medium tidak berai, gel yang tepat digunakan adalah sephadex LH-20. Pemakaian Kromatografi permeasi gel digunakan untuk analisis campran molekul dengan berat molkul yang berbeda seperti pemisahaan rafinosa, maltose, dengan menggunakan sephadex pada pH 7,0, laju aliran 5 ml/jam ddan H2O sebagai eluent. Pemisahan molekul- molekul dengan berat molekul sama dapat juga dilakukan dengan pemilihan yang tepat tipe gel dan tinggi kolomnya. Pengeluaran garam (desalting) adalah salah satu pemisahan yang meliputi pembebasan garam dan senyawa berberat dengan molekul makro.

4.B. Eksklusi dan reterdarsi ion

Eksklusi ion adalah suatu proses untuk memisahkan materi ionic dari materi nonionic didasari pada perbedaan distribusi pada ke dua tipe zat pelarut ini di antara vase resin penukar ion dan larutan air. Jika suatu resin penukar ion diletakkan dalam larutan elektrolit encer atau dalam air, konsentrasi elektrolit pada kesetimbangan dalam fase resin akan lebih kecil dari pada larutan sekelilingnya yaitu fase luarnya, tetapi bila resin diletakkan dalam suatu larutan nondielektrolit (dalam air), maka nonelektrolit ini akan berubah untuk terdistribbusi secara merata pada kedua fase. Jadi sebenarnya tidak terjadi penukaran ion dalam peristiwa absobsi elektrolit dan elektrolit tersebut. Karena ke dua tipe zat terlarut ini dapat diekstraksi dari resin dengan hanya mengencerkan larutan laurnya (sekelilingnya). Dengan air.

Jika suatu latutan yang mengandung baik materi-materi ionic dan nonionic diletakkan pada bagian atas kolom berisi resin dan dicuci dengan air, materi ionic akan mengalir mengelilingi partikel resin sedang materi nonionic berdifusi kedalam pertikel-partikel resin dan masuk kedalam rongga-rongga kosong antara partikel resin. Laju perpindahan materi nonionic akiabatnya akan lebih rendah dari pada komponen ionicnya dan akan teramati komponen ionic muncul terlebih dahulu sebagai efluen. Jelasbahwa resin penukaran ion digunakan sebagai fase diam, dank arena tidak terjadi penukaran ion, resindapat dipakai terus-menerustanpa regenerasi.

4B.1. Mekanisme Eksklusi Ion

Suatu resin penukaran ion tidaklah sama dengan absobsi biasa. Dengan mengatur jaringan muatan suatu resin, dapat diperoleh keadaan dimana hanya satu macam ion elektrolit yang dieksklusikan. Jumlah total elektrolit yang berdifusi kedalam resin dibatasi eloh prinsip elektronetralitas. Makin kuat terionisasi suatu resin penukaran makin efesien untuk eksklusi ion. Banyaknya garam yang erdifusi kedalam resin berkurang dengan bertamnbahnya kapasitas penukar ion suatu resin. Sebagian besar ion elektrolit berberat elektrolit rendah yang mudah larut dalam air, bebas berdifusi kedalam dan keluar resin tidak peduli besarnya kapasitas resin, sehingga cenderung berkonsentrasi sama dengan ke dua fase saat kesetimbangan tercapai.

4B.2. Aplikasi Metode Ion Eksklusi

Gula dan garam tidak dapat dipisahkan dengan metode ini karena ukuran dan ketidakmampuanya relative dari molekul sukrosa dan glukosa untuk berdifusi secara cepat kedalam fase resin. Pemisahan elektrolit kuat dan molekul netral paling baik dicapai dengan metode eksklusi ion, misalnya pemisahan NaCl dan etilen glikol, HCl dan HC3COOH, CH3COOH; NaCl dan etano. Riechenberg telah menggunakan teknik ini untuk pemisahan anggota deret Homolog, misalkan pemisahan asam asetat dan asam n- butirat. Gugusan sulfanat yang bersiafat asam pada resin penukaran ion, dapat menghasilkan efek garam pada materi organic dan cenderung untuk menehan efek absorbsi matriks resin. Oleh karena itu rieman menggunakan larutan garam sebagai pengganti larutan H2O untuk eluen dalam memisahkan methanol, etanol dan propanol. Efek yang menguntungkan adanya garam dalam eluen adalah efek garam selektif terhadap komponen nonionic dari fase larutannya.

4C. Molekular sieve anorganic – Zeolit

Zeolit alam dan sintesis membentuk suatu saringan molekul untuk pemisahan gas-gas dan molekul organic berukuran organic berukuran kecil. Volume suatu zeolit terbentuk dari suatu rongga-romgga yang saling dihungbungkan dengan saluran-saluran (channels). Penyaringan dan aksi penghambatan dari saluran dikombinasikan dengan aktifitas adsobsi permukaan matriks Kristal sehingga memungkinkan digunakannya zeolit untuk memisahkan molekul—molekul yang lebih kecil dari ukuran saluran ini dari molekul yang lebih besar ukurannya dari ukuran saluran. Aktifitas permukaan dan geometris molecular berperanan dalam pemisahan ini.
Secara structural zeolit adalah rangka tetrahedral yang bersatu membetuk struktur sarang tawon dengan rongga-rongga besar yang saling berhubungan melalui saluran-saluran kecil. Penampang lintang dari saluran inilah yang menentukan ukuran molekul yang dapat masuk ke dalam rongga-rongga. Ukuran dari posisi ion logam (misal Na, Ca) dalam Kristal zeolit,dan tipe struktur jaringan rangka tetra hedral alumina silica zeolit menentukan diameter efektif dari saluran-saluran tersebut.

Beberapa macam tipe zeolit, misalkan tipe molecular sieve 4A adalah [Na12 (AlO2)12 (SiO2)12]. Molekul berdiameter lebih kecil dari 4A akan terabsorbsi, misalkan H2O, CO2, H2S, SO2dan hidrokarbon borongga 1-2 atom karbon. Etana dapat masuk kedalam molecular sieve 5A, yang dibuat dari molecular sieve 4A dengan menggantikan Na oleh Ca dan K. paraffin lantai lurus dapat masuk kedalamnya, demikian juga alcohol sampai dengan C 4, tetapi siklopropana tidak dapat masuk. Demikian juga asam naftanik dan olekul aromatic lainya. Tipe 10 x dan 13 x adalah Na8 (AlO2)80 (SiO2)106. Mereka mengabsobsi molekul berdiameter sampai 10 A.

Molecular sieve mempunyai afinitas lebih besar terhadap molekul polar dan senyawa yang berpolarisasi karena induksi pada molekul nonpolar yang berukuran sama. Molekul-molekul polar tertahan dengan kuat dalam rongga Kristal. Pada pemurnian dan industry gas, molekul sieve digunakan untuk menghilangkan molekul-molekul tidak jenuh (polar). Zeolit digunakan juga sebagai medium berlangsungnya reaksi. Bahan kimia didalamnya sebagai hasil reaksi dapat dikeluarkan dengan menggunakan teknik vakum atau dengan pergeseran menggunakan materi yang berabsorbsi kuat, misalkan air. Molecular sieve ini dapat diaktifkan kemali dengan peanasan 200-3500 C. mereka juga digunakan dalam kromatografi gas padat sebagai fase diamnya dalam kolom.

Instrumentasi

Tipikal instrumen GPC Waters termasuk pemegang sampel A., B. Kolom C. Pompa Indeks bias D. E. Detektor UV-vis Detector 

Bagian dalam pemegang sampel instrumen GPC Waters

BAB III
PENUTUP

Kesimpulan

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa :

1.      Kromatografi eksklusi adalah Pemisahan berbagai konstituen dengan meninjau perbedaann ukuran dan geometri molekul.

2.      Kromatografi eksklusi dikelompokkan dalam tiga kategori diantaranya:
a. Teknik permeasi gel atau filtrasi gel

b. Eksklus dan reterdasi ion

c. Inorganic molecular sieves

3.      Teknik permeasi gel merupakan suatu teknik yang menguraikan campuran zat-zat sesuai dengan ukuran molekulnya.

4.      Eksklus dan reterdasi ion adalah suatu proses untuk memisahkan materi ionic dari materi nonionic didasari pada perbedaan distribusi pada ke dua tipe zat pelarut ini di antara vase resin penukar ion dan larutan air.

5.      Inorganic molecular sieves merupakan Suatu saringan molekul untuk pemisahan gas-gas dan molekul organic berukuran organic berukuran kecil

 

DAFTAR PUSTAKA

Khopkar. 2007. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta .UI Press

Rohman, Abdul. 2007. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta : Pustaka Pelajar

Sastrohamodjojo, Hardjono. 2005. Kromatografi. Yogyakarta: Liberty

Soebagio. 2005. Kimia analitik II. Universitas. Malang: Malang Press