A. Defenisi Gas Cromatografy Mass
Spectrometry (GCMS)
GCMS merupakan metode pemisahan senyawa organik yang menggunakan dua metode analisis senyawa
yaitu kromatografi gas (GC) untuk menganalisis jumlah senyawa secara kuantitatif dan spektrometri massa (MS) untuk menganalisis
struktur molekul senyawa analit.
Gas
kromatografi merupakan salah satu teknik spektroskopi yang menggunakan prinsip
pemisahan campuran berdasarkan perbedaan kecepatan migrasi komponen-komponen
penyusunnya. Gas kromatografi biasa digunakan untuk mengidentifikasi suatu
senyawa yang terdapat pada campuran gas dan juga menentukan konsentrasi suatu senyawa dalam fase
gas.
Spektroskopi
massa adalah suatu metode untuk mendapatkan berat molekul dengan cara mencari
perbandingan massa terhadap muatan dari ion yang muatannya diketahui dengan
mengukur jari-jari orbit melingkarnya dalam medan magnetik seragam.
Penggunaan kromatografi gas dapat
dipadukan dengan spektroskopi massa. Paduan keduanya dapat menghasilkan data
yang lebih akurat dalam pengidentifikasian senyawa yang dilengakapi dengan
struktur molekulnya.
Kromatografi
gas ini juga mirip dengan distilasi fraksional, karena kedua
proses memisahkan komponen dari campuran terutama berdasarkan
pada perbedaan itik didih (atau tekanan uap). Namun, distilasi
fraksional biasanya digunakan untuk
memisahkan komponen-komponen dari campuran pada skala besar,
sedangkan GC dapat digunakan padaskala yang lebih
kecil (yaitu mikro)(Pavia:2006).
B.
Instrumentasi Cromatografy Mass Spectrometry (GCMS)
Rangkaian instrumentasi
untuk gas kromatografi dan spekstroskopi massa bergabung menjadi satu kesatuan
rangkaian yang sering disebut dengan GCMS. Secara umum rangkaian GCMS :
Gambar 1. Diagram Alir Kromatografi Gas-Cair
Berikut adalah
penjelasan mengenai masing-masing instrument pada rangkaian GCMS.
1.
Instrumentasi Gas Kromatografi
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.
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
Ada dua tipe utama kolom dalam kromatografi gas-cair.
Tipe pertama, tube panjang dan tipis berisi material padatan; Tipe kedua, lebih
tipis dan memiliki fase diam yang berikatan dengan pada bagian terdalam
permukaannya. Ada tiga hal yang dapat berlangsung pada molekul tertentu dalam
campuran yang diinjeksikan pada kolom:
- Molekul dapat berkondensasi pada fase diam.
- Molekul dapat larut dalam cairan pada permukaan fase diam
- Molekul dapat tetap pada fase gas
2.Instrumentasi
Spekstroskopi 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. Tahap ini
sangatlah penting karena untuk melewati filter, partikel-partikel sampel
haruslah bermuatan.
b. Filter
Selama ion melui rangkaian spekstroskopi massa, ion-ion
ini melalui rangkaian elektromagnetik yang menyaring ion berdasarkan perbedaan
masa. Para ilmuwan memisahkan komponen-komponen massa untuk kemudian dipilih
yang mana yang boleh melanjutkan yang mana yang tidak (prinsip penyaringan).
Filter ini terus menyaring ion-ion yang berasal dari sumber ion untuk kemudian
diteruskan ke detektor.
c.
Detektor
Ada
beberapa tipe detektor yang biasa digunakan. Detektor ionisasi nyala dijelaskan
pada bagian bawah penjelasan ini, 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.
Hasil detektor akan direkam sebagai urutan
puncak-puncak; setiap puncak mewakili satu senyawa dalam campuran yang melalui
detektor. Sepanjang anda mengontrol secara hati-hati kondisi dalam kolom, anda
dapat menggunakan waktu retensi untuk membantu mengidentifikasi senyawa yang
tampak-tentu saja anda atau seseorang lain telah menganalisa senyawa murni dari
berbagai senyawa pada kondisi yang sama.
C. Prinsip Kerja
Cromatografy Mass Spectrometry (GCMS)
1. Kromatografi Gas (Gas Chromatography)
Kromatografi gas (GC) merupakan
jenis kromatografi yang digunakan dalam kimia organik untuk pemisahan dan
analisis. GC dapat digunakan untuk menguji kemurnian dari bahan tertentu, atau
memisahkan berbagai komponen dari campuran. Dalam beberapa situasi, GC dapat
membantu dalam mengidentifikasi sebuah senyawa kompleks.
Dalam kromatografi
gas, fase yang bergerak (atau "mobile phase") adalah sebuah operator
gas, yang biasanya gas murni seperti helium atau yang tidak reactive seperti
gas nitrogen. Stationary atau fasa diam merupakan tahap mikroskopis
lapisan cair atau polimer yang mendukung gas murni, di dalam bagian dari sistem
pipa-pipa kaca atau logam yang disebut kolom. Instrumen yang digunakan untuk
melakukan kromatografi gas disebut gas chromatograph (atau
"aerograph", "gas pemisah"). 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. Umumnya hanya ion positif yang dipelajari karena ion
negative yang dihasilkan dari sumber tumbukan umumnya sedikit.
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.
4.
Metode
Analisis Cromatografy 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.
Informasi
yang diperoleh dari kedua teknik ini
yang digabung dalam instrumen GC/MS adalah tak lain hasil dari masing-masing
spektra. Untuk spektra GC, informasi terpenting yang didapat adalah waktu
retensi untuk tiap-tiap senyawa dalam sampel. Sedangkan untuk spektra MS, bisa
diperoleh informasi mengenai massa molekul relatif dari senyawa sampel tersbut.
Tahap-tahap suatu rancangan
penelitian GC/MS:
1.
Sample preparation
2.
Derivatisation
3. Injeksi
Menginjeksikan campuran larutan ke
kolom GC lewat heated injection port. GC/MS kurang cocok untuk analisa senyawa
labil pada suhu tinggi karena akan terdekomposisi pada awal pemisahan.
4.
GC separation
Campuran dibawa gas pembawa
(biasanya Helium) dengan laju alir tertentu melewati kolom GC yang dipanaskan
dalam pemanas. Kolom GC memiliki cairan pelapis (fasa diam) yang inert.
5.
MS detector
Aspek kualitatif : lebih dari
275.000 spektra massa dari senyawa yang tidak diketahui dapat teridentifikasi
dengan referensi komputerisasi.
Aspek kuantitatif : dengan
membandingkan kurva standar dari senyawa yang diketahui dapat diketahui
kuantitas dari senyawa yang tidak diketahui.
6.
Scanning
Spektra massa dicatat secara
reguler dalam interval 0,5-1 detik selama pemisahan GC dan disimpan dalam
sistem instrumen data untuk digunakan dalam analisis. Spektra massa berupa
fingerprint ini dapat dibandingkan dengan acuan.
Tag :
Analisis Instrument
