GC & GCMS

1. GC & GCMS Presented by : IkaWahyunigwisnuArimurti (5213413016) AmaliaLarasati (5213413018) CanditaHeidyPuspita (5213413026) DwiWaluyo (5213413052) RezangPatuhRohmad (5213413060)

2. Pengertiankromatografi • Kromatografiadalahsuatuteknikpemisahanmolekulberdasarkanperbedaanpolapergerakanantarafasegerakdanfasediamuntukmemisahkankomponen (berupamolekul) yang beradapadalarutan. • Molekulyang terlarutdalamfasegerak, akanmelewatikolom yang merupakanfasediam.Molekul yang memilikiikatan yang kuatdengankolomakancenderungbergeraklebihlambatdibandingmolekul yang berikatanlemah.Denganini, berbagaimacamtipemolekuldapatdipisahkanberdasarkanpergerakanpadakolom. Setelahkomponenterelusidarikolom, komponentersebutdapatdianalisisdenganmenggunakandetektor

3. Sejarahkromatografi gas • Kromatografi pertama kali diperkenalkan oleh Michael Tswest (1906), seorang ahli botani Rusia. Tswest  menyiapkan kolom yang diisi dengan serbuk kalsium karbonat, dan kedalamnya dituangkan campuran pigmen tanaman yang dilarutkan dalam eter. Secara mengejutkan, pigmen memisahkan dan membentuk lapisan berwarna di sepanjang kolom. Ia menamakan kromatografi pada teknik pemisahan baru ini, dimana “chroma” berarti warna serta “graphein” yang berarti tulisan. Kemudian kimiawan dari Swiss Richard Martin Willstätter (1872-1942) menerapkan teknik ini untuk risetnya yakni untuk pemisahan pigmen klorofil.

4. PENGERTIAN KROMATOGRAFI GAS • Kromatografi gas (GC) adalah jenis umum dari kromatografi yang  digunakan dalam kimia analitik untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap tanpa dekomposisi. GC dapat digunakan untuk  pengujian kemurnian zat tertentu, atau memisahkan komponen yang berbeda dari campuran (jumlah relatif komponen tersebut juga dapat ditentukan). GC dapat digunakan dalam mengidentifikasi suatu senyawa.

5. PRINSIP KERJA GCMS

6. Jenisdanmacamalatgc • Berdasarkanfasadiamnya, kromatografi gas dibagimenjadiduabagianyaitu : • 1. Gas Liquid Chromatography (GLC), fasadiamnyaberwujudcair. Cairantersebutmerupakancairan yang tidakmudahmenguap yang melekatpadapadatanpendukung yang inert berupabutiranhalus. Prinsippemisahannyaberdasarkanperbedaanpartisikomponen-komponendarisuatusampeldiantarafasadiamdanfasagerak. • 2. Gas Solid Chromatography (GSC), fasadiamnyaberwujudpadat. Padatan yang digunakanmisalnyakarbon, zeolitdansilika gel. Prinsippemisahannyaberdasarkanadsorpsiterhadapfasa diam.

7. INSTRUMENTASI GC 1.Gas Pengangkut (carrier gas) Gas pengangkut/ pemasok gas (carrier gas) ditempatkan dalam silinder bertekanan tinggi. Biasanya tekanan dari silinder sebesar 150 atm. Tetapi tekanan ini sangat besar untuk digunakan secara Iansung. Gas pengangkut harus memenuhi persyaratan : a.Harus inert, tidak bereaksi dengan cuplikan, cuplikan-pelarut, dan material dalam kolom. b.Murni dan mudah diperoleh, serta murah. c.Sesuai/cocok untuk detektor. d.Harus mengurangi difusi gas. Gas-gas yang sering dipakai adalah : helium, argon, nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen. Gas helium dan argon  sangat baik, tidak mudah terbakar, tetapi sangat mahal. H2  mudah terbakar, sehingga harus berhati-hati dalam pemakaiannya. Kadang-kadang digunakan juga CO2.

8. 2. Tempat injeksi ( injection port) • Penginjeksiansampeladalahhal yang pentingdalamkromatografigas,terutamauntukmencegahresolusi yang buruksertapenyebaransampel yang tidaksesuai. Alat yang biasadigunakanuntukmenginjeksikansampeladalahmycrosyringe (penyemprotmikro). Sampel gas ataucairdiinjeksikanmelaluidiafragmasilikon-karet/sekat (septum) menujupenguapcahayapadakolomutama(port sampelbiasanyasekitar 50oC diatastitikdidihkomponensampel yang paling menguap). Biasanyaukuransampelbervariasidari 0.1 µL hingga 20 µL. Kolumkapilermembutuhkansampel yang lebihkecil ( ~ 10-3 µL).

9. 3. Kolom • Kolommerupakan “jantung” kromatografi gas, dimanaterjadipemisahankomponen-komponencuplikan. Padakromatografi gas terdapatduajeniskolom yang biasadipakai, antara lain kolomtertutup (packed) dankolomkapiler (capilary). Panjangkolomkromatografiantara 2-50 meter ataubahkanlebih. Biasanyaterbuatdari stainless steel, gelas, silica gabungan, atauteflon. Agar cocokpadasaattermostating,biasanyadibentuk spiral dengan diameter 10-30 cm.

10. 4. Detektor • Detektor berfungsi sebagai pendeteksi komponen-komponen yang telah dipisahkan dari kolom secara terus-menerus, cepat, akurat, dan dapat melakukan pada suhu yang lebih tinggi. Fungsi umumnya mengubah sifat-sifat molekul dari senyawa organik menjadi arus listrik kemudian arus listrik tersebut diteruskan ke rekorder untuk menghasilkan kromatogram. Detektor yang umum digunakan: a.Detektor hantaran panas (Thermal Conductivity Detector_ TCD) b. Detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector_ FID) c.Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector _ECD) d.Detektor fotometrik nyala (Falame Photomertic Detector _FPD) e. Detektor nyala alkali f. Detektor spektroskopi massa

11. Beberapasifatdetektor yang digunakandalamkromatografi gas adalahsebagaiberikut :

12. 5. Oven kolom • Kolom terletak didalam sebuah oven dalam instrumen. Suhu oven harus diatur dan sedikit dibawah titik didih sampel. Jika suhu diset terlalu tinggi, cairan fase diam bisa teruapkan, juga sedikit sampel akan larut pada suhu tinggi dan bisa mengalir terlalu cepat dalam kolom sehingga menjadi terpisah.

13. 6.  Rekorder • Rekorder berfungsi sebagai pengubah sinyal dari detektor yang diperkuat melalui elektrometer menjadi bentuk kromatogram. Dari kromatogram yang diperoleh dapat dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif dengan cara membandingkan waktu retensi sampel dengan standar. Analisis kuantitatif dengan menghitung luas area maupun tinggi dari kromatogram. Sinyal analitik  yang dihasilkan detektor disambungkan oleh rangkaian  elektronik  agar bisa diolah  oleh rekorder atau sistem data. • Sebuah rekorder bekerja dengan menggerakkan kertas dengan kecepatan tertentu. • Ada beberapa detektor yang dapat digunakan dalam kromatografi gas. Detektor yang berbeda akan memberikan berbagai jenis selektivitas. Detektor non selektifmerespon senyawa kecuali gas pembawa, Detektor selektif meresponi berbagai senyawa dengan sifat fisik atau kimia umum dan detektor khusus menanggapi suatu senyawa kimia tunggal.

14. 7. KomputerKomponen GC selanjutnyaadalahkomputer. GC modern menggunakankomputer yang dilengkapidenganperangkatlunaknya (software) untukdigitalisasi signal detektordanmempunyaibeberapafungsiantara lain: • Memfasilitasi setting parameter-parameter instrumenseperti: aliranfase gas; suhu oven danpemrogramansuhu; sertapenyuntikansampelsecaraotomatis. • Menampilkankromatogramdaninformasi-informasi lain denganmenggunakangrafikberwarna. • Merekam data kalibrasi, retensi, sertaperhitungan-perhitungandenganstatistik. • Menyimpan data parameter analisisuntukanalisissenyawatertentu

15. CARA PENGGUNAAN GC • Mengaktifkan GC 1.         Aktifkan Un-interrupable Power Supply (UPS) jika ada. 2.         Buka katup gas (alirkan gas ke GC) - Gas Helium (He) sebagai gas pembawa (carier) - Gas Nitrogen (N2) sebagai pembawa (carier) dan sebagai make up gas (FID) - Gas Hydrogen (H2) sebagai gas pembakar (FID) - Gas Compress Air sebagai pembakar (FID) 3.         Aktifkan computer. 4.         Aktifkan Gas Chromatography (GC) dengan tombol On/Off berada di sisi kiri bawah, tunggu hingga GC selesai initialisasi & self test (kira-kira 2 menit). 5.        Aktifkan software chemstation dengan doble  Program  click kiri icon instrument 1online atau klik start   Instrument 1 online. ChemStation 6.         Pastikan menu berada pada  Load Method (Conditioning Methode)  Method “Method and Run Control”  pilih metode yang diinginkan. 7.        Sebelum digunakan, pastikan column sudah diconditioning dengan suhu 20oC dibawah suhu maximum column atau diatas suhu operational tetapi tidak diperbolehkan melewati suhu max column seperti yang tertera di tag column. 8.         Conditioning GC selama 30 menit.  Pilih Methode yang akan digunakan untukanalisa (Method and Run Control)

16. SEJARAH GCMS • Penggunaanspektrometermassasebagaidetektordalamkromatografi gas dikembangkanselamatahun 1950 setelahberasaloleh James dan Martin padatahun 1952.. • Perkembanganterjangkaudanminiaturkomputertelahmembantudalampenyederhanaanpenggunaaninstrumenini, sertamemungkinkanperbaikanbesardalamjumlahwaktu yang dibutuhkanuntukmenganalisissampel. Padatahun 1964, Electronic Associates, Inc (EAI), pemasokterkemuka AS komputer analog, mulaipengembangandikendalikankomputerspektrometermassaquadrupoledibawaharahan Robert E. Finnigan.. • Padatahun 1996 top-of-the-line kecepatantinggi GC-MS unit menyelesaikananalisis accelerants apidalamwaktukurangdari 90 detik, sedangkangenerasipertama GC-MS akandiperlukansetidaknya 16 menit. • Padatahun 2000-an instrumen GC komputerisasi / MS menggunakanteknologiquadrupoletelahmenjadibaikpentinguntukpenelitiankimiadansalahsatuinstrumenutama yang digunakanuntukanalisisorganik. Instrumen GC komputerisasi / MS saatinibanyakdigunakandalampemantauanlingkungan air, udara, dantanah, dalamregulasipertaniandankeamananpangan, dandalampenemuandanproduksiobat-obatan.

17. Pengertian GCMS • GC-MS adalahsingkatandari “Gas Chromatography-Mass Spectrometri”. Instrumenalatiniadalahgabungandarialat GC dan MS, haliniberartisampel yang hendakdiperiksadiidentifikasidahuludenganalat GC (Gas Chromatography) baru, kemudiandiidentifikasidenganalat MS (Mass Spectrometry). GC dan MS merupakankombinasikekuatan yang simultanuntukmemisahkandanmengidentifikasikomponen-komponencampuran.

18. INSTRUMENTASI GCMS KROMATOGRAFI GAS (GC) SPEKTROMETRI MASSA (MS)

19. 1. KROMATOGRAFI GAS a.Carrier Gas Supply Gas pembawa (carrier gas) pada kromatografi gas sangatlah penting. Gas yang dapat digunakan pada dasarnya haruslah inert, kering, dan bebas oksigen. Kondisi seperti ini dibutuhkan karena gas pembawa ini dapat saja bereaksi dan dapat mempengaruhi gas yang akan dipelajari atau diidentifikasi. Gas yang biasanyadigunakanyaitu He, N2, H2 b.     Injeksi Sampel Sejumlah kecil sampel yang akan dianalisis diinjeksikan pada mesin menggunakan semprit kecil. Jarum semprit menembus lempengan karet tebal (Lempengan karet ini disebut septum) yang mana akan mengubah bentuknya kembali secara otomatis ketika semprit ditarik keluar dari lempengan karet tersebut. c.     Kolom Adaduatipeutamakolomdalamkromatografi gas-cair. Tipepertama, tube panjangdantipisberisi material padatan; Tipekedua, lebihtipisdanmemilikifasediam yang berikatandenganpadabagianterdalampermukaannya. Adatigahal yang dapatberlangsungpadamolekultertentudalamcampuran yang diinjeksikanpadakolom: • Molekul dapat berkondensasi pada fase diam. • Molekul dapat larut dalam cairan pada permukaan fase diam • Molekuldapattetap pada fase gas

20. 2. SPEKTROMETRI MASSA a. Sumber Ion Setelah melewati rangkaian gas kromatografi, sampel gas yang akan diuji dilanjutkan melalui rangkaian spekstroskopi massa. Molekul-molekul yang melewati sumber ion ini diserang oleh elektron, dan dipecah menjadi ionion positifnya. Tahapinisangatlahpentingkarenauntukmelewati filter, partikel-partikelsampelharuslahbermuatan. b. Filter Selama ion meluirangkaianspekstroskopimassa, ion-ion inimelaluirangkaianelektromagnetik yang menyaring ion berdasarkanperbedaanmasa. Para ilmuwanmemisahkankomponen-komponenmassauntukkemudiandipilih yang mana yang bolehmelanjutkan yang mana yang tidak (prinsippenyaringan). Filter initerusmenyaring ion-ion yang berasaldarisumber ion untukkemudianditeruskankedetektor. c. Detektor Ada beberapa tipe detektor yang biasa digunakan. Detektor ionisasi nyala (FID), merupakan detektor yang umum dan lebih mudah untuk dijelaskan daripada detektor alternatif lainnya. Dalam mekanisme reaksi, pembakaran senyawa organik merupakan hal yang sangat kompleks. Selama proses, sejumlah ion-ion dan elektron-elektron dihasilkan dalam nyala. Kehadiran ion dan elektron dapat dideteksi.  Seluruh detektor ditutup dalam oven yang lebih panas dibanding dengan temperatur kolom. Hal itu menghentikan kondensasi dalam detektor.

21. PRINSIP DAN CARA KERJA GCMS 1.Kromatografi Gas (Gas Chromatography) Kromatografi gas (GC) merupakanjeniskromatografi yang digunakandalamkimiaorganikuntukpemisahandananalisis. GC dapatdigunakanuntukmengujikemurniandaribahantertentu, ataumemisahkanberbagaikomponendaricampuran. Dalambeberapasituasi, GC dapatmembantudalammengidentifikasisebuahsenyawakompleks. Dalamkromatografi gas, fase yang bergerakadalahsebuah operator gas, yang biasanya gas murniseperti helium atau yang tidak reactive seperti gas nitrogen.

22. 2.     Spektroskopi Massa (Mass Spectrometry) Umumnya spektrum massa diperoleh dengan mengubah senyawa suatu sample menjadi ion-ion yang bergerak cepat yang dipisahkan berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan. Spektroskopi massa mampu menghasilkan berkas ion dari suatu zat uji, memilah ion tersebut menjadi spektum yang sesuai dengan perbandingan massa terhadap muatan dan merekam kelimpahan relatif tiap jenis ion yang ada.

23. 3.Kombinasi GCMS Saat GC dikombinasikan dengan MS, akan didapatkan sebuah metode analisis yang sangat bagus. Peneliti dapat menganalisis larutan organik, memasukkannya ke dalam instrumen, memisahkannya menjadi komponen tinggal dan langsung mengidentifikasi larutan tersebut. Selanjutnya, peneliti dapat menghitung analisa kuantitatif dari masing-masing komponen. Pada Gambar 4, sumbu z menyatakan kelimpahan senyawa, sumbu x menyatakan spektrum kromatografi, dan sumbu y menyatakan spektrum spektroskopi massa. Untuk menghitung masing-masing metode dapat divisualisasikan ke dalam grafik dua dimensi.

24. 4.Metode Analisis Cromatography Mass Spectrometry(GCMS) Pada metode analisis GCMS (Gas Cromatografy Mass Spektroscopy) adalah dengan membaca spektra yang terdapat pada kedua metode yang digabung tersebut. Pada  spektra GC jika terdapat bahwa dari sampel mengandung banyak senyawa, yaitu terlihat dari banyaknya puncak (peak) dalam spektra GC tersebut. Berdasarkan data waktu retensi yang sudah diketahui dari literatur, bisa diketahui senyawa apa saja yang ada dalam sampel.    Selanjutnya adalah dengan memasukkan senyawa yang diduga tersebut ke dalam instrumen spektroskopi massa. Hal ini dapat dilakukan karena salah satu kegunaan dari kromatografi gas adalah untuk memisahkan senyawa-senyawa dari suatu sampel. Setelah itu, didapat hasil dari spektra spektroskopi massa pada grafik yang berbeda

25. APLIKASI KEGUNAAN ALAT GCMS 1. PemantauanlingkungandanpembersihanGC-MS menjadialatpilihanuntukmelacakpolutanorganikdilingkungan. Biayaperalatan GC-MS telahmenurunsecarasignifikan, dankehandalantelahmeningkatpadasaat yang sama, yang telahmemberikankontribusiterhadapadopsimeningkatdalamstudilingkungan . Adabeberapasenyawa yang GC-MS tidakcukupsensitif, termasukpestisidadanherbisidatertentu, tetapiuntukanalisisorganiksebagianbesarsampellingkungan, termasukbanyakkelasutamapestisida, sangatsensitifdanefektif.

26. 2. Forensikkriminal GC-MS dapatmenganalisispartikeldaritubuhmanusiauntukmembantumenghubungkankriminaluntukkejahatan . Analisisapipuing-puingdenganmenggunakan GC-MS mapan, danbahkanada American Society didirikanuntukBahanPengujian (ASTM) standaruntukanalisispuing-puingkebakaran. GCMS / MS sangatbergunadisinisebagaisampelseringmengandungmatriks yang sangatkompleksdanhasil, yang digunakandipengadilan, harussangatakurat. 3. Penegakanhukum GC-MS semakinbanyakdigunakanuntukmendeteksinarkotikailegal, danakhirnyadapatmenggantikananjingmengendusobat. Hal inijugaseringdigunakandalamtoksikologiforensikuntukmenemukanobatdan / atauracundalamspesimenbiologidaritersangka, korban, ataualmarhum . 4. AnalisisOlahraga anti-doping GC-MS adalahalatutama yang digunakandalamolahraga anti-doping laboratoriumuntukmengujisampel urine atletuntukdilarangobatmeningkatkankinerja, misalnyasteroid anabolik

27. 5. Makanan, minumandananalisisparfum Makanandanminumanmengandungbanyaksenyawaaromatik , beberapasecaraalamihadirdalambahanbakudanbeberapamembentukselamapemrosesan. GC-MS secaraluasdigunakanuntukanalisissenyawaini yang meliputiester , asamlemak , alkohol , aldehida , senyawaterpendll Hal inijugadigunakanuntukmendeteksidanmengukurkontaminandaripembusukanataupemalsuan yang mungkinberbahayadan yang seringdikendalikanolehlembagapemerintah, misalnyapestisida . 6. Kedokteran Puluhanpenyakitmetabolikbawaanjugadikenalsebagaikesalahanmetabolismebawaansekarangterdeteksiolehtesskriningbayibarulahir, terutamapengujianmenggunakan gas kromatografi-spektrometrimassa. GC-MS dapatmenentukansenyawadalam urine bahkandalamkonsentrasikecil. Senyawainibiasanyatidakhadirtetapimunculpadaindividu yang menderitagangguanmetabolisme. Hal inisemakinmenjadicara yang umumuntukmendiagnosa IEM untuk diagnosis dinidanpengobatanlembagaakhirnyamengarahkehasil yang lebihbaik. Sekarangmungkinuntukmengujibayi yang barulahirselamalebihdari 100 gangguanmetabolismegenetikdengantes urine saatlahirdidasarkanpada GC-MS.