DESTILASI-EKSTRAKSI-KROMATOGRAFI

DESTILASI

Destilasi adalah suatu proses pemisahan termal untuk memisahkan komponen-komponen yang mudah menguap dari suatu campuran cair dengan cara menguapkannya, yang diikuti dengan kondensasi uap yang terbentuk dan menampung kondensat yang dihasilkan.

Apabila yang didinginkan adalah bagian campuran yang tidak teruapkan dan bukan destilatnya, maka proses tersebut biasanya dinamakan pengentalan dengan evaporasi. Dalam hal ini sering kali bukan pemisahan yang sempurna yang dikehendaki, melainkan peningkatan konsentrasi bahan-bahan yang terlarut dengan cara menguapkan sebagian dari pelarut. Sering kali destilasi digunakan semta-mata sebagai tahap awal dari suatu proses rektifikaasi. Dalam hal ini campuran dipisahkan menjadi dua, yaitu bagian yang mudah menguap dan bagian yang sukar menguap. Kemudian masing-masing bagian diolah lebih lanjut dengan cara rektifikasi. Uap yang dikeluarkan dari campuran disebut sebagai uap bebas, kondensat yang jatuh sebagai destilat dari bagian cairan yang tidak menguap sebagai residu. Biasanya destilat digunakan untuk menarik senyawa organic yang titik didihnya dibawah 250 0C, pendestilasian senyawa-senyawa yang titik didihnya tinggi dikuatirkan akan rusak oleh pemanasan sehingga tidak cocok untuk ditarik dengan teknik destilasi.

Prinsip dan Proses Kerja Destilasi

1. Prinsip Destilasi

Pada prinsipnya pemisahan dalam suatu proses destilasi terjadi karena penguapan salah satu komponen dari campuran, artinya dengan cara mengubah bagian-bagian yang sama dari keadaan cair menjadi berbentuk uap. Dengan demikian persyarannya adalah kemudahan menguap ( volatilitas ) dari komponen yang akan dipisahkan berbeda satu dengan yang lainnya. Pada campuran bahan padat dalam cairan, persyaratan tersebut praktis selalu terpenuhi. Sebaliknya, pada larutan cairan dalam cairan biasanya tidak mungkin dicapai sempurna, karena semua komponen pada titik didih campuran akan mempunyai tekanan uap yang besar. Destilat yang murni praktis hanya dapat diperoleh jika cairan yang sukar menguap mempunyai tekanan uap yang kecil sekali sehingga dapat diabaikan.

2. Proses Destilasi

Penguapan dan destilasi umumnya merupakan proses pemisahan satu tahap. Proses ini dapat dilakukan secara tak kontinu atau kontinu, pada tekanan normal ataupun vakum. Pada destilasi sederhana, yang paling sering dilakukan adalah operasi taak kontinu. Dalam hal ini campuran yang akan dipisahkan dimasukkan kedalam alat penguap dan dididihkan. Pendidihan terus dilangsungkan hingga sejumlah tertentu komponen yang mudah menguap terpisahkan. Proses pendidihan erat hubungannya dengan kehadiran udara permukaan. Pendidihan akan terjadi pada suhu dimana tekanan uap dari larutan sama dengan tekanan udara di permukaan cairan.

Secara umum proses yang terjadi pada destilasi sederhana atau biasa yaitu :

• Penguapan komponen yang mudah menguap dari campuran dalam alat penguap
• Pengeluaran uap yang terbentuk melalui sebuah pipa uap yang lebar dan kosong tanpa perpindahan panas dan pemindahan massa yang disengaja atau dipaksakan yang dapat menyebabkan kondensat mengalir kembali ke  lat penguap.
• Jika perlu, tetes-tetes cairan yang sukar menguap yang ikut terbawa dalam uap dipisahkan dengan bantuan siklon dan disalurkan kembali kedalam alat penguap.
•  Kondensasi uap dalam sebuah kondensor
• Pendingin lanjut dari destilat panas dalam sebuah alat pendingin
•  Penampungan destilat dalam sebuah bejana
• Pengeluaran residu dari alat penguap
• Pendinginan lanjut dari residu yang dikeluarkan Penampungan residu dalam sebuah bejana.

PERISTIWA YANG TERJADI PADA PROSES DESTILASI

Masalah yang ditemui dalam destilasi adalah : “terbentuknya campuran Azeotrop yang merupakan campuran yang sulit dipisahkan”.

Campuran Azeotrop ialah : campuran dengan titik didih yang konstan.

Dalam hal ini larutan yang terdiri dari dua jenis cairan dengan perbandingan tertentu saat dididihkan menghasilkan uap dengan komposisi yang tepat sama seperti larutan tersebut. Karena tidak terjasi pengayaan pada uap ( baik dari komponen yang mudah menguap atau sukar menguap ), maka titik didih campuran ettap konstan. Sering kali titik azeotrop tercapai setelah proses penguapn yaitu setelah sejumlah tertentu komponen yang mudah atau sukar menguap terpisahkan.

Cara yang ditempuh untuk mengatasi campuran azeotrop yaitu :

1. Menambahkan zat ketiga, sehingga terjadi campuran azeotrop baru. Campuran azeotrop baru direfluks dan di destilasi kembali. Cnth : alkohol + air –> azeotrop Alkohol + air + benzene –> azeotrop baru
2. Menambahkan suatu zat yang dapat mengikat salah satunya. Cnth : alkohol dan air Alkohol + air + CaO –> alkohol + Ca(OH)2

Peralatan Destilasi

Peralatan destilasi yang paling sederhana terdiri atas :

a) Penguap ( alat penguap labu, pipa atau lapisan tipis )

b) Pipa uap

c) Siklon bila perlu

d) Kondensor berupa alat penukar panas tak langsung

e) Penampung Tergantung pada jenis destilasi, kadang-kadang diperlukan alat-alat lain seperti pompa vakum ( untuk destilasi vakum ), pompa cairan ( pada destilasi kontinu ), dekander, dan alat-alat penguap khusus.

Jenis-Jenis alat destilasi yang digunakan :

Destilasi Molekuler

Destilasi Uap

Destilasi refluks

Macam teknik destilasi

1. Destilasi normal

Destilasi normal berguna untuk mendestilasi zat-zat yang dapat menguap dengan titik didihnya dibawah 1300C.  Pada destilasi normal pendidihan akan terjadi bila tekanan uap dari cairan yang dipanaskan sudah sama dengan tekanan udara dipermukaan cairan. Dalam proses destilasi, jika media panas digunakan cairan maka seluruh labu destilasi hendaklah terbenam, sehingga zat yang akan didestilasi mudah terangkat.

Destilasi normal ini dapat digunakan untuk menarik minyak atsirih, tapi dengan menggunakan pendingin tegak.

2. Destilasi uap

Destialsi uap digunakan untuk suatu zat yang mudah terurai atau rusak pada titik didihnya. Caranya tekanan up cairan yang akan didestilasi ditambah tekanannya melalui pemberian uap yang bertekanan tinggi. Mengapa tidak didestilasi vakum saja? Karena jika didestialsi vakum maka zat yang didinginkan akan terisap ke vakum. Oleh karena itu sebaiknya didestilasi uap. Pada destilasi uap titik didih yang rendah menjadi lebih rendah, karena adanya tekanan tambahan dari cairan. Kedalam labu pembuat uap tambahan, hendaklah diberikan pipa kapiler yang mencelup kedalam cairan yang diuapkan, yang jika tekanan terlalu tinggi, maka tekanannya dapat dialirkan melalui pipa kapiler tersebut.

3. Destialsi vakum

Destialsi vakum dutunjukkan untuk menarik senyawa yang titik didihnya tinggi. Dengan dikuranginya udara permukaan cairan, maka pendidihan akan terjadi pada tekanan uap yang lebih rendah. Bila bekerja dengan mesin pembuat vakum, antara mesin dal alat destilasi hendaklah dipasang perangkap dan dan didinginkan pada suhu 50oC dibawah nol. Jika tidak , akan ada senyawa yang ditarik ke dalam mesin, dan akan menyebabkan mesin menjadi lebih cepat aus

EKSTRAKSI

Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan substansi dari campurannya dengan menggunakan pelarut yang sesuai.

Berdasarkan bentuk campuran yang diekstraksi, dapat dibedakan dua macam ekstraksi yaitu :

1. Ekstraksi padat-cair jika substansi yang diekstraksi terdapat di dalam campurannya yang berbentuk padat. Proses ini paling banyak ditemui di dalam usaha untuk mengisolasi suatu substansi yang terkandung di dalam suatu bahan alam. Oleh karena itu, hanya proses ektraksi ini yang akan dibahas dalam bab ini.
2. Ekstraksi cair-cair jika substansi yang diekstraksi terdapat di dalam campurannya yang berbentuk cair

Berdasarkan proses pelaksanaannya ekstraksi dapat dibedakan :

1.         Ekstraksi yang berkesinambungan (Continous Extraction)

Dalam ekstraksi ini pelarut yang sama dipakai berulang-ulang sampai proses ekstraksi selesai

2.         Ekstraksi bertahap (Bath Extraction)

Dalam ekstraksi ini pada tiap tahap selalu dipakai pelarut yang baru sampai proses ekstraksi selesai

Dalam proses ekstraksi padat-cair diperlukan kontak yang sangat lama antara pelarut dan padatan. Seperti sudah dinyatakan di atas bahwa proses ini paling banyak ditemui di dalam usaha untuk mengisolasi suatu substansi yang terkandung di dalam suatu bahan alam, sehingga yang berperan penting dalam menentukan sempurnanya proses ekstraksi ini adalah sifat-sifat bahan alam tersebut dan juga bahan yang akan diekstraksi.

Maserasi adalah suatu contoh metode ekstraksi padat-cair bertahap yang dilakukan dengan jalan membiarkan padatan terendam dalam suatu pelarut. Proses perendaman dalam usaha mengekstraksi suatu substansi dari bahan alam ini bisa dilakukan tanpa pemanasan (pada temperatur kamar), dengan pemanasan atau bahkan pada suhu pendidihan. Sesudah disaring, residu dapat diekstraksi kembali menggunakan pelarut yang baru. Pelarut yang baru dalam hal ini bukan mesti berarti berbeda zat dengan pelarut yang terdahulu tetapi bisa pelarut dari zat yang sama. Proses ini bisa diulang beberapa kali menurut kebutuhan.

Jika maserasi dilakukan dengan pelarut air, maka diperlukan proses ekstraksi lebih lanjut, yaitu ekstraksi fasa air yang diperoleh dengan pelarut organik. Jika maserasi langsung dilakukan dengan pelarut organik maka filtrat hasil ekstraksi dikumpulkan menjadi satu, kemudian dievaporasi atau didestilasi. Selanjutnya dapat dilakukan proses pemisahan dengan kromatografi atau rekristalisasi langsung.

Salah satu keuntungan metode maserasi adalah cepat, terutama jika maserasi dilakukan pada suhu didih pelarut. Meskipun demikian, metode ini tidak selalu efektif dan efisien. Waktu rendam bahan dalam pelarut bervariasi antara 15-30 menit tetapi kadang-kadang bisa sampai 24 jam. Jumlah pelarut yang diperlukan juga cukup besar, berkisar antara 10-20 kali jumlah sampel.

Metode ekstraksi padat-cair yang berkesinambungan memerlukan waktu yang lebih lama dalam pelaksanaannya dibandingkan dengan metode ekstraksi bertahap, tetapi metode ini memiliki kelebihan bahwa hasil ekstraksinya biasanya lebih sempurna. Contoh metode ekstraksi berkesinambungan adalah perkolasi atau liksiviasi, soxhletasi dan destilasi uap air.

Perkolasi adalah suatu metode yang dilakukan dengan jalan melewatkan pelarut secara perlahan-lahan sehingga pelarut tersebut bisa menembus sampel bahan yang biasanya ditampung dalam suatu bahan kertas yang agak tebal dan berpori dan berbentuk seperti kantong atau sampel ditampung dalam kantong yang terbuat dari kertas saring.

Gambar 7 merupakan suatu contoh alat untuk metode perkolasi yang sudah mengalami sedikit modifikasi yang terdiri dari sebuah labu alas bulat yang dilengkapi dengan suatu kolom kosong di mana sampel ditempatkan.

Gambar 7 :  Alat sederhana untuk ekstraksi padat-cair berksinambungan

Di atas kolom diletakkan sebuah pendingin. Dengan cara ini perkolasi menjadi lebih sempurna karena proses ekstraksi dilakukan dengan pemanasan/pendidihan. Sejumlah pelarut (5-10 kali jumlah sampel) dimasukkan ke dalam labu alas bulat dan dipanaskan sampai mendidih. Pendingin akan mengkondensasi uap pelarut yang selanjutnya akan jatuh dan melewati sampel. Saat pelarut kontak dengan sampel inilah proses ekstraksi senyawa dalam sampel terjadi. Pelarut yang telah mengadakan kontak dengan sampel dan telah mengekstrak sampel akan jatuh kembali ke dalam labu alas bulat. Demikian proses berlangsung berulang-ulang sampai proses ekstraksi selesai.

Kemudian disadari bahwa alat tersebut tidak bisa memberikan hasil ekstraksi yang memuaskan karena waktu kontak antara pelarut dengan sampel tidak lama sehingga ekstraksi tidak berlangsung efektif dan efisien. Kemudian diciptakan alat Soxhlet (Gambar 8)

Gambar 8. Alat Soxhlet

Kelebihan dari kedua alat tersebut adalah karena pelarut yang terkondensasi akan terakumulasi dalam wadah di mana sampel berada sehingga waktu kontak antara pelarut dan sampel berlangsung lama. Ketika tinggi pelarut dalam penampungan telah mencapai batas tertentu, maka pelarut akan meninggalkan penampungan dan masuk kembali ke dalam labu alas bulat sambil membawa zat-zat yang telah terekstrak dari sampel. Tetapi apapun alat yang digunakan, lamanya ekstraksi sangat bervariasi bergantung pada lama tidaknya zat-zat dapat terekstrak dari sampel dan terlarut dalam pelarut.

Destilasi Uap Air adalah salah satu metode yang juga termasuk dalam metode ekstraksi padat-cair yang berkesinambungan. Metode ini digunakan untuk mengekstraksi senyawa-senyawa bahan alam yang mudah menguap sehingga dapat terekstrak oleh uap air. Selanjutnya hasil destilasi yang berupa cairan, campuran antara air dan senyawa-senyawa yang mudah menguap, tersebut akan mengalami perlakuan lebih lanjut yaitu ekstraksi cair-cair menggunakan corong pisah.

 Sumber : web.unair.ac.id

 

KROMATOGRAFI

Kromatografi adalah proses pemisahan yang digunakan untuk memisahkan campuran molekuler berdasarkan perbedaan kecepatan migrasi komponen dan distribusi molekul-molekul dalam dua fasa diam (adsorben) dan fasa bergerak (eluen). Dengan perkataan lain prinsip dasar dalam analisa kromatografi adalah berdasarkan pada prinsip distribusi fasa yakni suatu perpindahan komponen-komponen zat yang dianalisa dari suatu fasa yang bergerak (eluen) menuju ke fasa lain yang diam (adsorben) yang dilaluinya. Eluen adalah pelarut yang dipakai dalam proses migrasi/pergerakan dalam membawa komponen-komponen zat sampel atau fasa yang bergerak melalui fasa diam dan membawa komponen-komponen senyawa yang akan dipisahkan. Sedangkan adsorben adalah fasa diam yang mengikuti/menyerap zat yang dianalisa, contohnya kertas, kanji, selulosa, silika gel, dll. Distribusi fasa atau perpindahan molekul suatu komponen dari fasa yang bergerak menuju ke fasa diam yang dilaluinya merupakan suatu proses kesetimbangan. Apabila tetapan kesetimbangan dari molekul komponen-komponen dari zat yang akan dianalisa terhadap ke dua fasa yang bergerak dan fasa diam yang dilaluinya berbeda, maka akan terjadi pemisahan komponen-komponen tersebut. Bila suatu komponen mempunyai daya ikat pada fasa diam yang dilaluinya lebih besar, maka komponen tersebut akan lebih dahulu terikat/diadsorbsi oleh fasa padat daripada komponen yang lainnya. Sebagai hasil analisa kromatografi, daerah pemisahan komponen pada fasa diam akan berupa pita lurus.
            Distribusi molekul dapat berupa distribusi fasa adsorbsi dan distribusi fasa partisi. Distribusi fasa adsorbsi yaitu distribusi fasa yang terjadi karena adanya perbedaan daya adsorbsi komponen-komponen pada fasa padat. Sedangkan distribusi fasa partisi yaitu distribusi fasa yang terjadi karena perbedaan kelarutan komponen-komponen dalam pelarut-pelarut yang tidak saling melarutkan. Kromatografi dapat digunakan untuk sbb:
1.Menentukan konsentrasi suatu zat sampel.

2.Menentukan kemurnian zat sampel.

3.Memisahkan komponen-komponen yang terdapat dalam suatu zat.

4.Menentukan komponen-komponen yang terdapat dalam suatu zat sampel dengan

menghitung harga Rf (Ratio formation) tiap komponen.

Rf = Jarak titik awal ke titik noda dibagi Jarak titik awal ke titik akhir pergerakan eluen

 
Dengan demikian menurut gambar di atas, Rf = a/b. Harga Rf dipengaruhi oleh keadaan zat sampel, temperatur, dan jenis komponen.
Keakuratan hasil pemisahan dengan kromatografi bergantung pada beberapa faktor sbb:

1. Pemilihan adsorben sebagai fasa diam.
2. Kepolaran pelarut atau pemilihan pelarut yang sesuai dengan fasa gerak.
3. Ukuran kolom (panjang dan diameter) relatif terhadap jumlah material yang akan dipisahkan.
4. Laju elusi atau aliran fasa gerak.

Analisa kromatografi dapat dibagi menjadi kromatografi kertas, kromatografi gas, kromatografi lempeng tipis, dan kromatografi kolom.

1. Kromatografi kertas

Adalah kromatografi atau pemisahan komponen-komponen zat dari campuran berdasarkan distribusi partisi cair-cair. Pada analisa kromatografi kertas, molekul komponen sebagian terdistribusi dalam zat cair yang polar yakni air yang mudah teradsorpsi oleh kertas, dan sebagian komponen terdistribusi dalam eluen yang akan mengalir naik ke ujung kertas bagian atas. Komponen-komponen suatu senyawa yang akan dianalisa dapat dipisahkan dan dibedakan dengan harga Rf-nya. Bagian-bagian yang mudah terdistribusi dalam air akan cepat teradsorpsi oleh kertas dan perjalanan/migrasinya lebih pendek. Sedangkan bagian-bagian yang tidak terdistribusi dalam air, melainkan dalam eluen, maka akan terus mengalir ke atas dan perjalannya lebih jauh, dengan perkataan lain Rf-nya lebih besar daripada bagian yang sebelumnya yang perjalanan/migrasinya lebih pendek. Noda-noda komponen yang terdapat dalam senyawa yang dianalisa akan berderet ke atas pada satu garis atau pita lurus. Eluen dibiarkan naik sampai mendekati pinggiran atas dari kertas, kemudian diberi tanda dengan garis.

Kromatografi kertas dapat digunakan untuk keperluan identifikasi (analisa kualitatif, seperti untuk analisa tinta), penetapan kadar zat (analisa kuantitatif), pemurnian senyawa (pekerjaan preparatif), untuk menganalisa asam-asam amino yang terdapat dalam suatu protein.
Cara melakukan percobaan kromatografi kertas sbb:

Gunting kertas kromatografi berukuran 1,5 x 12 cm (sesuai dengan tabung kromatografi yang tersedia), lubangi salah satu ujungnya untuk menggantungkan penyangga. Beri tanda garis kurang lebih 1 cm dari ujung kertas bagian bawah dengan pensil. Teteskan zat sampel yang akan diperiksa komponennya pada garis batas tersebut dengan menggunakan bantuan pipa kapiler, keringkan dan ulangi penetesan ± 3x. Pasang tabung kromatogram (tabung reaksi besar) pada statif seperti gambar di bawah ini.

Selanjutnya isi dengan eluen yang sesuai dengan komponen yang akan dipisahkan (cari dalam textbook atau handbook). Ingat dinding tabung tidak boleh basah. Masukan kertas kromatogram tersebut ke dalam tabung kromatogram, atur penyangga sehingga kertas kena eluen (eluen tidak boleh kena pada noda). Biarkan eluen naik sampai mendekati ujung kertas kromatogram, kemudian angkat dan beri tanda batas akhir eluen, lalu keringkan. Apabila noda yang dihasilkan belum jelas semprot dengan pereaksi yang cocok. Hitung Rf-nya dan tentukan berapa komponen yang terdapat dalam zat sampel.

2. Kromatografi lempeng tipis (KLT)

Adalah kromatografi atau pemisahan komponen-komponen zat dari campuran berdasarkan pada jenis distribusi fasa adsorbsi cair-padat. Sebagai fasa padat atau adsorbennya berupa lapisan tipis bubur alumina atau silika gel yang menempel pada permukaan selembar lempengan kaca atau selembar plastik kaku. Sedangkan sebagai fasa cairnya ialah eluen yang digunakan untuk membawa zat yang akan diperiksa bergerak melalui fasa padat. KLT digunakan untuk menganalisa suatu senyawa, untuk mengetahui komponen-komponen senyawa tersebut dengan menghitung Rf komponen-komponen yang ada. Disamping itu dapat juga digunakan untuk menentukan eluen yang paling cocok bagi suatu senyawa dalam kromatografi kolom.

Cara membuat lempeng tipis:

1. Cuci lempeng kaca (slide mikroskop) dengan air sabun, kemudian dengan metanol, keringkan. Campurkan 35 gram silika gel dan 1 gram kanji, haluskan dan aduk sampai merata, kemudian masukan ke dalam 100 ml kloroform-metanol (2:1) dalam botol tertutup, aduk sampai merata. Ambil 2 buah slide yang dipegang dalam posisi saling berhimpitan, kemudian masukan slide itu ke dalam suspensi tersebut, tariklah pelan-pelan, biarkan mengering dan bila sudah cukup kering maka pisahkan ke dua slide dan letakan perlahan-lahan.
2. Buat bubur aluminium atau silika gel yang dicampur dengan kanji (kalsium sulfat) dan air, dengan perbandingan 30:1:65, aduk sampai merata. Pasang slide pada alat seperti di bawah ini.

Tuangkan campuran ke atas slide tersebut, ratakan dengan menggunakan batang pengaduk. Ambil slide tersebut, letakan dan biarkan mengering secara perlahan-lahan. KLT tersebut sebelum digunakan panaskan terlebih dahulu pada suhu 1100C selama ±15 menit.

Cara melakukan percobaan KLT:

Letakan KLT di atas kertas yang telah diberi gambar KLT dengan tanda garis ± 1cm dari bagian bawah. Teteskan zat sampel dengan pipa kapiler di atas garis tersebut, keringkan, ulangi penetesan 3x. Masukan KLT ke dalam gelas kimia yang berisi eluen dan pinggirannya telah dilapisi kertas saring, tutup gelas kimia dengan gelas arloji (noda tidak boleh kena pada eluen). Biarkan eluen naik sampai mendekati ujung kertas KLT, kemudian angkat dan letakan kembali di atas kertas seperti langkah pertama. Beri tanda pada kertas batas akhir eluen, keringkan. Apabila noda tidak jelas semprot dengan pereaksi yang cocok. Kemudian letakan kembali di atas kertas. Beri tanda letak noda pada kertas tersebut. Tentukan banyaknya komponen dan hitung Rf masing-masing noda. Perhatikan gambar di bawah ini.