Kromatografi adalah teknik pemisahan zat untuk analisis dan
preparative dengan melarutkan campuran dalam fase gerak (cairan
atau gas), yang mengalir melalui fase diam atau stasioner, zat zat
yang hendak dipisahkan harus berinteraksi dengan fase stasioner
dengan kuat yang berbeda beda , interaksi ini dapat bersifat
adsorbs, partisi, pertukaran ion, dan interaksi lainnya.
A. KROMATOGRAFI PENUKAR IONPertukaran ion adalah salah satu
metode yang efektif untuk pemisahan secara kuantitatif.
Pemisahannya berdasarkan prinsip yang sama sekali berbeda dan hanya
diterapkan pada senyawa yang berion. Dua seri paralel dari prosedur
yang ada, terfokus pada pertukaran anion dan kation.
Istilah penukar ion secara umum diartikan orang sebagai
pertukaran dari ion-ion yang bertanda muatan (listrik) sama, antara
suatu larutan dan suatu bahan yang padat serta sangat tak dapat
larut, dimana larutan itu bersentuhan. Zat padat itu (penukaran
ion) harus mengandung ion-ion miliknya sendiri. Dan agar pertukaran
dapat berlangsung dengan cukup cepat dan ekstensif, zat padat itu
harus mempunyai struktur molekuler yang terbuka dan permeabel,
sehingga ion-ion dan molekul-molekul pelarut dapat bergerak keluar
masuk dengan bebas. Penukar kation terdiri dari suatu anion
polimerik dan kation-kation aktif, sementara suatu penukar anion
adalah suatu kation polimerik dengan anion-anion aktif.
Resin penukar kation sebagai suatu polimer berbobot molekul
tinggi, yang terangkai silang yang mengandung gugus-gugus sulfonat,
karboksilat, fenolat, dan sebagainya sebagai suatu bagian integral
dari resin itu serta sejumlah kation yang ekuivalen. Suatu resin
penukar anion adalah suatu polimer yang mengandung gugus-gugus
amino (ammonium kuartener) sebagai bagian-bagian integral dari kisi
polimer itu dan sejumlah ekuivalen anion-anion seperti ion klorida,
hidroksil atau sulfat.
Syarat-syarat dasar bagi suatu resin yang berguna adalah:
1. Resin itu harus cukup terangkai silang, sehingga
keterlarutannya yang dapat diabaikan.
2. Resin harus cukup hidrofilik untuk memungkinkan difusi
ion-ion melalui strukturnya dengan laju yang terukur dan
berguna.
3. Resin harus menggunakan cukup banyak gugus penukar ion yang
dapat dicapai, dan harus stabil dalam hal kimiawinya.
4. Resin yang sedang mengembang, harus lebih besar rapatannya
daripada air.
I. Aksi dari Resin Penukar IonResin penukar kation mengandung
kation kation bebas yang dapat ditukar dengan kation kation dalam
larutan (lar).
(Res. A)B+ + C+ (larutan) (Res. A)C+ + B+ (larutan)
Jika kondisi kondisi eksperimen adalah sedemikian, sehingga
kesetimbangan telah sama sekali tergeser dari kiri ke kanan, ion C+
telah lengkap difiksasi (dilekatkan tetap) pada penukaran kation.
Satu contoh khas adalah penukaran ion natrium pada suatu resin
sufonat oleh ion kalsium:
Reaksi ini reversibel, dengan mengalirkan suatu larutan yang
mengandung ion-ion natrium melalui produk itu, ion-ion kalsium
dapat dikeluarkan lagi dari resin, dan bentuk natrium yang semula,
teregenerasi (pulih seperti keadaan semula). Sama halnya dengan
mengalirkan suatu larutan garam netral melalui bentuk hidrogen
suatu resin sulfonat, dihasilkan sejumlah asam padanannya yang
ekuivalen oleh reaksi khas berikut:
Ukuran resin penukar kation yang asam kuat, seperti resin
polistirena sulfonat yang terangkai silang kapasitas tukar boleh
dikatakan tak bergantung pada pH larutan. Untuk penukar kation asam
lemah, seperti yang mengandung gugus karboksilat, ionisasi timbul
samapi tingkat yang berarti hanya dalam larutan basa, yaitu dalam
bentuk garam-garam mereka, maka resin karboksilat hanya mempunyai
sangat sedikit aksi dalam larutan dibawah pH 7. Penukaran-penukaran
ion karboksilat ini dalam bentuk hidrogennya, akan menyerap basa
kuat dari larutan:
Tetapi hanya memiliki sedikit aksi terhadap, misalnya NaCl,
terjadi hidrolisis pada bentuk garam dari resin itu sehingga basa
tersebut mungkin tak dapat lengkap diserap, bahkan sekalipun
terdapat resin dengan berlebihan.
Resin penukar kation yang basa kuat, yaitu polistirena terangkai
silang yang mengandung gugus ammonium kuartener, sebagian besar
akan terionisasi, baik yang dalam bentuk hidroksida maupun yang
dalam bentuk garamnya. Beberapa reaksi khas mereka, dapat
dinyatakan sebagai:
Aktivitas resin-resin ini serupa dengan resin penukar kation
sulfonat, dan aksinya sangat tak bergantung pada pH. Resin penukar
ion yang basa lemah, hanya mengandung sedikit bentuk hidroksida
dalam larutan basa. Sebagai contoh, kesetimbangan dari:
Terutama adalah ke sebelah kiri, dan resin ini sebagian besar
berada dalam bentuk amina. Ini dapat juga dinyatakan dengan
kata-kata bahwa dalam larutan basa, basa bebas Res.NHMe2OH sangat
sedikit terionisasi. Namun, dalam larutan yang asam, mereka
berperilaku sebagai resin penukar ion basa kuat, yang menghasilkan
bentuk garam yang sangat terionisasi:
Mereka dapat digunakan dalam larutan asam untuk pertukaran
anion, sebagai contoh:
Resin yang bersifat basa, dalam bentuk garamnya, mudah
diregenerasikan dengan alkali.Keseimbangan pertukaran ionProses
pertukaran ion yang melibatkan penggantian ion-ion AR yang
tertukarkan dalam resin, dengan ion-ion yang bermuatan sama BS dari
suatu larutan, boleh ditulis:
Proses ini reversibel. Sejauh mana satu ion lebih dipilih untuk
diserap, dibandingkan ion lain, memiliki arti penting yang
mendasar, yaitu menentukan seberapa mudahnya dua atau lebih zat
yang menghasilkan ion-ion dengan muatan serupa dapat dipisahkan
dengan cara pertukaran ion dan juga menentukan seberapa mudahnya
ion-ion tersebut dapat selanjutnya dikeluarkan dari resin.
Faktor-faktor yang menetapkan distribusi ion-ion antara suatu
larutan, meliputi:
1. Sifat ion-ion yang saling bertukaran
a. Pada konsentrasi-konsentrasi rendah dalam larutan air, dan
pada suhu biasa, tingkat pertukaran bertambah dengan bertambahnya
valensi ion yang bertukar itu, yaitu: Na+