PENENTUAN KOMPONEN HEKSANA, TOLUENA, DAN XYLENA PADA SAMPEL PERTAMAX DENGAN MENGGUNAKAN INSTRUMEN KROMATOGRAFI GAS (GC)

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA INSTRUMEN

“PENENTUAN KOMPONEN HEKSANA, TOLUENA, DAN XYLENA PADA SAMPEL PERTAMAX DENGAN MENGGUNAKAN INSTRUMEN KROMATOGRAFI GAS (GC)”

Tanggal Praktikum : 10 Maret 2014

 

 Dosen Pembimbing:

Drs. Hokcu Suhanda, M.Si

Disusun Oleh:

Kelompok 2

Anis Ro’iyatunisa       (1103104)

Artha Lia Emilda        (1100317)

Aulia Rahim                (1100085)

JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2014

A.  Tanggal Praktikum : 10 Maret 2014

B.  Judul Praktikum : Penentuan Komponen heksana, toluena, dan xylena pada sampel pertamax dengan menggunakan instrumen kromatografi gas (GC)

C.  Tujuan Praktikum :

  Menentukan komponen heksana, toluena, dan xylena pada sampel pertamax dengan menggunakan instrumen kromatografi gas (GC)

D.  Tinjauan Pustaka

Kromatografi gas merupakan teknik pemisahan komponen-komponen dalam suatu campuran berdasarkan perbedaan distribusi komponen-komponen ke dalam 2 fasa, yaitu fasa gerak berupa gas, dan fasa diam bisa cairan atau padatan. Selain pemisahan, kromatografi gas juga dapat digunakan untuk pengukuran kadar komponen-komponen dalam sampel.

Dalam kromatografi gas, gas analit di alirkan seluruhnya ke kolom oleh fasa gerak gas, yang dinamakan dengan gas pembawa. Dalam pemisahan kromatografi gas-cair, fasa diamnya adalah cairan nonvolatil (tidak mudah menguap) yang terikat ke dalam kolom.  Seperti kita ketahui bahwa gas selalu bergerak kemana saja, tidak bisa diam. Oleh karena itu, untuk melakukan percobaan kromatografi gas diperlukan peralatan khusus. Berikut adalah skema alat kromatografi gas :

Gambar 1. Skema alat kromatografi gas

Adapun mekanisme kerja kromatografi gas adalah sebagai berikut :

Gas dalam silinder baja bertekanan tinggi dialirkan melalui kolom yang berisi fasa diam. Cuplikan berupa campuran yang akan dipisahkan, biasanya dalam bentuk larutan, yang disuntikkan ke dalam aliran gas tersebut. Kemudian cuplikan dibawa oleh gas pembawa ke dalam kolom dan di dalam kolom terjadi proses pemisahan. Komponen-komponen campuran yang telah terpisahkan satu persatu meninggalkan kolom. Suatu detektor diletakkan di ujung kolom untuk mendeteksi jenis maupun jumlah tiap komponen campuran. Hasil pendeteksian di rekam dengan rekorder dan dinamakan kromatogram yang terdiri dari beberapa puncak. Jumlah puncak yang dihasilkan menyatakan jumlah komponen (senyawa) yang terdapat dalam campuran. Bila suatu kromatogram terdiri dari lima puncak, maka terdapat lima senyawa atau lima komponen dalam campuran tersebut. Sedangkan luas puncak bergantung kepada kuantitas suatu komponen dalam campuran.

Adapun komponen-komponen instrumentasi kromatografi gas adalah sebagai berikut :

1.    Gas pembawa

Gas pembawa ini berfungsi sebagai fasa gerak dan gas yang dapat digunakan sebagai fasa gerak dalam kromatografi gas harus bersifat inert (tidak bereaksi) dengan cuplikan maupun fasa diam. Gas-gas yang biasa digunakan adalah gas helium, argon, nitrogen, dan hidrogen. Karena gas disimpan dalam silinder baja bertekanan tinggi, maka gas tersebut akan mengalir dengan sendirinya secara cepat sambil membawa komponen-komponen campuran yang akan atau yang sudah dipisahkan. Pemilihan gas pembawa yang digunakan sering ditentukan oleh alat detektor. Namun, dalam hal efisiensi, gas H₂ merupakan pilihan gas pembawa yang baik. Jika percobaan dilakukan pada tekanan tetap, kecepatan alir akan berkurang ketika suhu dinaikkan. Keuntungan lain gas pembawa H₂ adalah memberikan efisiensi relatif stabil dengan perubahan kecepatan alir. Sayangnya, gas H₂ mudah meledak bila berkontak dengan udara. Oleh karena itu, gas He banyak digunakan sebagai pengganti gas H₂.

2.    Pemasukkan Cuplikan

Cuplikan yang dapat di analisis dengan teknik kromatografi gas dapat berupa zat cair atau gas. Dengan syarat cuplikan tersebut mudah menguap dan stabil (tidak rusak pada kondisi operasional). Di tempat pemasukkan cuplikan terdapat pemanas yang suhunya dapat diatur untuk menguapkan cuplikan. Suhu tempat penyuntikkan cuplikan biasanya sekitar 50⁰C diatas titik didih cuplikan. Bila cuplikan rusak pada suhu tersebut, maka cuplikan tersebut tidak dapat di analisis dengan teknik kromatografi gas. Jumlah cuplikan yang disuntikkan ke dalam aliran fasa gerak sekitar 5 µm.

Tempat pemasukkan cuplikan cair ke dalam pak kolom biasanya terbuat dari tabung gelas di dalam blok logam panas. Cuplikan disuntikkan dengan bantuan alat suntik melalui karet septum kemudian diuapkan di dalam tabung gelas. Gas pembawa meniup uap cuplikan melalui kolom kromatografi. Untuk kolom analitik memerlukan antara 0,1-10 µL cuplikan cair sedangkan kolom preparatif memerlukan antara 20-1000 µL. Cuplikan berbentuk gas dapat dimasukkan dengan bantuan alat suntik gas (gas- tight syringe) atau kran gas (gas sampling value). Untuk jenis kolom terbuka diperlukan alat pemasukkan cuplikan yang lebih rumit. Alat pemasukkan cuplikan untuk kolom terbuka dikelompokkan ke dalam dua kategori yaitu injeksi split (split injection) dan injeksi spittless (splitless injection). Injeksi split dimaksudkan untuk mengurangi volume cuplikan yang masuk ke kolom. Volume cuplikan yang masuk ke kolom hanya 0,1-10% dari 0,1-2 µm, sementara sisanya di buang.

Jenis injeksi split tidak berguna untuk analisis renik karena kebanyakan cuplikan di buang. Untuk keperluan analisis kuantitatif yang baik dan untuk analisis renik maka injeksi jenis splitless lebih cocok. Dalam hal ini, larutan encer cuplikan dalam pelarut yang mudah menguap disuntikkan ke dalam tempat pemasukkan cuplikan dengan keadaan kran 1 dan 2 tertutup. Suhu kolom mula-mula 20-25⁰C lebih rendah dari titik didih pelarut sehingga berkondensasi pada permulaan kolom. Ketika solute terpenrangkap oleh kabut pelarut maka solute-solute tersebut terkumpul pada permulaan kolom yang akan membentuk peak tajam. Sebagian cuplikan (dan cuplikan) yang masih berbentu uap dekat septum akan menyebabkan tailing (pelebaran peak). Oleh karena itu, setelah 20-60 detik kran 1 dibuka untuk mengeluarkan uap dekat septum. Dengan injeksi splitless, kebanyakan cuplikan (sekitar 80%) masuk ke dalam kolom

Teknik injeksi pada kolom (on-column injection) digunakan untuk cuplikan yang dapat teruarai pada pemanasan di atas titik didihnya selama injeksi. Larutan cuplikan dimasukkan langsung ke dalam kolom tanpa melalui injektor panas. Suhu kolom mula-mula mendekati titik didih pelarut yang mudah menguap untuk mengkondensasi dan mengumpulkan solut-solut. Proses kromatografi terjadi ketika suhu kolom dinaikkan. 

Gambar 2. Macam-macam injeksi

3.    Pemrograman suhu

Jika suhu kolom di tingkatkan, tekanan uap zat terlarut meningkat dan waktu retensi menurun. Untuk memisahkan senyawa dengan rentang titik didih yang besar atau kepolarannya, kita naikkan suhu kolom selama pemisahan, teknik yang disebut pemrograman suhu.

4.    Kolom kromatografi

Dalam kromatografi gas, kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan. Sebuah kolom kromatografi menyediakan tempat untuk menahan fasa diam secara fisik. Bentuk kolom juga mempengaruhi jumlah sampel yang dapat ditangani., efisiensi dari pemisahan, jumlah analit yang dapat dipisahkan dengan mudah, dan jumlah waktu yang di butuhkan untuk pemisahan. Untuk kromatografi gas, dikenal dua jenis kolom yaitu jenis pak (packed column) dan jenis kolom terbuka (open tubular column).

a.       Kolom pak (packed column)

Kolom pak terbuat dari gelas, stainless steel, tembaga, atau alumunium dengan panjang 2-6 m dan diameter dalamnya 2-4 mm. Kolom diisi oleh zat pendukung dengan diameter partikel dari 37-44 µm sampai 250-354 µm. Partikulat yang paling banyak digunakan adalah tanah diatomik, yang mengandung silika. Partikelnya sedikit berpori dengan luas permukaan 0,5-7,5 m²/g yang memberikan kontak yang cukup antara fasa gerak dan fasa diam, ketika dihidrolisis.

Dalam kromatografi gas-cair, pemisahan berdasarkan pada partisi zat terlarut antara fasa gerak gas, dan fasa diam cair pada bahan kemasan padat. Untuk menghindari adsorpsi molekul zat terlarut pada pemaparan bahan kemasan, yang menurunkan kualitas pemisahan, permukaan silanol terdeaktivasi oleh proses silanizing dengan dimetil dikloro silana dan pencucian dengan alkohol (seperti metanol) sebelum dilapisi dengan fasa diam. Jenis kolom pak ini lebih disukai untuk tujuan preparatif karena dapat menampung jumlah cuplikan yang banyak, namun memberikan puncak yang lebar, waktu retensi yang panjang, dan resolusi yang rendah.

Gambar 3. kolom pak

b.      Kolom terbuka (open tubular column)

Kolom terbuka terbentuk dari leburan silika yang dilapisi dengan pelindung yaitu polimer. Kolom terbuka lebih kecil dan lebih panjang daripada kolom pak. Diameter kolom terbuka berkisar antara 0,1-0,7 mm dan panjangnya berkisar antara 15-100 m. Jenis kolom ini disebut juga kolom kapiler. Untuk mempermudah penyimpanan, biasanya kolom terbuka dibentuk spiral dengan garis tengah 18 cm. Keuntungan dari kolom terbuka ini adalah lebih efisien karena memiliki panjang kolom yang lebih besar, dimana efisiensi ini secara kuantitatif dapat dijelaskan dengan teori plat (N). Teori plat dapat diartikan bahwa sepanjang kolom terjadi proses ekstraksi sebanyak N kali. Semakin besar harga N, maka semakin efisien pula pemisahan, dan jumlah plat teori (N) berbanding lurus dengan panjang kolom (L), sehingga semakin panjang kolom, maka semakin efisien pula pemisahannya. Juga dengan bertambahnya panjang kolom, maka perbedaan waktu retensi senyawa satu terhadap lainnya akan bertambah yang akan memberi dampak pada peningkatan selektivitas. Keuntungan lain penggunaan kolom terbuka adalah waktu analisis lebih pendek daripada penggunaan kolom pak karena fasa gerak tidak mengalami hambatan ketika melewati kolom.

 

Gambar 4. Kolom terbuka

Kolom terbuka (kolom kapiler) terdiri dari tiga jenis, yaitu :

·      Wall-Coated Open Tubular column (WCOT)

Fasa diam cairan kental dilapiskan secara merata pada dinding dalam kolom.

·      Support-Coated Open Tubular column (SCOT)

Partikel zat padat pendukung seperti silika atau alumunium ditempelkan pada dinding dalam kolom. Partikel pendukung ini terlebih dahulu dilapisi zat cair sebagai fasa diam untuk meningkatkan luas permukaan

·      Porous-Layer Open Tubular column (PLOT)

Partikel zat padat yang ditempelkan pada dinding dalam kolom bertindak sebagai fasa diam.

Gambar 6. Jenis-jenis kolom terbuka

5.        Fasa Diam

Selektivitas dalam kromatografi gas dipengaruhi oleh pemilihan fasa diam. Urutan elusi dalam kromatografi gas-cair terutama ditentukan oleh titik didih zat terlarut dan ke tingkat yang lebih rendah oleh interaksi zat terlarut dengan fasa diam. Zat terlarut dengan titik didih yang berbeda secara signifikan dapat dipisahkan dengan mudah. Di sisi lain, dua zat terlarut dengan titik didih yang sama dapat dipisahkan apabila fasa diam secara selektif berinteraksi dengan salah satu dari zat terlarut.

Secara umum, zat terlarut nonpolar lebih mudah dipisahkan dengan fasa diam nonpolar., dan zat terlarut polar mudah dipisahkan denga fasa diam polar. Kriteria utama untuk memilih fasa diam adalah secara kimia bersifat inert, stabil secara termal, volatilitasnya rendah, dan kepolarannya tepat untuk zat terlarut yang dipisahkan. Meskipun ratusan fasa diam telah dikembangkan, banyak yang tersedia secara komersial, sebagian besar pemisahan kromatografi gas-cair yang dicapai dengan 5-10 fasa diam yang umum. Sebuah permasalahan penting dengan semua fasa diam cair adalah kecenderungan untuk keluar kolom, serta yang penting adalah ketebalan dari fasa diam.

Jumlah fasa diam yang digunakan dinyatakan dalam persen zat padat pendukung. Jumlah yang umum berkisar antara 2-10%. Jika fasa diam melebihi 30% dari zat padat pendukung, maka efisiensi kolom mulai berkurang. Kerugian lainnya adalah faktor kapasitas bertambah besar atau waktu retensi bertambah lama. Demikian pula bila jumlah fasa diam kurang dari 20% maka permukaan zat padat pendukung tidak tertutup semuanya sehingga solut polar berikatan terlalu kuat dengan zat pendukung. Selain zat cair, beberapa zat padat dapat digunakan sebagai fasa diam seperti alumina (Al₂O₃) untuk memisahkan hidrokarbon.

6.        Detektor

Detektor adalah alat ukur dalam sistem kromatografi, mendeteksi adanya senyawa dalam gas yang mengalir meninggalkan kolom. Detektor ditempatkan dalam daerah pemisahan kontrol panas dalam alat.

a.       Detektor daya hantar panas (Thermal Conductivity Detector)

Detektor jenis ini mengukur kemampuan zat dalam memindahkan panas dari daerah panas ke daerah dingin. Semakin besar daya hantar panas, maka semakin cepat pula panas dipindahkan. Detektor ini terdiri dari filamen panas tungsten-rhenium yang ditempatkan pada aliran gas yang datang dari arah kolom kromatografi. Tahanan listrik filamen akan naik bila suhu filamen naik. Selama gas pembawa mengalir secara konstan, maka tahanan akan konstan dan begitu pula sinyal yang dikeluarkannya. Ketika solute keluar dari kolom maka daya hantar panas aliran gas menjadi menurun sehingga kecepatan pendinginan filamen oleh aliran gas berkurang secara proporsional. Filamen menjadi lebih panas, tahanan bertambah, dan perubahan sinyal teramati.

Gambar 7. Detektor daya hantar panas

b.      Detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector, FID)

Dalam flame ionisasi detektor, solute yang keluar dari kolom dicampur H₂ dan udara kemudian dibakar pada nyala bagian dalam detektor. Atom karbon senyawa organik dapat menghasilkan radikal CH yang selanjutnya menghasilkan ion CHO⁺ dalam nyala hidrogen-udara.

CH + O à CHO⁺ + e^-

CHO⁺ yang dihasilkan dalam nyala bergerak ke katoda yang berada di atas nyala. Arus yang mengalir diantara anoda dan katoda diukur dan diterjemahkan sebagai sinyal pada rekorder. Detektor ini jauh lebih peka daripada detektor daya hantar panas. Kepekaan detektor ionisasi nyala akan lebih meningkat kalau N₂ digunakan sebagai gas pembawa.

 

 Gambar 8. Detektor Ionisasi Nyala

c.       Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector)

Detektor ini mengukur kehilangan sinyal ketika analit terelusi dari kolom kromatografi. Detektor ini sangat sensitif terhadap molekul yang mengandung halogen, seperti diklorinasi pestisida, tetapi relatif tidak sensitif untuk hidrokarbon, alkohol, dan keton. Sebagai gas pembawa dapat digunakan N₂ kering atau 5% metana dalam argon. Alternatif lain, menambahkan N₂ bila H₂ atau He digunakan sebagai gas pembawa. Gas nitrogen yang memasuki detektor diionisasikan oleh elektron berenergi tinggi (sinar β) yang diemisikan dari radioaktif ⁶³Ni atau ³H. Elektron yang terbentuk ditarik ke anoda dan menghasilkan sejumlah kecil arus. Bila molekul analit yang mempunyai afinitas elektron tinggi memasuki detektor, maka sebagian elektron ditangkap sehingga arus yang mengalir ke anoda berkurang.

d.      Detektor fotometri nyala

Detektor ini merupakan fotometer emisi optik yang berguna untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang mengandung fosfor atau belerang seperti pestisida dalam polutan udara. Solut yang terelusi memasuki nyala hidrogen-udara seperti dalam detektor ionisasi nyala. Fosfor dan belerang tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi yang kemudian melepaskan energi dalam bentuk cahaya. Cahaya yang dibebaskan oleh fosfor terjadi pada panjang gelombang 536 nm dan belerang terjadi pada panjang gelombang 394 nm yang dapat di isolasi dengan filter dan di deteksi dengan tabung fotomultifier.

e.       Detektor nyala alkali

Detektor ini merupakan modifikasi detektor ionisasi nyala yang selektif peka terhadap fosfor atau nitrogen. Detektor ini penting untuk analisis obat-obatan

f.       Detektor spektroskopi massa

Detektor ini merupakan jenis detektor paling terkenal dan mutakhir dalam kromatografi gas. Spektrometer massa disambungkan dengan keluaran kromatografi gas. Ketika gas solute memasuki spektrometer massa, maka molekul senyawa organik ditembaki dengan elektron berenergi tinggi sehingga molekul tersebut pecah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Pecahan molekul terdeteksi berdasarkan massanya yang digambarkan sebagai spektra massa. Setiap komponen campuran yang telah terpisahkan dengan kromatografi gas akan tergambar dalam satu spektra massa.

7.        Amplifier

Sinyal atau respon dihasilkan dan detektor kromatografi gas sangat kecil dan harus dimunculkan secara elektronik membuatnya tampak pada penangkap atau sistem data. Ini adalah fungsi dari detektor amplifier.

Karena kromatografi gas terbatas untuk sampel yang mudah menguap di bawah 300⁰C, teknik ini tidak dapat dipakai untuk titik didih yang sangat tinggi atau material yang tidak mudah menguap. Demikian kira-kira sekitar 75% dari seluruh senyawa yang diketahui tidak dapat dipisahkan dengan kromatografi gas. Disisi lain, kromatografi gas lebih disukai dari pada HPLC untuk gas, sampel yang titik didihnya rendah, dan banyak sampel dengan titik didih tinggi secara termal stabil di bawah kondisi pemisahan. GC juga telah tersedia beberapa yang  sangat sensitif dan detektor unsur yang spesifik memungkinkan terhindar dari batas deteksi yang rendah.

Dalam penerapannya, kromatografi gas bisa digunakan untuk :

a.         Mode operasional

Pengukuran kromatografi gas dapat dilakukan dalam dua mode operasional yaitu mode isotermal dan mode program suhu. Dengan mode isotermal, suhu kolom dijaga tetap selama pengukuran. Sedangkan dengan mode yang kedua, suhu kolom dapat diprogram, misal pada keadaan awal pengukuran dilakukan pada suhu 40⁰C dan pada akhir pengukuran 150⁰C dengan kenaikan suhu 5⁰C per menit.

 b.       Analisis Kualitatif

Tujuan utama kromatografi adalah memisahkan komponen-komponen yang terdapat dalam suatu campuran. Dengan kromatografi gas, jumlah peak yang tampak dalam kromatogram menunjukkan jumlah komponen yang terdapat dalam campuran. Untuk mengidentifikasi tiap peak kromatografi gas dapat dilakukan dengan berbagai metode analisis kualitatif.

Pertama, cara yang paling sederhana untuk mengidentifikasi peak kromatografi gas adalah membandingkan waktu retensi analit dengan waktu retensi standar.

Kedua adalah melakukan ko-kromatografi. Standar ditambahkan kepada cuplikan kemudian dilakukan kromatografi gas. Bila luas salah satu peak bertambah, yang dapat terlihat dari tinggi peak maka peak analit yang mengalami pertambahan luasnya identik dengan standar.

Ketiga, metode spektrometri dapat digunakan untuk mengidentifikasi peak kromatografi gas. Spektrometer massa dan spektrometer infared dapat langsung disambungkan ke kolom kromatografi gas. Setiap peak dapa direkam spektranya secara menyeluruh.

Keempat, setiap komponen yang telah terpisahkan dan keluar dari kolom di kondensasi untuk kemudian dilakukan analisis spektrometri NMR dengan syarat detektor nondestruktif harus digunakan seperti TCD.

c.         Analisis kuantitatif

Analisis ini dapat didasarkan pada salah satu pendekatan, tinggi peak atau are peak analit dan standar. Selanjutnya, terdapat 3 jenis metode analisis kuantitatif, yaitu :

1.      Metode kalibrasi

Analisis dengan metode ini, kita harus mempersiapkan sederet larutan standar yang komposisisnya sama dengan analit. Kemudian tiap larutan standar di ukur dengan kromatografi gas sehingga diperoleh kromatogram untuk setiap larutan standar. Selanjutnya di plot are peak atau tinggi peak sebagai fungsi konsentrasi larutan standar. Plot data harus diperoleh garis lurus yang memotong titik nol. Restandarisasi diperlukan untuk mendapatkan ketelitian tinggi.

2.      Metode normalisasi area

Metode ini dimaksudkan untuk mengurangi kesalahan yang berhubungan dengan injeksi cuplikan. Dengan metode ini diperlukan elusi yang sempurna, semua komponen campuran harus keluar dari kolom. Area setiap peak yang muncul dihitung. Kemudian area-area peak tersebut dikoreksi terhadap respon detektor untuk jenis senyawa yang berbeda. Selanjutnya konsentrasi analit ditentukan dengan membandingkan area suatu peak terhadap total area semua komponen.

Dalam praktikum kali ini, akan ditentukan keberadaan komponen heksana, toluena, dan xylena pada sampel pertamax. Untuk itu, perlu diketahui seluruh komponen dari gasolin atau bensin, yaitu dapat dilihat dalam kromatogram dibawah ini.

Adapun karakteristik dari pertamax adalah sebagai berikut :

·      Ditujukkan untuk kendaraan menggunakan bahan bakar beroktan tinggi dan tanpa timbal

·      Untuk kendaraan yang menggunakan electric fuel injection dan catalyc converter 5

·      Mempunyai nilai oktan 92, etanol sebagai peningkat bilangan oktannya

·      Bebas timbal

·      Menghasilkan NOx dan COx lebih rendah dibanding premium

Keuntungan kromatografi gas, diantaranya :

·      Analisisnya cepat, beberapa menit

·      Efisien, resolusi tinggi

·      Sensitif, mudah mendeteksi ppm atau ppb

·      Tidak merusak, memungkinkan dapat digabung dengan spektrometer massa

·      Analisis kuantitatif dengan keakuratan yang tinggi, tipe RSDS 1-5 %

·      Hanya dibutuhkan sampel sedikit, biasanya µm

·      Reliabel dan relatif sederhana, tidak mahal.

Namun, ada pula kelemahan dari kromatografi gas, yaitu :

·      Terbatas untuk sampel yang menguap

·      Tidak sesuai untuk sampel yang labil secara termal

·      Sulit untuk persiapan sampel dalam jumlah besar

E. Alat dan Bahan Praktikum

1. Alat

·       Instrumen GC                         1 Set

·       Botol Vial                               3 buah

·       Gelas ukur  10 mL                  1 buah

·       Pipet volume                           4 buah

·       Ball pipet                                 1 buah

2.    Bahan

·      Standar heksana                      0,3 mL

·      Standar toluena                       0,5 mL

·      Standar xylena                        0,7 mL

·      Sampel pertamax                     1 mL

F. Sifat Fisik, Sifat Kimia, Bahaya, dan Penganggulangan Bahan

Bahan	Sifat Fisika	Sifat Kimia
C6H5CH3 (Toluena)	-     Berat jenis uap : 3,1 -     Massa molar : 92,13 gr/mol -     Cairan tidak berwarna, berbau spesifik -     Titik leleh : -95o C -     Titik didih : 110,6o C -     Tekanan uap : 22 mmHg (20oC) -     Larut dalam pelarut organik (kloroform, heksana)	-      Mudah terbakar -      Iritan -      Bereaksi dengan oksidator
	Bahaya	Penanggulangan
	-   Penghirupan konsentrasi >200 ppm selama 8 jam dapat mempengaruhi sistem syaraf pusat yang berakibat pada timbulnya rasa lelah, otak lemah, pusing, dan muntah.	-       Gunakan APD lengkap -       Simpan toluena di tempat yang aman
C6H4(CH3)2 (p-xylena)	Sifat Fisika	Sifat Kimia
	-    Berat jenis uap : 3,7 -    Massa molar : 106,16 gr/mol -    Cairan tidak berwarna, berbau spesifik -    Titik leleh : 3,3oC -    Titik didih : 138oC -    Tekanan uap : 8 mmHg (25oC)	-  Mudah terbakar -  Iritan -  Bereaksi dengan oksidator
	Bahaya	Penanggulangan
	-    Reaktivitas : Stabil terhadap panas, cahaya, udara, asam, dan basa. -    Iritasi hidung dan tenggorokan, pusing, dan mau muntah bila terhirup. -    Iritasi bila terkena mata	-  Gunakan APD lengkap -  Simpan xylena ditempat aman
C6H14 (Heksana)	Sifat Fisika	Sifat Kimia
	-    Berat jenis uap : 2,97 (udara =1 ) -   Massa molar : 86,18 gram/mol -   Cairan tidak berwarna -   Titik leleh : -93,5oC -   Titik didih : 68,95oC -   Tekanan uap : 124 mmHg (20oC) -   Tidak larut dalam air, tapi larut dalam alkohol, kloroform, dan larut dalam hampir semua pelarut organik.	-      Mudah terbakar -      Bereaksi dengan oksidator
	Bahaya	Penanggulangan
	-   Reaktivitas : Stabil, tidak terurai oleh panas -   Penyebab iritan pada hidung, tenggorokan, dan mata bila terjadi paparan -   Dapat menyebabkan pusing, muntah, hilang kesadaran, atau kematian	-  Gunakan APD lengkap -  Simpan heksana ditempat aman.

G. Prosedur Kerja Praktikum

1.    Pembuatan larutan standar

Larutan standard disiapkan dengan cara mencampurkan 0,3 mL hexane; 0,5 mL toluene dan 0,7 mL xilena ke dalam botol vial dengan menggunakan pipet volume dan ball pipet, kemudian dihomogenkan dengan cara dikocok-kocok agar tercampur.

2.    Persiapan sampel

Larutan sampel pertamax dipipet sebanyak 1 mL dan dimasukkan ke dalam botol vial dengan menggunakan pipet volume dan ball pipet.

3.    Persiapan larutan sampel dan standar

Larutan campuran sampel dan standar masing-masing dipipet sebanyak  0,5 mL dan dimasukkan ke dalam botol vial dengan menggunakan pipet volume dan ball pipet.

4.    Pengoperasian Instrumen GC

Simaklah operator dalam menyiapkan dan menjelaskan cara mengoperasikan instrumen GC.

·      Seting gas pembawa dan gas pembakar

·      Nyalakan instrumen GC, diikuti computer.

·      Mengatur parameter operasional GC

suhu injector 150ºC, suhu detector 250ºC, suhu awal kolom pada 40ºC kemudian diprogram dengan kenaikan 8ºC permenit sampai 150ºC dipertahankan selama 2 menit , detector FID, kolom DB-5, gas pembawa H2 tekanan 4-5 Bar.

5.    Pengukuran dengan instrumen GC

Ukurlah larutan standar, sampel dan campuran yang sudah disiapkan dengan instrumen GC. Ambil sebanyak 0,5 µL larutan yang akan diukur dengan syringe dan injeksikan pada GC. Simaklah operator mengukur dan mencetak hasil. Diskusikan hasil pengukuran dengan dosen praktikum.

 H.  Analisis Data

Dalam percobaan ini dilakukan penentuan hexsan, toluen, xilena dalam sampel pertamax dengan menggunakan instrumen gas kromatografi (GC).  Pertamax merupakan salah satu jenis BBM dari pengolahan minyak bumi yang memiliki warna hijau jernih. Pertamax mengandung 33 komponen termasuk hexsan, toluena dan xilena yang akan dianalisis dalam percobaan ini.

Prinsip dasar dari gas kromatografi (GC) adalah pemisahan komponen berdasarkan perbedaan distribusi molekul antara fasa gerak dan fasa diam. Fasa gerak yang digunakan dalam percobaan ini adalah gas N₂ dan udara sebagai gas pembawa yang akan membawa sampel dari injektor masuk kedalam kolom. N₂ digunakan karena detektor yang dipakai adalah FID. Kepekaan detektor ini akan lebih meningkat jika N₂ digunakan sebagai gas pembawanya. FID digunakan karena sampel yang akan dianalisis merupakan hidrokarbon. Fasa diam yang digunakan berupa cairan 5% fenil – 95% metilpolisikloksan yang bersifat nonpolar. Fesa diam ini terdapat dalam kolom DB-5.

Sampel yang diinjeksikan sebanyak 1μL. Penginjeksian dilakukan menggunakan siringe. Dalam proses pengambilan sampel menggunakan siringe, harus dipastikan tidak ada gelembung gas dalam siringe, karena akan berpengaruh pada keakuratan hasil analisis.

Hasil keluaran dari analisis sampel menggunakan intrumen GC adalah kromatogram. Analisis yang dilakukan dalam percobaan ini hanya analisis kualitatif. Pada tahap pertama dilakukan analisis terhadap kromatogram larutan standar. Kedua, dilakukan analisis terhadap kromatogram sampel yaitu pertamax dan yang terakhir dilakukan analisis kromatogram pertamax + larutan strandar.

1.    Analisi kromatogram larutan standar

Larutan standar yang digunakan adalah heksan, toluena, dan xilena dengan perbandingan masing-masing 0,3 mL, 0,5 mL, dan 0,7 mL. Dari hasil kromatogram larutan standar diperoleh 5 puncak. Namun, puncak yang dominan hanya ada 3 yang diduga puncak tersebut adalah heksan, toluena, dan xilena.

Adapun data waktu retensi dan Area% dari kromatogram larutan standar sebagai berikut :

Puncak	Waktu Retensi	Area %
1	1,873	15,116
2	3,351	36, 502
4	5,020	47,038

Dari data tersebut, diduga bahwa puncak 1 merupakan heksan, karena memiliki %area yang lebih kecil, sesuai dengan jumlah heksan yang ditambahkan yaitu 0,3 mL (20% dari larutan standar keseluruhan). Puncak kedua diduga adalah toluena karena memiliki  %area yang lebih besar dari puncak 1, hal inipun sesuai dengan jumlah toluena yang ditambahkan yaitu 0,5mL (33,33%). Dan puncak yang keempat diduga adalah xilena karena memiliki %area yang paling besar yaitu 47,038, sesuai dengan jumlah xilena yang ditambahkan yaitu 0,7mL (46,67%).

Selain berdasarkan analisis dari luas area puncak, hasil analisis juga didasarkan pada interaksi antara komponen yang ada dalam larutan standar dengan fasa gerak dan fasa diam. Interaksi komponen-komponen tersebut antara lain dipengaruhi oleh perbedaan kepolaran, berat molekul dan titik didih. Juga faktor lain seperti laju alir dan efek sterik.

·      Titik didih

Komponen dengan titik didih paling rendah akan keluar kolom terlebih dahulu. Hal ini dikarenakan komponen dengan titik didih paling rendah akan terlebih dahulu menguap seiring dengan pertambahan suhu kolom.

·      Berat molekul

Komponen dengan berat molekul paling kecil, akan keluar kolom terlebih dahulu dan sebaliknya.

·      Kepolaran

Jika dilihat dari kepolaran (harga indeks kepolaran) maing-masing komponen, maka komponen yang bersifat paling nonpolar akan lebih lama tertahan dalam kolom dan fasa diam. Sehingga, komponen yang lebih dahulu keluar dari kolom adalah komponen yang paling polar.

Adapun data mengenai berat molekul, titik didih, dan perbedaan kepolaran dari heksan, toluena dan xilena adalah sebagai berikut :

Bahan	Berat molekul	Titik didih	Indeks Polaritas
Heksan	86	68,95 0C	0,1
Toluena	92,13	110  0C	2,4
Xilena	106,16	138,35 0C (para)	2,5

Berdasarkan data diatas, heksan memiliki berat molekul dan titik didih yang lebih rendah dibandingkan toluen dan xilena. Sehingga heksan lebih dulu berubah menjadi gas lalu terbawa oleh gas pembawa dan keluar kolom lebih dalu, maka memiliki waktu retensi yang lebih kecil yaitu puncak nomor 1. Dengan alasan yang sama,  puncak 2 diduga toluena dan puncak no 4 diduga xilena.

2.    Analisi kromatogram pertamax

Analisis kualitatif dari sampel pertamax dilakukan dengan membandingkan waktu retensi pada kromatogram pertamax dan kromatogram larutan standar. Berdasarkan data waktu retensi yang hampir mendekati waktu retensi larutan standar, terdapat 2 puncak yang diduga heksan yaitu puncak 7 dan 8, diduga toluena yaitu puncak 20 dan 21 dan puncak xilena 31 dan 32. Datanya sebagai berikut :

Komponen standar	Waktu retensi (tr) standar	Kromatogram pertamax		Selisih tr standar dengan tr pertamax
		Puncak	Waktu retensi
Heksan	1.873	7	1.817	56
		8	1.895	22
Toluena	3.351	20	3.237	114
		21	3.375	24
Xilena	5.020	31	4.839	181
		32	5.216	196

Dari data diatas berdasarkan kedekatan selisih tr standar dan tr pertamax maka diduga puncak ke-8 adalah heksan, puncak ke-21 adalah toluena dan puncak ke-31 adalah xilena.

3.    Analisi kromatogram pertamax + standar

Analisi kromatogram pertamax + standar dilakukan dengan metode co-kromatografi yaitu dengan menambahkan larutan standar kedalam sampel pertamax dan dianisis menggunakan kromatografi gas. Bila luas salah satu puncak bertambah yang dapat dilihat dari tinggi puncak maka puncak yang mengalami pertambahan luas tersebut sama dengan standarnya. Berikut hasil analisisnya :

Komponen standar	Waktu retensi (tr) standar	Kromatogram pertamax + sampel		Selisih tr standar dengan tr pertamax + standar	Area% pertamax	Area% pertamax + standar	Penambahan area% puncak kromatogram pertamax dan pertamax + standar
		Puncak	Waktu retensi
Heksan	1.873	7	1.803	70	3.073	8.428	5.355
		8	1.960	87	0.870	0.520	- 0.350
Toluena	3.351	20	3.326	26	15.661	26.260	10.599
		21	3.410	59	0.764	0.376	-0.388
Xilena	5.020	31	5.021	1	11.403	32.456	21.053
		32	5.119	99	5.793	0.182	-5.611

Berdasarkan data diatas, diduga puncak ke-7 adalah heksan, karena memiliki selisih waktu retensi yang lebih kecil dengan larutan standar dan mengalami penambahan luas area (area %)  jika dibandingkan dengan area %  pada kromatogram  pertamax yang tidak ditambahkan dengan standar. Dengan alasan yang sama begitu juga dengan puncak ke-20 diduga toluena dan puncak ke-31 diduga xilena.

I.     KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis sampel pertamax yang dilakukan dengan gas kromatografi (GC) terbukti bahwa dalam pertamax mengandung komponen heksana, toluena dan xilena.

 

DAFTAR PUSTAKA

Haries, Danil. C (2007). Quantitative Chemical Analysis. New York : W. H Freeman and Company

Harvey, David. (1956). Modern Analytical Chemistry. Depauw University : Mc-Graw-Hill Company

Hendayana, Sumar. (2010). Kimia Pemisahan. Bandung : PT. Remaja Rosdakarya

Wiji, dkk. (2013). Penentuan Praktikum Kimia Analitik Instrumen. Bandung : Lab. Kimia Instrumen Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI

Siregar, Johendri Haris. (2013). Perbedaan Premium, Pertamax, dan Pertamax Plus. [online]. Tersedia : http :// johendri27gar.blogspot.com. [2 Maret 2014]