TEORI KROMATOGRAFI KERTAS

 Latar belakang

Kromatografi digunakan untuk memisahkan campuran dari substansinya menjadi komponen - komponennya. Seluruh bentuk kromatografi bekerja berdasarkan prinsip yang sama.

Seluruh bentuk kromatografi memiliki fase diam (berupa padatan atau cairan yang didukung pada padatan) dan fase gerak (cairan atau gas). Fase gerak mengalir melalui fase diam dan membawa komponen - komponen dari campuran bersama - sama. Komponen - komponen yang berbeda akan bergerak pada laju yang berbeda pula. Kita akan melihat alasannya pada halaman selanjutnya.

Dalam kromatografi kertas, fase diam adalah kertas serap yang sangat seragam. Fase gerak adalah pelarut atau campuran pelarut yang sesuai.

Anda mungkin telah menggunakan kromatografi kertas sebagai salah satu hal pertama yang pernah anda kerjakan dalam bidang kimia untuk pemisahan, misalnya campuran dari pewarna - pewarna yang menyusun warna tinta tertentu. Ini merupakan contoh yang mudah, mari memulai dari hal itu.

Anggaplah anda mempunyai tiga pena biru dan akan mencari tahu dari tiga pena itu, yang mana digunakan untuk menulis pesan. Sampel dari masing - masing tinta diteteskan pada garis dasar prinsip pada selembar kromatografi kertas. Beberapa pewarna larut dalam jumlah yang minimun dalam pelarut yang sesuai, dan itu juga diteteskan pada garis yang sama. Dalam gambar  pena ditandai 1, 2, dan 3 serta tinta pada pesan ditandai sebagai M.

Kertas digantungkan pada wadah yang berisi lapisan tipis pelarut atau campuran pelarut yang sesuai didalamnya. Perlu diperhatikan bahwa batas pelarut berada dibawah garis pada bercak diatasnya. Gambar berikutnya tidak ditunjukkan terperinci bagaimana kertas digantungkan karena terlalu banyak kemungkinan untuk mengerjakannya dan dapat mengacaukan gambar. Kadang - kadang kertas hanya digulungkan secara bebas pada silinder dan diikatkan dengan klip kertas pada bagian atas dan bawah. Silinder kemudian ditempatkan dengan posisi berdiri pada bawah wadah.

Mengapa chamber harus ditutup? alasan chamber harus ditutup adalah untuk meyakinkan bahwa atmosfer dalam gelas kimia terjenuhkan dengan uap pelarut. Penjenuhan udara dalam gelas kimia dengan uap menghentikan penguapan pelarut sama halnya dengan pergerakan pelarut pada kertas.

Karena pelarut bergerak lambat pada kertas, komponen - komponen yang berbeda dari campuran tinta akan bergerak pada laju berbeda dan campuran dipisahkan berdasarkan pada perbedaan bercak warna.

Gambar menunjukkan apa yang tampak setelah pelarut sudah bergerak hampir seluruhnya ke atas.

Dengan sangat mudah dijelaskan melihat dari kromatogram akhir dari pena yang ditulis pada pesan yang memgandung pewarna yang sama dengan pena 2. Juga dapat melihat bahwa pena 1 mengandung 2 campuran berwarna biru yang kemungkinan salah satunya mengandung pewarna tunggal yang terdapat dalam pena 3.

Nilai Rf (Retordation Factor / Rate of Flow)

Beberapa senyawa dalam campuran bergerak sejauh dengan jarak yang ditempuh pelarut; beberapa lainnya tetap lebih dekat pada garis dasar. Jarak tempuh relative pada pelarut adalah konstan untuk senyawa tertentu sepanjang anda menjaga segala sesuatunya tetap sama, misalnya jenis kertas dan komposisi pelarut yang tepat.

Jarak relatif pada pelarut disebut nilai Rf. Untuk setiap senyawa berlaku rumus sebagai berikut :

Misalnya, jika salah satu komponen dari campuran bergerak 9.6 cm dari garis dasar, sedangkan pelarut bergerak sejauh 12.0 cm maka Rf untuk komponen itu adalah :

Dalam contoh tersebut ada beberapa pena, tidak perlu menghitung nilai Rf karena selanjutkan akan membuat perbandingan langsung dengan hanya melihat kromatogram.

Anda membuat asumsi bahwa jika memiliki dua bercak pada kromatogram akhir dengan warna yang sama dan telah bergerak pada jarak yang sama pada kertas, dua bercak tersebut merupakan senyawa yang hampir sama. Hal ini tidak selalu benar. Anda dapat saja membuat senyawa - senyawa berwarna yang sangat mirip dengan nilai Rf yang sangat mirip. Kita akan melihat bagaimana anda menemukan masalah itu pada penjelasan selanjutnya.

Bagaimana halnya jika substansi yang anda ingin identifikasi malah tidak berwarna?

Dalam beberapa kasus, dimungkinkan membuat bercak menjadi tampak dengan mereaksikannya dengan beberapa pereaksi yang menghasilkan produk yang berwarna dari campuran asam amino.

Anggaplah anda mempunyai campuran asam amino dan ingin memisahkan asam amino tertentu yang ada dalam campuran. Untuk memyederhanakan, mari berasumsi bahwa anda telah mengetahui kemungkinan campuran tersebut hanya mengandung lima asam amino yang umum.

Setetes larutan campuran ditempatkan pada garis dasar kertas, dan dengan cara yang sama ditempatkan asam amino yang telah diketahui kemudian diteteskan disampingnya. Kertas tersebut kemudian ditempatkan dalam pelarut yang sesuai dan dibiarkan seperti sebelumnya. dalam gambar, campuran adalam M, dan asam amino yang telah diketahui ditandai 1 sampai 5.

Posisi pelarut depan ditandai dengan pensil dan kromatogram lalu dikeringkan dan disemprotkan NIHIDRIN. Nihidrin bereaksi dengan asam amino menghasilkan senyawa berwarna, utamanya coklat atau ungu.

Gambar disebelah kiri menunjukkan kertas setelah dilalui pelarut hampir pada bagian atas kertas. Bercak masih belum tampak. Gambar kedua menunjukkan apa yang mungkin tampak setelah penyemprotan nihidrin.

Tidak diperlukan untuk menghitung nilai Rf karena anda dengan mudah dapat membandingkan bercak dalam campuran dengan asam amino - asam amino yang telah diketahui berdasarkan posisi dan warnanya.

Dalam contoh ini, campuran mengandung asam amino yang diberi tanda 1, 4, dan 5.

Bagaimana jika campuran mengandung asam amino lain selain dari asam amino yang anda gunakan untuk perbandingan?

Maka akan terdapat bercak dalam campuran yang tidak sesuai dari asam amino yang telah diketahui. Anda harus mengulangi percobaan menggunakan asam amino - asam amino sebagai bahan perbadingan.

KROMATOGRAFI KERTAS DUA ARAH

Kromatografi kertas dua arah dapat digunakan dalam menyelesaikan masalah pemisahan substansi yang memiliki nilai Rf yang sangat serupa. 

Saya akan kembali membicarakan tentang senyawa - senyawa karena lebih mudah melihat apa yang terjadi. Anda dapat mengerjakannya secara sempurna hal ini dengan senyawa - senyawa yang tidak berwarna - tetapi anda harus menggunakan banyak imajinasi dalam menjelaskan apa yang terjadi.

Waktu itu kromatogram dibuat dari bercak tunggal dari campuran yang ditempatkan ke depan dari garis dasar. Kromatogram ditempatkan dalam sebuah pelarut sebelum dan sesudah sampai pelarut mendekati bagian atas kertas.

Dalam gambar, posisi pelarut ditandai dengan pensil sebelum kertas kering. Posisi ini ditandai sebagai SF1 yaitu pelarut depan untuk pelarut pertama. Kita akan menggunakan dua pelarut yang berbeda. 

Jika anda melihatnya lebih dekat, anda dapat melihat bahwa bercak pusat besar dalam kromatogram sebagian biru dan sebagian hijau. Dua pewarna dalam campuran memiliki nilai Rf yang hampir sama. Tentunya, nilai - nilai ini bisa saja, keduanya memiliki warna yang sama; dalam hal ini anda tidak dapat mengatakan bahwa ada satu atau lebih pewarna dalam bercak itu. 

Apa yang anda kerjakan sekarang adalah menunggu kertas kering seluruhnya, dan putar 90° dan diperlakukan kromatogram kembali dengan pelarut yang berbeda.

Hal yang sangat tidak dipercaya bahwa dua bercak yang membingungkan akan memiliki nilai Rf dalam pelarut kedua sama halnya dengan pelarut yang pertama, dengan demikian bercak - bercak akan bergerak dengan jumlah yang berbeda.

Gambar berikutnya menunjukkan apa yang mungkin terjadi pada berbagai bercak pada kromatogram awal. Posisi pelarut kedua juga ditandai. 

Tentunya anda tidak dapat melihat bercak - bercak dalam posisi awal dan akhir. Bercak - bercak pun telah bergerak. Hasil dari kromatogram akhir akan tampak seperti ini.

Kromatografi dua arah secara seluruhnya terpisah dari campuran menjadi empat bercak yang berbeda.

Jika anda akan mengidentifikasi bercak - bercak dalam campuran, secara jelas anda tidak dapat melaksanakannya dengan perbandingan substansi pada kromatogram yang sama seperti yang kita lihat pada contohnya sebelumnya menggunakan pena atau asam amino - asam amino. Anda dapat berakhir dengan kekacauan pada bercak - bercak yang tanpa arti.

Meskipun demikian, anda dapat bekerja dengan nilai Rf untuk setiap bercak - bercak dalam pelarut - pelarut, dan kemudian membandingkan nilai - nilai yang anda telah ukur dari senyawa yang telah diketahui pada kondisi yang tepat sama.

Bagaimana kromatograsi kertas bekerja?

Meskipun kromatografi kertas sangat mudah pengerjaannya, tetapi sangat sulit dijelaskan apabila membandingkan dengan kromatografi lapis tipis (KLT) Penjelasannya tergantung tingkatan pemilihan pelarut yang anda gunakan, dan beberapa sumber untuk mengatasi masalah secara tuntas. Jika anda telah pernah melakukannya, ini sangat membantu jika anda dapat membaca penjelasan bagaimana kromatografi lapis tipis (KLT) bekerja. 

STRUKTUR DASAR KERTAS 

Kertas dibuat dari serat selulosa. Selulosa merupakan polimer dari gula sederhana, yaitu glukosa. 

Sangat menarik untuk mencoba menjelaskan kromatografi kertas dalam kerangka bahwa senyawa - senyawa berbeda diserap pada tingkatan yang berbeda pada permukaan kertas. Dengan kata lain, akan baik menggunakan beberapa penjelasan untuk kromatografi lapis tipis (KLT) dan kertas. Sayangnya, hal ini lebih kompleks daripada itu.

Kompleksitas timbul karena serat - serat selulosa beratraksi dengan uap air dari atmosfer sebagaimana halnya air yang timbul pada saat pembuatan kertas. Oleh karena itu, anda dapat berpikir yakni kertas sebagai serat - serat selulosa dengan lapisan yang sangat tipis dari molekul - molekul air yang berikatan pada permukaan. Interaksi ini dengan air merupakan efek yang sangat penting selama pengerjaan kromatografi kertas.

KROMATOGRAFI KERTAS MENGGUNAKAN PELARUT NON POLAR

Jiak anda menggunakan pelarut non polar seperti heksana untuk mengerjakan kromatogram.

Molekul - molekul polar dalam campuran yang akan digunakan untuk dipisahkan akan memiliki sedikit atraksi untuk molekul - molekul seperti ini akan bergerak sepanjang kertas diangkut oleh pelarut. Kemudian akan menghasilkan nilai Rf yang relatif tinggi.

Dengan kata lain, molekul - molekul polar akan memiliki atraksi yang tinggi untuk molekul - molekul air dan kurang untuk pelarut yang non polar. Dan karena hal tersebut, maka cenderung larut dalam lapisan tipis air sekitar serat lebih besar lebih besar daripada pelarut yang bergerak.

Karena molekul - molekul ini menghabiskan waktu untuk larut dalam fase diam dan kurang dalam fase gerak, molekul - molekul tidak akan bergerak sangat cepat pada kertas.

Kecenderungan senyawa untuk membagi waktunya antara dua pelarut yang tidak bercampur (misalnya pelarut heksana dan air yang mana tidak bercampur) disebut sebagai partisi. Kromatografi kertas menggunakan pelarut non-polar kemudian menjadi tipe kromatografi partisi.

Kromatografi kertas menggunakan air dan pelarut polar lainnya.

Partisi tidak dapat dijelaskan jika menggunakan air sebagai pelarut untuk campuran. Jika air sebagai fase diam, tidak akan sangat berbeda makna antara jumlah waktu substansi menghabiskan waktu dalam campuran dengan bentuknya lainnya. Seluruh substansi seharusnya setimbang kelarutannya (terlalu setimbang) dalam keduanya.

Namun, kromatogram pertama yang telah anda buat mungkin merupakan tinta menggunakan air sebagai berikut.

Jika air bertindak sebagai fase gerak selayaknya menjadi fase diam, akan terdapat perbedaan mekanisme pada mekanisme kerja dan harus setimbang untuk pelarut - pelarut polar seperti alkohol misalnya. Partisi hanya dapat terjadi antara pelarut yang tidak tercampur satu dengan yang lainnya. Pelarut - pelarut polar seperti alkohol rendah bercampur dengan air.

APLIKASI KROMATOGRAFI KERTAS

Contoh pengaplikasian kromatografi kertas pada berbagai bidang kehidupan yaitu : 

1. Bidang klinik & biokimia.

sebagai pemisahan campuran asam amino dan peptida, serta sebagai pengujian urine dan cairan lainnyam

2. Bidang analitik & umum.

Sebagai analisi polimer, deteksi logam dalam tanah, deteksi senyawa fenolat dalam ekstrak tanaman, pemisahan alkaloida & flavonoid, pemisahan senyawa - senyawa yang mengandung radioisotop. dll.

Beberapa faktor yang menentukan harga atau nilai Rf yaitu :

1. Pelarut (lihat deret eluotropik eluen) kaidah like disolved like.

Contoh penggunaan pelarut kromatografi kertas serta berbagai aplikasi dan komposisinya  :

Aplikasi : Asam Amino

1. Pelarut : Fenol / Air
• Komposisi : Larutan jenuh
2. Pelarut : n-BuOH / Asam cuka / Air (BAW)
• Komposisi : (4 : 1 : 5)
3. Pelarut : n-BuOH / Asam Cuka / Air 
• Komposisi : (12 : 3 : 5) 

1. Aplikasi : Asam Lemak
• 
  
2. Aplikasi : F, Cl, Br, I (garam - garam Na)
3. Aplikasi : Hg, Pb, Cd, Cu, Bi (klorida - klorida)