Pemisahan Pigmen dalam Tinta

PERCOBAAN III

PEMISAHAN PIGMEN DALAM TINTA

I.         Tujuan Percobaan

Untuk memisahkan dan mengidentifikasi zat warna dalam tinta secara kromatografi dengan kapur tulis.

II.      Tinjauan Pustaka

Istilah kromatografi berasal dari kata latin chroma berarti warna dan graphien berarti menulis. Kromatografi pertama kali diperkenalkan oleh Michael Tswestt (1903) seorang ahli botani Rusia. Michael Tswestt dalam percobaannya berhasil memisahkan klorofil dan pigmen-pigmen warna lain dalam ekstrak tumbuhan dengan menggunakan serbuk kalsium karbonat (CaCO₃). Hasilnya berupa pita-pita berwarna yang terlihat sepanjang kolom sebagai hasil pemisahan komponen-komponen dalam ekstrak tumbuhan. Dari pita-pita berwarna tersebut muncul istilah kromatografi yang berasal dari kata “chroma” dan “graphein” (Alimin, 2009).

Kromatografi adalah suatu metode pemisahan fisik, di mana komponen-komponen yang dipisahkan didistribusikan di antara dua fasa, salah satu fasa tersebut adalah suatu lapisan stasioner dengan permukaan yang luas, yang lainnya sebagai fluida yang mengalir lembut di sepanjang landasan stasioner. Fasa stasioner bisa berupa padatan maupun cairan, sedangkan fasa bergerak bisa berupa cairan maupun gas (Day, R.A., 1999).

Metode pemisahan kromatografi didasarkan pada perbedaan distribusi molekul-molekul komponen di antara dua fase (fase gerak dan fase diam) yang kepolarannya berbeda. Apabila molekul-molekul komponen berinteraksi secara lemah dengan fase diam maka komponen tersebut akan bergerak lebih cepat meninggalkan fase diam. Keberhasilan pemisahan kromatografi bergantung pada daya interaksi komponen-komponen campuran dengan fase diam dan fase gerak. Apabila dua atau lebih komponen memiliki daya interaksi dengan fase diam atau fase gerak yang hampir sama maka komponen-komponen tersebut sulit dipisahkan (Hendayana, 1994).

Menurut Mulja (1995), berdasarkan asas terjadinya proses pemisahan maka kromatografi dibedakan menjadi 4, yaitu:

1.             Kromatografi dengan asas adsorpsi

Kromatografi jenis ini menggunakan fasa diam padat dan fasa gerak cair atau gas. Pemisahan komponen-komponennya akan sangat bergantung pada perbedaan polaritas molekul-molekul yang akan dipisahkan.

2.             Kromatografi dengan asas partisi

Kromatografi jenis ini memakai fasa diam cair dan fasa gerak cair. Pemisahan komponen-komponen akan sangat tergantung pada perbedaan Kd (Koefisien distribusi) molekul-molekul yang dipisahkan.

3.             Kromatografi dengan asas filtrasi

Kromatografi jenis ini memakai fasa padat yang mempunyai sifat filtrasi terhadap komponen yang mempunyai massa molekul relatif (Mr) yang tinggi dan fasa padat tersebut dimiliki oleh gel atau sejenisnya sedangkan fasa geraknya adalah cairan. Kromatografi dengan dasar filtrasi ini sangat dipengaruhi oleh perbedaan bentuk (struktur dan ukuran molekul).

4.             Kromatografi dengan asas suhu kritik

Pada dasarnya merupakan pengembangan dari kromatografi gas, sebagai fasa mobil dipakai CO₂ dalam keadaan superkritik. Secara teori, pemisahan kromatografi yang paling baik akan diperoleh jika fase diam mempunyai luas permukaan sebesar-besarnya sehingga terjadi keseimbangan yang baik antara fase gerak dan fase diam. Persyaratan kedua agar pemisahan baik adalah fase gerak bergerak dengan cepat sehingga difusi yang terjadi sekecil-kecilnya. Untuk memperoleh permukaan fase diam yang luas, maka penyerap atau fase diam harus berupa serbuk halus. Sedangkan untuk memaksa fase gerak bergerak cepat melalui fase diam yang berupa serbuk halus, harus digunakan tekanan tinggi. Persyaratan tersebut menghasilkan teknik high pressure liquid chromatography, yang selanjutnya lebih dikenal sebagai high performance liquid chromatography (HPLC) atau kromatografi cair kinerja tinggi.

Menurut Sulistiani (2013), berdasarkan teknik kerja yang digunakan, kromatografi terbagi atas:

1.             Kromatografi kertas

Kromatografi kertas adalah kromatografi yang menggunakan kertas selulosa murni yang mempunyai afinitas besar terhadap air atau pelarut polar lainnya. Kromatografi kertas digunakan untuk memisahkan campuran dari substansinya menjadi komponen-komponennya.

·      Prinsip kerja kromatografi kertas

Pelarut bergerak lambat pada kertas, komponen-komponen  bergerak pada laju yang berbeda dan campuran dipisahkan berdasarkan pada perbedaan bercak warna.

·      Cara penggunaan kromatografi kertas

§   Kertas yang digunakan adalah Kertas Whatman No.1.

§   Sampel diteteskan pada garis dasar kromatografi kertas.

§   Kertas digantungkan pada wadah yang berisi pelarut dan terjenuhkan oleh uap pelarut.

§   Penjenuhan udara dengan uap, menghentikan penguapan pelarut sama halnya dengan pergerakan pelarut pada kertas.

2.             Kromatografi kolom

Kromatografi kolom adalah kromatografi yang menggunakan kolom sebagai alat untuk memisahkan komponen-komponen dalam campuran.

·      Prinsip kerja kromatografi kolom

Didasarkan pada absorbsi komponen2 campuran dengan afinitas berbeda terhadap permukaan fase diam. Absorben bertindak sebagai fase diam dan fase geraknya adalah cairan yang mengalir membawa komponen campuran sepanjang kolom. Sampel yang mempunyai afinitas besar terhadap absorben akan secara selektif tertahan dan afinitasnya paling kecil akan mengikuti aliran pelarut.

·      Cara penggunaan kromatografi kolom

Sampel yang dilarutkan dalam sedikit pelarut, dituangkan melalui atas kolom dan dibiarkan mengalir ke dalam adsorben (bahan penyerap). Komponen dalam sampel diadsorbsi dari larutan secara kuantitatif oleh bahan penyerap berupa pita sempit pada permukaan atas kolom. Dengan penambahan pelarut secara terus menerus, masing-masing komponen akan bergerak turun melalui kolom dan akan terbentuk pita yang setiap zona berisi satu macam komponen. Setiap zona yang keluar kolom dapat ditampung dengan sempurna sebelum zona yang lain keluar kolom. 

3.             Kromatografi lapis tipis

Kromatografi lapis tipis (KLT) adalah cara pemisahan campuran senyawa menjadi senyawa murninya dan mengetahui kuantitasnya yang digunakan. Kromatografi lapis tipis dapat digunakan untuk memisahkan senyawa-senyawa yang sifatnya hidrofobik seperti lipida-lipida dan hidrokarbon yang sukar dikerjakan dengan kromatografi kertas.

·      Prinsip kerja kromatografi lapis tipis

KLT menggunakan sebuah lapis tipis silika atau alumina yang seragam pada sebuah lempeng gelas atau logam atau plastik yang keras. Jel silika (atau alumina) merupakan fase diam. Fase gerak merupakan pelarut atau campuran pelarut yang sesuai. Pelaksanaan ini biasanya dalam pemisahan warna yang merupakan gabungan dari beberapa zat pewarna.

·      Cara Penggunaan kromatografi lapis tipis

Pada cara penggunaan KLT hampir sama dengan penggunaan Kromatografi kertas, hanya saja pada KLT fase diamnya menggunakan plat gelas/ logam/ Aluminium foil sedangkan pada kromatografi kertas menggunakan kertas saring.

4.             Kromatografi gas

Kromatografi gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponen- komponennya dengan menggunakan gas sebagai fase bergerak yang melewati suatu lapisan serapan (sorben) yang diam.

·      Prinsip kerja kromatografi gas

Gas pembawa (biasanya menggunakan helium, argon / nitrogen) dengan tekanan tertentun dialirkan secara konstan melalui kolom yang berisi fase diam. Komponen sampel akan terabsorbsi oleh fase diam dengan kecepatan berbeda.

·      Cara penggunaan kromatografi gas

Sampel diinjeksikan ke injektor yang suhunya telah diatur. Setelah sampel menjadi uap, akan dibawa oleh aliran gas pembawa menuju kolom. Sehingga komponen akan terabsorbsi oleh fase diam sampai terjadi pemisahan. Komponen yang terpisah menuju detektor akan menghasilkan sinyal listrik yang besarnya proporsional. Sinyal listrik tersebut akan diperkuat oleh amplifier. Kromatogram akan dicatat oleh rekorder berupa puncak.

Faktor retardasi (Rf) merupakan parameter karakteristik kromatografi kertas dan kromatografi lapis tipis. Harga Rf merupakan ukuran kecepatan migrasi suatu komponen pada kromatogram dan pada kondisi tetap merupakan besaran karakteristik dan reproduksibel. Rf didefinisikan sebagai perbandingan jarak yang ditempuh komponen terhadap jarak yang ditempuh pelarut (fase bergerak) (Yasid, 2005).

III.   Alat dan Bahan

3.1  Alat

Alat yang digunakan dalam percobaan ini antara lain gelas kimia, kaca arloji, pensil dan penggaris.

3.2  Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain tinta hitam, tinta merah, tinta biru, eluen (etanol 95%-air = 1:1) dan kapur tulis.

IV.   Prosedur Kerja

Meneteskan satu tetes tinta hitam dengan jarak ± 1 cm dari ujung bawah pada kapur tulis, mengusahakan bintik tersebut sekecil mungkin (± 2mm). Mengulangi perlakuan tersebut dengan menggunakan tinta merah dan tinta biru pada kapur tulis lainnya. Kemudian meletakkan ketiga kapur tulis tersebut di atas larutan dalam gelas kimia yang berisi campuran eluen. Bagian kapur yang ada bintiknya harus ada di bawah, namun tidak sampi tercelup eluen. Setelah itu menutup gelas kimia dengan kaca arloji. Selanjutnya mengeluarkan kapur tersebut setelah eluen merambat naik sampai hampir di ujung kapur tulis, dan memberi batas eluen lalu mengeringkannya di udara. Mengamati hasilnya dan menghitung Rf-nya.

V.      Hasil dan Pembahasan

5.1     Hasil Pengamatan

No.	Kromatografi Kapur Tulis
	Jenis Tinta	Eluen	Analit	Rf
1	Tinta hitam	6,1 cm	6 cm	0,98
2	Tinta merah	6,0 cm	3,6 cm	0,52
3	Tinta biru	6,3 cm	3,3 cm	0,52

5.2     Analisis Data

Diketahui:

Jarak analit:

·         Tinta hitam     = 6 cm

·         Tinta merah    = 3,1 cm

·         Tinta biru        = 3,3 cm

Jarak eluen:

·         Tinta hitam    = 6,1 cm

·         Tinta merah   = 6,0 cm

·         Tinta biru      = 6,3 cm

Ditanya: Rf tinta hitam, tinta merah dan tinta biru = ....?

Penyelesaian:

Rf (Retordation Factor/Rate of Flow)

= 0,98

= 0, 52

= 0,52

5.3     Pembahasan

Kromatografi merupakan pemisahan berdasarkan kecepatan migrasi melalui fase diam (stationer phase) yang dibawa oleh fase gerak (mobile phase). Kromatografi digunakan untuk memisahkan campuran dari substansinya menjadi komponen-komponennya. Kromatografi mempunyai dua fase yaitu fase diam dan fase gerak. Apabila fase diamnya zat padat disebut kromatografi serapan, dan jika fase diamnya zat cair disebut kromatografi partisi.

Percobaan ini bertujuan untuk memisahkan dan mengidentifikasi pigmen dalam tinta dengan menggunakan metode kromatografi kapur tulis. Ada 3 macam tinta yang digunkan, yaitu tinta hitam, tinta merah dan tinta biru.

Percobaan ini menggunakan metode kromatografi serapan (absorbsi), di mana kapur tulis bertindak sebagai fase diam dan eluen (etanol 95%-air = 1:1). Sebagai fae geraknya, dengantinta ebagai analit. Prinsip kerjanya didasarkan pada absorbsi komponen-komponen campuran dengan afinitas berbeda terhadap permukaan fase diam. Absorben bertindak sebagai fase diam dan fase geraknya adalah cairan yang mengalir membawa komponen campuran sepanjang absorben. Sampel yang mempunyai afinitas besar terhadap absorben akan secara selektif tertahan dan afinitasnya paling kecil akan mengikuti aliran pelarut (Sulistiani, 2013). Afinitas merupakan kecenderungan suatu unsur atau senyawa untuk membentuk ikatan kimia dengan unsur atau senyawa lain.

Langkah awal yang dilakukan pada percobaan ini yaitu mengukur jarak 1 cm pada tiap ujung kapur. Digunakan 3 buah kapur pada percobaan ini, sesuai banyaknya jenis tinta yang akan digunakan. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui jarak eluen pada masing-masing kapur, yaitu jarak antara kedua garis pada ujung kapur yang telah diukur tadi. Setelah itu meneteskan masing-masing tinta pada kapur tulis, yaitu pada bagian garis yang telah dibuat tadi. Titik yang dibuat harus sekecil mungkin (± 2 mm), agar pada saat perambatan, analit yang terbawa oleh eluen tidak berhamburan sehingga pengukuran jarak analit lebih mudah dilakukan (Kasman, 2010). Kemudian ketiga kapur yang telah ditetesi tinta yang berbeda tersebut dimasukkan dalam ebuah gelas kimia berisi eluen. Kapur dimasukkan dari bagian ujung bawahnya, namun tinta tidak boleh tercelup ke dalam eluen karena jika tercelup tinta akan langsung larut. Setelah itu didiamkan hingga eluen merambat sampai hampir di ujung kapur. Pada saat melakukan pendiaman, gelas kimia ditutup, dengan tujuan untuk menjenuhkan atmosfer dalam gelas kimia oleh uap pelarut/eluen. Penjenuhan udara dalam gelas kimia menghentikan penguapan pelarut, dikarenakan eluen yang digunakan merupakan campuran senyawa organik yang mudah menguap (Kasman, 2010). Pada metode kromatografi, terdapat 2 buah gaya merambat, yaiut gaya gravitasi dan gaya kapiler. Perlakuan ini melibatkan gaya merambat kapiler, yaitu gaya merambat ke atas yang terjadi pada eluen dengan membawa molekul analit. Kemudian kapur dikeluarkan dari gelas kimia dan dikeringkan, agar batas perambatan tinta lebih mudah diamati. Sealanjutnya jarak analit (jarak perambatan tinta) diukur lalu dihitung Rf-nya dengan rumus:

Nilai Rf digunakan sebagai nilai perbandingan relatif antar sampel. Nilai Rf juga menyatakan derajat retensi suatu komponen dalam fase diam sehingga nilai Rf sering juga disebut faktor retensi.

Dari hasil perhitungan maka diperoleh nilai Rf untuk tinta hitam dengan jarak analit 6 cm dan jarak eluen 6,1 cm yaitu 0,98, tinta merah dengan jarak analit 3,1 cm dan 6,0 cm yaitu 0,52, sedangkan untuk tinta biru dengan jarak analit 3,3 cm dan jarak eluen 6,3 cm yaitu 0,52.

Hasil tersebut menunjukkan panjang ukuran noda (analit) berbanding lurus dengan nilai Rf. Dengan kata lain, semakin panjang ukuran noda analit maka semakin besar pula nilai Rf yang diperoleh. Nilai Rf yang sama menunjukkan karakteristik yang sama antara kedua analit. Menurut Day, R.A (1999), faktor yang mempengaruhi daya serap absorben yaitu sifat komponen, sifat absorben dan temperatur. Jika semua faktor lainnya sama, semakin polar suatu komponen/senyawa maka semakin kuat senyawa tersebut akan diabsorbsi; jika faktor-faktor lain sama, berat molekul yang besar menyebabkan absorbsi; semakin polar zat pelarut, semakin besar kecenderungannya untuk menguji tempat-tempat pada permukaan yang diperebutkan dengan zat terlarut, dan oleh sebab itu zat terlarut akan kurang diabsorbsi. Absorben-absorben yang paling lazim adalah zat padat yang secara kasar dapat dikarakterisasi sebagai polar. Absorben-absorben seperti itu memperlihatkan afinitas yang tinggi terhadap zat terlarut polar, terutama jika polaritas dari zat terlarut tersebut rendah. Selain itu juga dapat dipengaruhi afinitas analit, di mana analit dengan afinitas besar akan lebih banyak tertahan sehingga nilai Rf kecil. Untuk temperatur, daya serap meningkat seiring dengan menurunnya temperatur.

Menurut Clark (2012), nilai Rf untuk tinta dengan eluen etanol yaitu 0,5-0,8. Hasil yang diperoleh pada tinta merah dan biru sudah sesuai, namun nilai Rf pada tinta hitam tidak sesuai, kemungkinan dipengaruhi oleh faktor-faktor yang telah disebutkan di atas.

Selain kromatografi dengan kapur tulis, juga terdapat metode kromatografi lainnya, yaitu kromatografi kertas. Menurut Khlepone (2012), kromatografi kertas adalah salah satu pengembangan kromatografi partisi (kromatografi cair-cair) yang menggunakan kertas sebagai padatan pendukung fase diam. Dalam kromatografi kertas fase diam didukung oleh suatu zat padat berupa bubuk selulosa. Fase diam merupakan zat cair yaitu molekul H₂O yang terabsorbsi dalam selulosa kertas, sedangkan fase garak berupa campuran pelarut yang akan mendorong senyawa untuk bergerak di sepanjang kolom kapiler. Menurut Hendayana (1994), dibandingkan dengan kromatografi dengan kapur tulis, metode kromatografi kertas memiliki kelebihan. Selain karena metodenya sederhana dan lebih mudah dilakukan, penerapan kromatografi kertas sangat luas, mengingat banyak sekali senyawa polar yang dapat dipisahkan dengan teknik ini, dan faktor kapasitas dan selektivitasnya dapat diatur dengan memanipulasi komposisi fase gerak dalam air.

VI.   Kesimpulan

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1.      Kromatografi adalah proses pemisahan berdasarkan kecepatan migrasi melalui fase diam yang dibawa oleh fase gerak.

2.      Kromatografi dengan kapur tulis merupakan kromatografi serapan dengan fase diam zat padat dan fase geraknya zat cair, dalam percobaan ini fase diamnya kapur tulis dengan fase gerak eluen (etanol 95%-air = 1:1).

3.      Rf atau faktor retardasi/faktor retensi adalah perbandingan antara jarak yang ditempuh analit dengan jarak yang ditempuh eluen.

4.      Nilai Rf yang diperoleh untuk tinta hitam, merah dan biru berturut-turut adalah 0,98; 0,52; dan 0,52.

5.      Jika dibandingkan dengan kromatografi kapur tulis, kromatografi kertas memiliki kelebihan, di antaranya waktu pengerjaannya lebih cepat dan sederhana.

DAFTAR PUSTAKA

Alimin. 2009. Kimia Analitik. UIN Alauddin. Makassar.

Clark, Jim. 2012. Kromatografi Kapur Tulis. http://yvnz.blogspot.com. Diakses pada 14 November 2013. Palu.

Day, R.A dan A.L Underwood. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta.

Hendayana, Sumar. 1994. Kimia Pemisahan Metode Kromatografi dan Elektroforesis Modern. PT Remaja Rosdakarya. Bandung.

Kasman. 2010. Fotometrik. SMAK. Makassar.

Khlepone. 2012. Mengenal Kromatografi. http//bisakimia.com. Diakses pada 14 November 2013. Palu.

Mulja. 1995. Kimia Analitik. Erlangga. Jakarta.

Sulistiani, eva. 2013. Kromatografi. http://evasulistiani.blogspot.com. Diakses pada 14 November 2013. Palu.

Yasid, Estien. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. ANDI. Yogyakarta.