Contoh Soal Kimia Kromatografi Lengkap: Pahami Prinsip dan Aplikasinya

Soal Pilihan Ganda

1. Prinsip dasar pemisahan dalam kromatografi adalah perbedaan…
   A. Titik didih komponen.
   B. Kelarutan komponen dalam pelarut.
   C. Afinitas komponen terhadap fase diam dan fase gerak.
   D. Ukuran partikel komponen.
   Jawaban: C. Afinitas komponen terhadap fase diam dan fase gerak.
   Penjelasan: Kromatografi memisahkan komponen berdasarkan seberapa kuat mereka berinteraksi dengan fase diam dan seberapa cepat mereka dibawa oleh fase gerak.
2. Komponen yang bergerak paling cepat dalam kromatografi akan memiliki afinitas…
   A. Tinggi terhadap fase diam dan rendah terhadap fase gerak.
   B. Rendah terhadap fase diam dan tinggi terhadap fase gerak.
   C. Tinggi terhadap fase diam dan tinggi terhadap fase gerak.
   D. Rendah terhadap fase diam dan rendah terhadap fase gerak.
   Jawaban: B. Rendah terhadap fase diam dan tinggi terhadap fase gerak.
   Penjelasan: Komponen yang memiliki afinitas rendah terhadap fase diam akan lebih sedikit tertahan dan lebih banyak terbawa oleh fase gerak, sehingga bergerak lebih cepat.
3. Fase diam dalam kromatografi gas (GC) umumnya berupa…
   A. Cairan yang terlapisi pada padatan inert.
   B. Pelarut organik.
   C. Gas inert.
   D. Kertas selulosa.
   Jawaban: A. Cairan yang terlapisi pada padatan inert.
   Penjelasan: Dalam GC, fase diam biasanya adalah cairan non-volatil yang dilapisi pada dinding kolom kapiler atau pada partikel padat dalam kolom kemasan.
4. Yang BUKAN merupakan jenis kromatografi adalah…
   A. Kromatografi Lapis Tipis (TLC).
   B. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC).
   C. Kromatografi Elektrolisis.
   D. Kromatografi Gas (GC).
   Jawaban: C. Kromatografi Elektrolisis.
   Penjelasan: Elektrolisis adalah metode elektrokimia, bukan kromatografi.
5. Dalam kromatografi lapis tipis (TLC), nilai Rf (faktor retensi) dihitung dengan rumus…
   A. Jarak tempuh sampel ÷ Jarak tempuh fase gerak.
   B. Jarak tempuh fase gerak ÷ Jarak tempuh sampel.
   C. Jarak tempuh sampel × Jarak tempuh fase gerak.
   D. Jarak tempuh fase gerak – Jarak tempuh sampel.
   Jawaban: A. Jarak tempuh sampel ÷ Jarak tempuh fase gerak.
   Penjelasan: Rf adalah rasio jarak yang ditempuh oleh analit terhadap jarak yang ditempuh oleh eluen (fase gerak).
6. Fase gerak yang umum digunakan dalam Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC) adalah…
   A. Gas hidrogen.
   B. Gas nitrogen.
   C. Pelarut organik atau campuran pelarut.
   D. Air.
   Jawaban: C. Pelarut organik atau campuran pelarut.
   Penjelasan: HPLC menggunakan pelarut cair (tunggal atau campuran) sebagai fase gerak untuk mengelusi analit.
7. Detektor yang paling umum digunakan dalam Kromatografi Gas (GC) untuk mendeteksi senyawa organik adalah…
   A. Detektor Konduktivitas Termal (TCD).
   B. Detektor Ionisasi Nyala (FID).
   C. Detektor UV-Vis.
   D. Detektor Fluoresensi.
   Jawaban: B. Detektor Ionisasi Nyala (FID).
   Penjelasan: FID sangat sensitif terhadap sebagian besar senyawa organik dan merupakan detektor standar untuk GC.
8. Kromatografi yang memisahkan senyawa berdasarkan perbedaan ukuran molekulnya adalah…
   A. Kromatografi Penukar Ion.
   B. Kromatografi Afinitas.
   C. Kromatografi Eksklusi Ukuran (SEC).
   D. Kromatografi Partisi.
   Jawaban: C. Kromatografi Eksklusi Ukuran (SEC).
   Penjelasan: SEC, juga dikenal sebagai gel permeation chromatography (GPC) atau gel filtration chromatography (GFC), memisahkan molekul berdasarkan ukuran.
9. Apa yang dimaksud dengan ‘elusi’ dalam kromatografi?
   A. Proses penguapan sampel.
   B. Proses terpisahnya komponen dari fase diam oleh fase gerak.
   C. Proses penempelan sampel pada fase diam.
   D. Proses injeksi sampel ke dalam sistem.
   Jawaban: B. Proses terpisahnya komponen dari fase diam oleh fase gerak.
   Penjelasan: Elusi adalah proses di mana fase gerak membawa komponen-komponen sampel keluar dari kolom.
10. Salah satu keunggulan utama Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC) dibandingkan kromatografi cair konvensional adalah…
    A. Penggunaan fase gerak gas.
    B. Kecepatan pemisahan yang lebih rendah.
    C. Resolusi dan sensitivitas yang lebih tinggi.
    D. Tidak memerlukan tekanan tinggi.
    Jawaban: C. Resolusi dan sensitivitas yang lebih tinggi.
    Penjelasan: HPLC menggunakan partikel fase diam yang sangat kecil dan tekanan tinggi untuk mencapai pemisahan yang cepat dan efisien dengan resolusi tinggi.
11. Jika suatu senyawa memiliki waktu retensi (tR) yang pendek dalam kromatografi, ini berarti senyawa tersebut…
    A. Berinteraksi kuat dengan fase diam.
    B. Berinteraksi lemah dengan fase diam.
    C. Memiliki titik didih tinggi.
    D. Memiliki massa molekul besar.
    Jawaban: B. Berinteraksi lemah dengan fase diam.
    Penjelasan: Waktu retensi yang pendek menunjukkan bahwa senyawa tersebut cepat terelusi, yang berarti interaksinya dengan fase diam lemah dan lebih banyak terbawa oleh fase gerak.
12. Faktor utama yang mempengaruhi pemisahan dalam Kromatografi Penukar Ion adalah…
    A. Ukuran molekul.
    B. Kelarutan.
    C. Muatan ionik.
    D. Volatilitas.
    Jawaban: C. Muatan ionik.
    Penjelasan: Kromatografi penukar ion memisahkan senyawa berdasarkan perbedaan muatan ioniknya dan interaksinya dengan gugus bermuatan pada fase diam.
13. Pada kromatografi kertas, fase diamnya adalah…
    A. Kertas itu sendiri yang mengandung air teradsorpsi.
    B. Pelarut organik.
    C. Silica gel.
    D. Alumina.
    Jawaban: A. Kertas itu sendiri yang mengandung air teradsorpsi.
    Penjelasan: Dalam kromatografi kertas, serat selulosa kertas menahan air sebagai fase diam.
14. Kromatografi yang cocok untuk analisis senyawa yang mudah menguap (volatil) dan stabil pada suhu tinggi adalah…
    A. Kromatografi Lapis Tipis (TLC).
    B. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC).
    C. Kromatografi Gas (GC).
    D. Kromatografi Penukar Ion.
    Jawaban: C. Kromatografi Gas (GC).
    Penjelasan: GC khusus dirancang untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang volatil dan termostabil karena sampel diuapkan dan dibawa oleh gas pembawa.
15. Bagian dari kromatografi gas yang berfungsi untuk mengubah sampel cair menjadi uap adalah…
    A. Kolom.
    B. Detektor.
    C. Injektor.
    D. Oven.
    Jawaban: C. Injektor.
    Penjelasan: Injektor adalah tempat sampel dimasukkan dan diuapkan sebelum masuk ke kolom.
16. Apa fungsi dari oven pada Kromatografi Gas (GC)?
    A. Memanaskan fase gerak.
    B. Mengontrol suhu kolom untuk pemisahan.
    C. Menguapkan sampel.
    D. Mendinginkan detektor.
    Jawaban: B. Mengontrol suhu kolom untuk pemisahan.
    Penjelasan: Suhu kolom dalam oven GC sangat penting untuk mengontrol laju elusi dan efisiensi pemisahan.
17. Ketika memilih fase gerak untuk kromatografi, parameter apa yang paling penting untuk dipertimbangkan?
    A. Warna pelarut.
    B. Viskositas dan polaritas pelarut.
    C. Massa jenis pelarut.
    D. Titik didih pelarut.
    Jawaban: B. Viskositas dan polaritas pelarut.
    Penjelasan: Polaritas fase gerak harus sesuai dengan polaritas analit dan fase diam untuk mencapai pemisahan yang optimal, dan viskositas mempengaruhi laju alir.
18. Resolusi dalam kromatografi mengacu pada…
    A. Jumlah puncak yang terdeteksi.
    B. Kemampuan memisahkan dua puncak yang berdekatan.
    C. Tinggi puncak kromatogram.
    D. Waktu yang dibutuhkan untuk elusi.
    Jawaban: B. Kemampuan memisahkan dua puncak yang berdekatan.
    Penjelasan: Resolusi adalah ukuran seberapa baik dua komponen yang berdekatan dapat dipisahkan menjadi puncak-puncak yang berbeda.
19. Jika suatu campuran memiliki dua komponen dengan nilai Rf yang sangat mirip dalam TLC, apa yang dapat dilakukan untuk meningkatkan pemisahan?
    A. Mengurangi jarak tempuh fase gerak.
    B. Mengganti fase gerak dengan polaritas yang berbeda.
    C. Menggunakan fase diam yang sama.
    D. Menambahkan lebih banyak sampel.
    Jawaban: B. Mengganti fase gerak dengan polaritas yang berbeda.
    Penjelasan: Mengganti atau menyesuaikan polaritas fase gerak dapat mengubah interaksi komponen dengan fase diam, sehingga mengubah nilai Rf dan meningkatkan pemisahan.
20. Kromatografi preparatif bertujuan untuk…
    A. Mengidentifikasi komponen dalam sampel.
    B. Mengukur konsentrasi komponen.
    C. Memurnikan dan mengisolasi komponen dalam jumlah besar.
    D. Menganalisis sifat fisik komponen.
    Jawaban: C. Memurnikan dan mengisolasi komponen dalam jumlah besar.
    Penjelasan: Kromatografi preparatif fokus pada pemisahan dan pengumpulan komponen murni dalam jumlah yang signifikan, berbeda dengan kromatografi analitik yang fokus pada identifikasi dan kuantifikasi.

Soal Jawaban Singkat

1. Jelaskan secara singkat prinsip kerja kromatografi!

Jawaban: Kromatografi bekerja berdasarkan perbedaan kecepatan migrasi komponen dalam suatu campuran saat bergerak melalui fase diam yang dibawa oleh fase gerak, akibat perbedaan afinitas atau interaksi masing-masing komponen terhadap kedua fase tersebut.

2. Sebutkan dua jenis fase dalam kromatografi!

Jawaban: Fase diam (stasioner) dan fase gerak (mobil).

3. Apa yang dimaksud dengan waktu retensi (t_R) dalam kromatografi?

Jawaban: Waktu retensi (t_R) adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu komponen analit untuk bergerak dari titik injeksi hingga terdeteksi di ujung kolom kromatografi.

4. Berikan dua contoh aplikasi kromatografi dalam kehidupan sehari-hari atau industri!

Jawaban: 1. Analisis obat-obatan dan metabolitnya dalam sampel biologis (farmasi). 2. Pengujian kemurnian makanan dan minuman (industri pangan). 3. Analisis polutan lingkungan (lingkungan). (Pilih dua)

5. Apa perbedaan mendasar antara Kromatografi Gas (GC) dan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC) berdasarkan jenis fase geraknya?

Jawaban: Kromatografi Gas (GC) menggunakan gas inert (misalnya Helium, Nitrogen) sebagai fase gerak, sedangkan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC) menggunakan pelarut cair (misalnya air, asetonitril, metanol) sebagai fase gerak.

Soal Esai

1. Jelaskan mekanisme pemisahan pada kromatografi lapis tipis (TLC) dan faktor-faktor apa saja yang dapat mempengaruhi nilai Rf suatu senyawa!

Jawaban: Mekanisme pemisahan pada TLC melibatkan interaksi kompetitif antara analit dengan fase diam (biasanya plat silika gel atau alumina) dan fase gerak (eluen). Ketika fase gerak bergerak naik secara kapiler, ia membawa komponen sampel. Komponen yang memiliki afinitas lebih tinggi terhadap fase gerak akan bergerak lebih jauh (nilai Rf besar), sedangkan komponen yang memiliki afinitas lebih tinggi terhadap fase diam akan bergerak lebih pendek (nilai Rf kecil).
Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai Rf antara lain:

• Polaritas fase gerak: Mengubah polaritas eluen akan mengubah kecepatan migrasi analit.
• Polaritas fase diam: Jenis adsorben (silika gel, alumina) mempengaruhi interaksi.
• Sifat kimia analit: Polaritas, ukuran, dan gugus fungsi analit.
• Suhu: Mempengaruhi viskositas eluen dan interaksi adsorpsi.
• Kelembaban: Dapat mempengaruhi aktivitas fase diam.
2. Bandingkan kelebihan dan kekurangan Kromatografi Gas (GC) dan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC)!

Jawaban:
Kromatografi Gas (GC):
Kelebihan: Cocok untuk senyawa volatil dan termostabil, sensitivitas tinggi (terutama dengan FID), pemisahan cepat, resolusi tinggi.
Kekurangan: Sampel harus volatil dan stabil pada suhu tinggi, tidak cocok untuk senyawa non-volatil atau termolabil, preparasi sampel kadang rumit, detektor terbatas untuk senyawa tertentu.

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC):
Kelebihan: Cocok untuk senyawa non-volatil, termolabil, dan berbobot molekul tinggi; fleksibilitas fase gerak dan fase diam yang luas; sensitivitas tinggi; dapat digunakan untuk preparatif dan analitik.
Kekurangan: Biaya awal lebih tinggi, membutuhkan pelarut berkualitas tinggi, limbah pelarut, waktu analisis bisa lebih lama dari GC untuk beberapa aplikasi, tidak cocok untuk gas.

3. Faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi efisiensi pemisahan dalam kromatografi dan bagaimana cara mengoptimalkannya?

Jawaban:
Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi pemisahan (resolusi) dalam kromatografi meliputi:

• Panjang Kolom: Kolom yang lebih panjang umumnya memberikan pemisahan yang lebih baik, tetapi juga memperlama waktu analisis.
• Diameter Partikel Fase Diam: Partikel yang lebih kecil meningkatkan efisiensi karena memperpendek jalur difusi dan meningkatkan luas permukaan.
• Laju Alir Fase Gerak: Ada laju alir optimal di mana efisiensi maksimum tercapai (kurva Van Deemter).
• Viskositas Fase Gerak: Viskositas yang terlalu tinggi dapat mengurangi efisiensi dan meningkatkan tekanan balik.
• Suhu: Mempengaruhi viskositas fase gerak dan kinetika adsorpsi/desorpsi.
• Kondisi Injeksi Sampel: Volume dan konsentrasi sampel yang terlalu besar dapat menyebabkan pelebaran puncak.

Cara mengoptimalkannya:
Memilih kolom dengan panjang dan ukuran partikel yang tepat, mengatur laju alir fase gerak pada nilai optimal, memilih fase gerak dengan viskositas yang sesuai, mengontrol suhu kolom, dan memastikan volume injeksi sampel yang minimal.

4. Bagaimana cara memilih fase diam dan fase gerak yang tepat untuk pemisahan campuran senyawa polar dan non-polar menggunakan kromatografi kolom?

Jawaban:
Prinsip ‘like dissolves like’ atau ‘like attracts like’ sangat penting.
Untuk pemisahan senyawa polar dan non-polar:
Jika menggunakan kromatografi fase normal (fase diam polar, fase gerak non-polar):

• Fase diam: Pilih yang polar, seperti silika gel (SiO₂) atau alumina (Al₂O₃).
• Fase gerak: Mulai dengan pelarut non-polar (misalnya heksana, toluena). Untuk mengelusi senyawa yang lebih polar, secara bertahap tingkatkan polaritas fase gerak dengan menambahkan sedikit pelarut yang lebih polar (misalnya etil asetat, metanol). Senyawa non-polar akan terelusi lebih dulu, diikuti oleh senyawa polar.

Jika menggunakan kromatografi fase terbalik (fase diam non-polar, fase gerak polar):

• Fase diam: Pilih yang non-polar, seperti C18 atau C8 terikat pada silika.
• Fase gerak: Mulai dengan pelarut polar (misalnya air, metanol). Untuk mengelusi senyawa yang lebih non-polar, secara bertahap kurangi polaritas fase gerak dengan menambahkan pelarut yang lebih non-polar (misalnya asetonitril, THF). Senyawa polar akan terelusi lebih dulu, diikuti oleh senyawa non-polar.

Pilihan tergantung pada sifat analit dan tujuan pemisahan.

5. Desain sederhana sebuah eksperimen menggunakan kromatografi kolom untuk memisahkan campuran pigmen tumbuhan (misalnya klorofil dan karotenoid) dari ekstrak daun!

Jawaban:
Tujuan: Memisahkan pigmen klorofil dan karotenoid dari ekstrak daun menggunakan kromatografi kolom.
Bahan dan Alat: Daun segar, metanol (atau aseton) untuk ekstraksi, heksana, aseton, silika gel (fase diam), kapas, buret/kolom kromatografi, gelas beker, corong, pipet.
Prosedur:
1. Ekstraksi Pigmen: Haluskan daun segar, tambahkan metanol/aseton, saring untuk mendapatkan ekstrak pigmen kasar.
2. Persiapan Kolom: Sumbat dasar buret dengan kapas. Isi buret dengan slurry silika gel dalam heksana hingga terbentuk kolom padat. Pastikan tidak ada gelembung udara. Biarkan heksana mengalir hingga permukaan silika kering.
3. Pemuatan Sampel: Secara hati-hati masukkan ekstrak pigmen daun ke atas permukaan silika di kolom. Biarkan ekstrak meresap ke dalam silika.
4. Elusi:
a. Mulai elusi dengan pelarut non-polar (misalnya heksana murni). Pigmen karotenoid yang lebih non-polar akan terelusi terlebih dahulu dan akan terlihat sebagai pita berwarna kuning/oranye yang bergerak cepat ke bawah kolom. Kumpulkan fraksi ini.
b. Setelah karotenoid terelusi, ganti fase gerak dengan campuran pelarut yang sedikit lebih polar (misalnya heksana:aseton 9:1 atau 8:2). Klorofil yang lebih polar akan mulai terelusi sebagai pita hijau. Kumpulkan fraksi ini.
5. Observasi: Amati pemisahan pita warna di dalam kolom dan kumpulkan fraksi-fraksi yang terpisah.

Soal Menjodohkan

Jodohkan istilah-istilah berikut dengan deskripsi yang tepat!

1. Set 1:
   A. Fase Diam
   B. Fase Gerak
   C. Kromatogram
   D. Waktu Retensi

   1. Zat yang tidak bergerak dan menjadi tempat interaksi komponen sampel.
   2. Kurva hasil deteksi yang menunjukkan respon detektor terhadap komponen yang terpisah.
   3. Waktu yang dibutuhkan suatu komponen untuk melewati kolom kromatografi.
   4. Pelarut atau gas pembawa yang mengalir melalui sistem kromatografi.
   Jawaban:
   A – 1. Zat yang tidak bergerak dan menjadi tempat interaksi komponen sampel.
   B – 4. Pelarut atau gas pembawa yang mengalir melalui sistem kromatografi.
   C – 2. Kurva hasil deteksi yang menunjukkan respon detektor terhadap komponen yang terpisah.
   D – 3. Waktu yang dibutuhkan suatu komponen untuk melewati kolom kromatografi.

2. Set 2:
   A. Kromatografi Gas (GC)
   B. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC)
   C. Kromatografi Lapis Tipis (TLC)
   D. Kromatografi Penukar Ion

   1. Pemisahan berdasarkan ukuran dan muatan ion.
   2. Digunakan untuk senyawa volatil dan termostabil.
   3. Metode cepat dan murah untuk screening awal.
   4. Cocok untuk senyawa non-volatil dan termolabil.
   Jawaban:
   A – 2. Digunakan untuk senyawa volatil dan termostabil.
   B – 4. Cocok untuk senyawa non-volatil dan termolabil.
   C – 3. Metode cepat dan murah untuk screening awal.
   D – 1. Pemisahan berdasarkan ukuran dan muatan ion.