Kromatografi Penukar Ion Anion

Kromatografi pertukaran ion juga merupakan cara analisis dengan teknik

pemisahan. Pertukaran ion adalah proses substitusi atau penggantian satu jens

senyawa ionik dengan yang lain terjadi pada permukaan fase stasioner. Fase stasioner

tersebut merupaan suatu matriks yang kuat (rigid), yang permukaannya mempunyai

muatan, dapat berupa muatan positif maupun negatif.

Bila matriks padat trsebut mempunyai gugus fungsional yang bermuatan

negatif seperti gugus sulfonat (-SO3-), maka akan dapat berfungsi sebagai penukar

kation. Sebaliknya, bila bermuatan positif, misalnya mempunyai gugus amin

kuaterner (-N(CH)3+), maka akan dapat berfungsi sebagai penukar anion.

Kromatografi penukar ion sangat bermanfaat untuk memisahkan molekul –

molekul bermuatan terutama ion – ion baik anion maupun kation. Detektor yang tepat

untuk kromatografi penukar ion untuk menghilangkan gangguan konduktivitas yang

berasal dari fase gerak.

Kromatografi penukar ion dilakukan dengan fasa diam yang mempunyai

gugus fungsi bermuatan. Kebanyakan mekanisme penukaran ion sederhana:

(a) X- + R+Y- Y- + R+X- (penukar anion)

Dimana X adalah ion cuplikan

Y adalah ion fasa gerak

R adalah bagian Inc. Pada resina

Pada kromatografi penukar anion ion cuplikan X- bersaing dengan ion fasa

gerak Y-, terhadap bagian ionik pada penukar ion R. Pemisahan ion sederhana

berdasarkan pada perbedaan kekuatan interaksi ion terlarut dengan resina. Jika

senyawa terlarut berinteraksi lemah dengan adanya ion fasa gerak, ion terlarut keluar

awal pada kromatogram, sedangkan senyawa terlarut yang berinteraksi kuat dengan

resina, berarti lebih kuat terikat dan keluar belakangan.

Fasa Diam

Ada banyak macam penukar ion, tetapi penukar ion polisterina berikatan

silang paling luas penggunaannya.Gambar 65. b menggambarkan struktur resina

penukar anion dengan matriks poliestirena berikatan silang yang sama, tetapi dengan

gugus tetraalkilamonium. Resina poliestirena kerng cenderng mengembang jika

dimasukkan dalam pelarut. Air menetrasi ke dalam resina dan hidrasi, membentuk

larutan sangat pekat dalam resina. Tekanan osmosa cenderung menekan air lebih

banyak ke dalam resina dan padatan itu mengembang, jadi volumenya bertambah.

Jumlah air yang diambil resina tergantung pada ion penukar dari resina dan menurun

dengan bertambahnya jumlah ikatan silang. Resina penukaran ion juga mengembang

dalam pelarut organik, tetapi pengembangannya lebih kecil daripada dalam air.

Fase Gerak

Kebanyakan pemisahan kromatografi penukar ion dilakukan dalam media air

sebab sifat ionisasi dari air. Dalam beberapa hal, digunakan pelarut campuran seperti

air – alkohol dan juga pelarut organik. Kromatografi penukar ion dengan fase gerak

media air, reteni puncak dipengaruhi oleh kadar garam total atau kekuatan ionik dan

oleh pH fasa gerak. Kenaikkan kadar garam dalam fasa gerak menurunkan retensi

senyawa cuplikan. Hal ini disebabkan oleh penurunan kemampuan ion cuplikan

bersaing dengan ion fasa gerak untuk gugus penukar ion pada resina.

Macam ion dalam fase gerak dapat berpengaruh nyata pada retensi molekul

cuplikan, sebagai akibat dari perbedaan kemampuan ion fasa gerak berinteraksi

dengan resina penukar ion. Urutan retensi dari berbagai aniom untuk resina penukar

anion poliestirena berikatan silang konvensional adalah sebagai berikut;

Sitrat > sulfat > oksalat > yodida > nitrat > kromat >bromida >sianida >

klorida > format > asetat > hidroksida > fluorida.

Untuk retensi ini bervariasi jika resina yang digunakan berbeda, tetapi urutan

di atas merupakan petunjuk kualitatif dari kemampuan berbagai anion untuk

berinteraksi dengan penukar anion kuat. Dalam urutan ini, sitrat terikat sangat kuat

dengan resina sedangkan ion fluorida terikat paling rendah. Molekul cuplikan

biasanya lebih cepat terelusi dengan ion sitrat daripada dengan fluorida.

Pemisahan senyawa-senyawa organik seperti asam-asam amino pun telah

dapat dicapai dengan metode penukar ion. Metode ini juga digunakan dalam berbagai

operasi seperti pelunakan air, menaikkan kadar logam, pemisahan logam. Pada

awalnya penukar ion adalah silikat-silikat, tanah diatonema, aluminosilikat sintetis

seperti zeolit. Penemuan ini adalah suatu kebetulan.

Sintesis dan karakteristik penukar ion

Untuk memperoleh penukar anion, kopolimer styren dan divinil benzena

diaminasi kemudian diklorometilasikan untuk memperoleh produk seperti terlihat

dalam gambar 10.3.

Berdasarkan pada keberadaan gugusan labilnya; resin penukar ion dapat

secara luas diklasifikasikan dalam empat golongan, yakni :

a. resin penukar kation bersifat asam kuat (mengandung gugusan HSO3).

b. Resin penukar kation bersifat asam lemah (mengandung gugusan –

COOH).

c. Resin penukar anion bersifat basa kuat (mengandung gugusan amina

tersier atau kuartener).

d. Resin penukar anion bersifat basa lemah (mengandung OH sebagai

gugusan labil).

Pemakaian penukar ion untuk pemisahan

Pemisahan logam-logam secara penukar anion dilakukan pada berbagai media asam

tergantung dari kapasitas logam-logam yang membentuk kompleks anion. Media

klorida, nitrat, sulfat, flourida, fosfat dan karbonat digunakan untuk pembentukan

kompleks anion dan menghasilkan pemisahan.

Kromatografi pertukaran ion juga merupakan cara analisis dengan teknik pemisahan.

Pertukaran ion adalah proses substitusi atau penggantian satu jenis senyawa ionik

dengan yang lain yang terjadi pada permukaan fase stasioner.

Matriks penukar ion

Untuk mempercepat proses difusi dalam partikel telah dibuat juga bentuk pellicular

(c) dan superficially porous (d) dengan penyangga glass bead.

Perhatian dalam preparasi kolom

1. Pemilihan dan preparasi resin

Sifat-sifat yang perlu diperhatikan dalam membeli resin dalam perdagangan

ialah ukuran partikel (mesh), tingkat ikatan silang, dan kualitasnya (analitycal grade;

AG).

2. Pembengkakan (swelling)

Bila penukar ion, misalnya resin yang tersulfonasi diberi air, gugus SO3- dan

H+ seolah-olah terlarut dalam konsentrasi yang tinggi dalam matriks. Karenanya air

bertendensi untuk mendifusi kedalam matriks.

3. Kapasitas kolom

Kapasitas penukar ion akan mempengaruhi banyaknya sampel maksimum

yang dapat dianalisis dan dipakai untuk mengetahui stabilitas resin.

4. Cara deteksi

Untuk hal-hal khusus digunakan : adsorbsi sinar, indeks refraksi, pH,

radioaktivitas dan pengukuran polarografik.

Penggunaan kromatografi penukar ion.

1. Untuk menghilangkan ion

Untuk menghilangkan ion-ion keseluruhannya, air tersebut dapat dialirkan

melalui penukar kation, kemudian dialirkan melalui penukar anion, yang akan

menghilangkan semua anion dan diganti dengan ion hidroksida. Bila kedua resin

tersebut (kation dan anion) dijadikan satu, penghilangan kedua jenis ion tersebut

sekaligus dapat dikerjakan.

2. Mengkonsentrasikan komponen berkadar kecil

Ion-ion yang jumlahnya kecil (trace element) dapat dikonsentrasikan dengan

penukar ion. Setelah ion solut terikat dalam kolom, kemudian dielusi dengan jumlah

eluen yang kecil.

3. Pemisahan asam-asam amino

Pada suatu pH, Asam-asam amino dapat dipisahkan menjadi tiga golongan

berdasarkan titik isoelektrisnya. Dengan demikian campuran asam-asam amino dapat

dipisahkan dalam suatu aliran fase mobil dengan secara gradual dengan merubah pH

untuk elusi (gradient elution). Perubahan pH sering dikombinasikan dengan

perubahan suhu.

Penggunaan

Penggunaan kromatografi penukar ion modern sekarang meliputi penggunaan yang

luas, terutama untuk senyawa organik dalam sistem biokimia. Penyelidikan

mendalam telah dilakukan pada asam nukleat, nukleosida dan nukleotida. Gambar 71

menunjukkan suatu pemisahan campuran berbagai nukleotida dalam sari hati mencit,

dengan menggunakan suatu penukar ion berpori superfisial fasa terikat.

Banyak obat telah dianalisis dengan kromatografi penukar ion, meliputi benzimidazol

tersubstitusi, isomer pirinda, dan berbagai formulasi obat. Gambar 72 menunjukkan

pemisahan campuran sulfonamida dengan menggunakan penukar ion kation berpori

superfisial.

Metode yang paling populer untuk pemurnian protein dan molekul lainnya yang

dikenakan adalah pertukaran ion kromatografi. Pada kromatografi tukar kation

bermuatan positif molekul tertarik pada suatu dukungan yang solid bermuatan

negatif. Sebaliknya, dalam kromatografi pertukaran anion, molekul bermuatan negatif

tertarik ke bermuatan positif dukungan yang solid. Untuk mengoptimalkan mengikat

semua molekul dibebankan, fase mobile umumnya rendah untuk konduktivitas

medium (konsentrasi garam) larutan. Adsorpsi molekul dukungan solid didorong oleh

interaksi ionik antara dua moieties dan kapasitas mengikat adalah umumnya cukup

tinggi Kekuatan interaksi ditentukan oleh jumlah dan lokasi biaya pada molekul dan

dukungan yang solid.. Dengan meningkatkan konsentrasi garam (biasanya garam

gradien linier) molekul-molekul dengan interaksi ionik terlemah terganggu pertama

dan elute awal gradien garam. Mereka molekul yang memiliki interaksi ionik sangat

kuat memerlukan konsentrasi garam lebih tinggi dan elute kemudian di gradien.

PH buffer harus fase gerak antara PI atau pKa dari molekul dibebankan dan pKa

kelompok dibebankan pada dukungan solid. Sebagai contoh, sebuah molekul dengan

PI dari 8,2 dijalankan dalam buffer fase gerak pada pH 6,0 dengan pKa dukungan

solid sebesar 1,2 dalam kromatografi tukar kation. Pada kromatografi pertukaran

anion molekul dengan PI sebesar 6,8 dijalankan dalam buffer fase gerak pada pH 8,0

dengan pKa dukungan yang solid pada 10.3. Biasanya, aturan ini dapat diubah tetapi

ada kasus-kasus di mana ada pengecualian.

Sebuah alternatif untuk menggunakan gradien linier adalah menggunakan gradien

langkah. Ini memerlukan peralatan yang lebih rumit dan dapat sangat efektif jika

konsentrasi garam yang sesuai diketahui, biasanya dari percobaan gradien linier.

Banyak chromatographers juga menggunakan perubahan pH mempengaruhi

pemisahan sebuah Dalam kromatografi tukar kation, meningkatkan pH buffer fase

gerak akan menyebabkan molekul menjadi kurang terprotonasi dan karenanya kurang

bermuatan positif.. Hasilnya adalah bahwa protein tidak lagi memiliki kemampuan

untuk membentuk interaksi ionik yang kuat dengan dukungan yang solid bermuatan

negatif yang menyebabkan molekul untuk elute dari kromatografi kolom. Pada

kromatografi pertukaran anion, menurunkan pH buffer fase gerak akan menyebabkan

molekul menjadi lebih terprotonasi dan karenanya lebih bermuatan positif. Hasilnya

adalah bahwa protein tidak lagi memiliki kemampuan untuk membentuk interaksi

ionik yang kuat dengan dukungan yang solid bermuatan positif yang menyebabkan

molekul untuk elute dari kromatografi kolom.