You have been redirected to your local version of the requested page
Request quote

Saya menerima Metrohm AG dan anak perusahaan serta seluruh distributor untuk menyimpan data sesuai dengan Kebijakan Privasi serta dapat menghubungi saya melalui e-mail, telefon, maupun surat menyurat untuk kepentingan membalas kebutuhan saya ataupun memeberikan informasi mengenai iklan dan promosi. Saya dapat membatalkan pemberian informasi dengan menghubungi info@metrohm.com.

This field is required.

Memilih eluen yang tepat dalam kromatografi sangatlah penting—terutama untuk kromatografi pertukaran ion (yang juga dikenal sebagai kromatografi ion atau IC)—begitu juga dengan pemilihan kolom yang sesuai. Keduanya harus bekerja secara selaras untuk mencapai performa pemisahan yang optimal. Dalam kromatografi, kita sering mengacu pada «segitiga ketergantungan» – yaitu hubungan saling bergantung antara analit, fase diam, dan eluen. Artikel blog ini berfokus pada bagian eluen dari segitiga tersebut dengan membahas peran eluen (fase gerak) dalam IC, jenis-jenis eluen yang digunakan, serta hal-hal yang perlu dipertimbangkan saat memilih dan menyiapkan eluen untuk aplikasi spesifik Anda.

Klik di sini untuk menuju ke halaman topik yang spesifik:

The «triangle of dependency»

Gambar 1 menggambarkan bagaimana konsep ini diterapkan secara khusus dalam kromatografi ion. Ketiga komponen—analit, fasa diam, dan eluen—memiliki peran yang penting dan saling terkait dalam proses pemisahan. Perubahan pada salah satu komponen akan memengaruhi komponen lainnya. Jika keseimbangan di antara ketiganya terganggu, hal ini dapat berdampak negatif terhadap resolusi puncak, retensi analit, dan performa metode secara keseluruhan.

Memahami segitiga ini sangat penting untuk mengembangkan metode kromatografi ion yang efektif. Ini memberikan kerangka kerja sederhana untuk memecahkan masalah dan mengoptimalkan strategi pemisahan sesuai dengan tantangan analitik tertentu. Mengetahui sifat-sifat eluen yang dapat memengaruhi pemisahan analit adalah hal yang krusial. Dengan demikian, Anda dapat memanfaatkan sifat-sifat tersebut untuk mendapatkan performa terbaik dalam analisis IC Anda.

Figure 1. Triangle of dependency in ion chromatography (adapted from [1]).

Apa itu eluen dalam kromatografi ion??

Figure 2. Illustration of the flow path of an anion IC.

Dalam kromatografi, eluen (fase gerak) adalah larutan cair yang mengangkut analit melalui kolom pemisah (fase diam) (Gambar 2). Sebelum masuk ke pompa tekanan tinggi, eluen didegaskan menggunakan degasser eluen. Selanjutnya, eluen mengalir melalui injektor (terlihat injektor 6/2) sebelum dipompa ke dalam kolom. Analit dideteksi setelah melewati kolom.

Suppressor dalam kromatografi ion digunakan untuk menghilangkan pengaruh konduktivitas dari eluen. Hal ini menurunkan tingkat kebisingan latar menjadi minimal, sehingga memungkinkan rasio sinyal terhadap kebisingan yang lebih tinggi untuk puncak yang dihasilkan. Tahap suppressor ini terjadi antara kolom dan detektor.

Eluen memegang peran penting dalam pemisahan analit berdasarkan interaksinya dengan kolom. Dalam kromatografi ion, eluen biasanya berbasis asam, basa, atau garam. Komposisi spesifik tergantung pada muatan ion yang akan dipisahkan. Untuk analisis anion, eluen biasanya berbasis campuran natrium karbonat / natrium bikarbonat, natrium hidroksida, atau kalium hidroksida. Eluen untuk analisis kation biasanya berbasis konsentrasi rendah asam nitrat, asam sulfat, atau asam metansulfonat.

Seperti pada semua pemisahan kromatografi cair, fase gerak IC adalah parameter yang paling mudah diubah untuk mempengaruhi pemisahan analit. Sebaliknya, kolom dan sistem deteksi dalam sebagian besar kasus sudah ditentukan sebelumnya.

Saya menerima Metrohm AG dan anak perusahaan serta seluruh distributor untuk menyimpan data sesuai dengan Kebijakan Privasi serta dapat menghubungi saya melalui e-mail, telefon, maupun surat menyurat untuk kepentingan membalas kebutuhan saya ataupun memeberikan informasi mengenai iklan dan promosi. Saya dapat membatalkan pemberian informasi dengan menghubungi info@metrohm.com.

This field is required.

Pertimbangan dalam memilih dan menyiapkan eluen dalam kromatografi ion.

Pemilihan eluen yang sesuai dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai kriteria. Parameter-parameter berikut harus dipertimbangkan, antara lain [1–8]: 

Preparasi eluen

Hanya bahan kimia dengan kualitas tertinggi yang harus digunakan untuk menyiapkan eluen dalam kromatografi ion. Kontaminasi dari ion lain akan langsung memengaruhi pemisahan puncak dan konduktivitas yang diukur. Oleh karena itu, penggunaan reagen dengan kemurnian rendah akan berdampak negatif pada kuantifikasi analit target.

Selain itu, untuk pengenceran bahan kimia tersebut, hanya air ultrapure (Tipe 1) yang harus digunakan.

Setelah persiapan, eluen segar sering kali disaring menggunakan mikrofilter (0,2 µm) untuk menghilangkan partikel yang tidak diinginkan. Partikel-partikel ini dapat menumpuk di pintu masuk kolom dan mengurangi masa pakainya. Selain itu, sistem kromatografi ion (IC) dapat dilengkapi dengan filter aspirasi dan filter inline yang membantu mencegah partikel masuk ke aliran eluen.

enghilangan gas (degassing) pada eluen sangat diperlukan, karena gelembung udara secara langsung memengaruhi sinyal deteksi. Proses ini dapat dilakukan secara manual dengan vacuum degassing sebelum pengukuran atau menggunakan degasser eluen inline di jalur aliran instrumen (Gambar 2).

Preparation consistency

Eluen harus disimpan dengan baik setelah persiapan, pencampuran yang menyeluruh, dan penghilangan gas (degassing). Untuk eluen yang tidak bereaksi dengan karbon dioksida di udara sekitar, botol disegel dengan tutup eluen dan filter penyerap debu. Namun, untuk eluen alkalin dengan kapasitas penyangga rendah yang dapat bereaksi dengan CO₂ dari udara sekitar, penggunaan penyerap CO₂ sangat penting (lihat penyerap yang terhubung ke botol eluen pada Gambar 2).

Kompatibilitas metode deteksi

Eluen tidak boleh mengganggu metode deteksi, misalnya dengan konduktivitas baseline yang tinggi, serapan UV yang tinggi pada panjang gelombang yang sama dengan analit, atau reaksi dengan analit yang diinginkan. Hal ini memastikan kestabilan baseline yang optimal, reproduksibilitas waktu retensi, dan sensitivitas yang tinggi [4].

Reaktivitas kimia dan konsentrasi ion eluen

Bahan kimia yang digunakan sebagai eluen tidak boleh menimbulkan reaksi yang tidak diinginkan dengan fase diam dan harus stabil secara kimia untuk menghindari gangguan atau degradasi selama analisis [5]. Oleh karena itu, penting untuk mengetahui sifat-sifat fase diam. Produsen biasanya menjelaskan kondisi standar serta batasan fase diam—misalnya, rentang pH yang sesuai atau penambahan modifikasi organik.


Baca artikel blog terkait kami untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara memilih kolom IC dan mengoptimalkan pemisahan analit..

Praktik terbaik untuk kolom pemisah dalam kromatografi ion (IC) – Bagian 2

Bagaimana komposisi eluen memengaruhi pemisahan analit

Komposisi eluen secara langsung memengaruhi pemisahan ion target karena mempengaruhi waktu retensinya. Faktor-faktor terpenting yang perlu dipertimbangkan dijelaskan di bawah ini.

Dalam kromatografi ion (IC), peningkatan konsentrasi eluen sering kali menyebabkan waktu retensi yang lebih singkat dan pemisahan yang lebih cepat. Namun, hal ini juga mengakibatkan konduktivitas latar belakang yang lebih tinggi.

Untuk puncak analit yang kelebihan beban (konsentrasi matriks tinggi), retensi ion eluen yang lebih lemah (konsentrasi eluen lebih tinggi) dibandingkan dengan puncak analit yang kelebihan beban dapat menyebabkan peak tailing (Gambar 3), sementara retensi ion eluen yang lebih kuat (konsentrasi eluen yang lebih rendah) dapat menyebabkan peak fronting (Gambar 4).

Ambil contoh puncak klorida dalam air laut. Pada peak fronting, puncak klorida yang kelebihan beban bergeser lebih awal ke arah asam organik dan jejak oksohalogenida yang berada di depan klorida. Pada peak tailing, puncak klorida yang kelebihan beban bergeser lebih lambat ke arah nitrit dan bromida [6].

Figure 3. Effect on the peak shape (fronting or tailing) of overload bromide peaks (0.1, 1, 10, 100, 300, and 500 mmol/L bromide) with different concentrations of sodium hydroxide eluents. Figure adapted from Wahab et al. [6].
Figure 4. Effect on the peak shape (fronting or tailing) of overload bromide peaks (0.1, 1, 10, 100, 300, and 500 mmol/L bromide) with different concentrations of carbonate/hydrogen carbonate eluents. Figure adapted from Wahab et al. [6].

Figure 5. pH influence of the eluent on the retention time of common anions (1. fluoride, 2. chloride, 3. nitrite, 4. bromide, 5. nitrate, 6. phosphate, and 7. sulfate) with the Metrosep A Supp 19 - 150/4.0 column using the standard carbonate eluent [10].

Perubahan pH eluen menyebabkan pergeseran pada kesetimbangan disosiasi analit, sehingga mengubah waktu retensi analit (Gambar 5).

pH harus dijaga dalam rentang yang mencegah degradasi atau perubahan fase diam, terutama untuk kolom berbasis silika yang sensitif terhadap kondisi pH ekstrem [7,9].

Selain itu, metode deteksi seperti konduktivitas dan serapan UV sensitif terhadap perubahan pH. pH yang konstan meminimalkan gangguan baseline dan meningkatkan sensitivitas deteksi [8].

Rekomendasi kami untuk pemisahan ion adalah dengan terlebih dahulu mengisolasi ion monovalen, kemudian ion multivalen. Memperkenalkan ion multivalen di antara ion monovalen dengan meningkatkan kekuatan eluen atau memodifikasi pH eluen dapat menimbulkan risiko signifikan. Pemisahan ini (dan oleh karena itu resolusi puncak) sangat rentan terhadap penuaan kolom dan variasi antar batch.

Buffer menstabilkan pH suatu larutan. Buffer yang tepat memastikan hasil yang andal, akurat, dan reproduktif dengan menjaga lingkungan pH yang stabil. Hal ini sangat penting terutama untuk analit seperti asam dan basa. Muatan mereka bergantung pada konstanta disosiasi asam/basa, yang dipengaruhi oleh pH eluen [1].

Konstanta disosiasi juga dipengaruhi oleh suhu. Oleh karena itu, perubahan suhu memengaruhi waktu retensi, terutama untuk asam dan basa. Oven kolom dapat menstabilkan kondisi suhu dan memastikan pengukuran yang stabil.

Saat menggunakan eluen karbonat pada suhu tinggi, terjadi efek berbentuk huruf V di mana anion monovalen elu lebih awal dan anion multivalen elu lebih lambat (Gambar 6). Untuk eluen hidroksida, efek ini dikenal sebagai efek V miring hidroksida (Gambar 7) karena semua ion elu lebih lambat, terutama anion multivalen.

Figure 6. V-shape effect of temperature on the retention time of common anions (1. fluoride, 2. chloride, 3. nitrite, 4. bromide, 5. nitrate, 6. phosphate, and 7. sulfate) with the Metrosep A Supp 19 - 150/4.0 column using the standard carbonate eluent [10].
Figure 7. Hydroxide tilted V-shape effect of temperature on the retention time of common anions (1. fluoride, 2. chloride, 3. nitrite, 4. bromide, 5. nitrate, and 6. sulfate) with the Metrosep A Supp 19 - 150/4.0 column using a 30 mmol/L hydroxide eluent.

Figure 8. Effects of organic modifier (methanol) usage on the retention time of common anions (1. fluoride, 2. chloride, 3. nitrite, 4. bromide, 5. nitrate, 6. sulfate, and 7. Phosphate) with the Metrosep A Supp 19 - 150/4.0 column using a carbonate eluent [10].

Penambahan pelarut organik (misalnya metanol, aseton, atau asetonitril) ke dalam eluen berair umumnya memiliki pengaruh kecil pada waktu retensi ion yang tidak mudah dipolarisasi (misalnya fluorida, klorida, natrium, kalsium, dll.). Ion yang mudah dipolarisasi dan kurang hidrofilik (misalnya iodida, tiosianat, kation amonium organik, dll.) biasanya elu lebih awal dengan penggunaan modifikasi organik.

Selain itu, modifikasi organik sering digunakan untuk meningkatkan ionisasi di dalam sumber ionisasi electrospray ketika kromatografi ion digabungkan dengan mass spectrometer.

Dalam kromatografi ion, waktu retensi kation dapat dimodifikasi dengan menambahkan agen kompleksasi ke dalam eluen [3,11]. Agen kompleksasi berfungsi sebagai ligan dengan kation analit sebagai ion logam pusat. Semakin selektif sebuah ligan terhadap ion logam pusat, semakin besar pengaruhnya terhadap waktu retensi. Dalam kondisi ideal, waktu retensi kation lain hanya akan berubah sedikit.

Agen kompleksasi yang umum digunakan meliputi crown ethers dan dicarboxylic acids seperti asam oksalat, asam dipikolinat, dan asam tartarat.

18-Crown-6-ether

Agen kompleksasi digunakan untuk memperoleh pemisahan yang lebih baik dari ion logam alkali. Penambahan 18-crown-6-ether (1,4,7,10,13,16-heksaoksasiklooktadekana) ke dalam eluen menghasilkan pemisahan yang lebih baik antara Na⁺, NH₄⁺, dan K⁺. Modifikasi ini berguna,misalnya, untuk meningkatkan penentuan kandungan jejak NH₄⁺ dalam sampel air alami yang memiliki beban K⁺ tinggi.

Gambar 9 menunjukkan bagaimana waktu retensi K⁺ meningkat secara signifikan setelah penambahan 18-crown-6-ether ke dalam eluen (Tabel 1). Hal ini dapat dijelaskan oleh pembentukan kompleks K⁺-18-crown-6-ether seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10, yang ukurannya jauh lebih besar. Waktu retensi kalium meningkat karena adanya hambatan sterik, sehingga jaraknya menjadi lebih jauh dari NH₄⁺. Tidak akan terjadi interferensi dengan ammonium bahkan pada konsentrasi kalium yang tinggi.

Figure 9. Overlaid chromatograms with common cations (lithium, sodium, ammonium, potassium, calcium, and magnesium) showcasing the effect of adding 18-crown-6-ether (in orange) to the eluent [3,11].
Table 1. Effects of using 18-crown-6-ether eluent modifier on the retention time (RT) of various cations (10 mg/L each).
Peak Component RT [min] RT [min] (18-crown-6)
1 Lithium 4.31 4.25
2 Sodium 5.60 5.61
3 Ammonium 6.28 6.42
4 Potassium 8.46 10.39
5 Calcium 17.47 17.00
6 Magnesium 20.78 20.00
Figure 10. Structure of 18-crown-6-ether with the potassium ion in the middle. The potassium ion fits exactly in the «cage» of the ether. It is complexed via the electron pairs of the oxygen atoms.

Asam dicarboksilat

Asam dicarboksilat membentuk kompleks dengan banyak kation divalen. Biasanya, kompleks ini memiliki muatan yang berkurang. Akibatnya, ketika asam dicarboksilat ditambahkan ke dalam eluen, kation multivalen mengalami retensi yang lebih lemah dan elu lebih awal. Besarnya percepatan ini dipengaruhi oleh konstanta kompleksasi dari kompleks kation spesifik tersebut.

Gambar 11 menunjukkan efek ini pada magnesium, kalsium, dan seng saat menggunakan asam dipikolinat (juga dikenal sebagai asam piridin-2,6-dikarbonilat, PDC, atau DPA) sebagai modifikasi eluen. Dibandingkan dengan kalsium atau magnesium, logam transisi seng membentuk kompleks yang jauh lebih kuat dengan asam dipikolinat. Akibatnya, seng sangat dipengaruhi bahkan oleh konsentrasi rendah agen kompleksasi ini. Seng sudah elu sebelum litium pada kromatogram b), dan sepenuhnya terkompleksasi sehingga elu bersama puncak injeksi pada kromatogram c). Kalsium terkompleksasi dengan lemah oleh asam dipikolinat, tetapi kompleksnya lebih kuat dibandingkan magnesium. Resolusi antara magnesium dan kalsium berkurang pada kromatogram b), sementara pada kromatogram c) kalsium sudah elu sebelum magnesium. Modifikator ini digunakan untuk mengurangi waktu analisis dalam penentuan kalsium dan magnesium selain kation logam alkali.

Figure 11. Chromatograms showing the separation of 1. sodium, 2. potassium, 3. magnesium, 4. zinc, and 5. calcium when using different amounts of dipicolinic acid modifier in the eluent: a) 0 mol/L, b) 0.1 mmol/L, c) 0.7 mmol/L [11].
Table 2. Effects of using dipicolinic acid eluent modifier on the retention time (RT) of various cations (10 mg/L each).
Peak Component RT [min] (a) RT [min] (b) RT [min] (c)
1 Sodium 6.79 6.50 5.39
2 Potassium 10.42 9.93 8.08
3 Magnesium 33.05 29.90 19.05
4 Zinc 38.24 3.38 –
5 Calcium 44.48 35.87 16.08

Persiapan eluen otomatis

Setelah Anda menemukan eluen spesifik yang sesuai dengan kebutuhan pemisahan Anda, Anda dapat mempertimbangkan otomatisasi. Ada beberapa cara untuk mengotomatisasi persiapan eluen. Salah satunya adalah dengan menyiapkan larutan stok eluen (konsentrat) yang kemudian dapat Anda encerkan secara otomatis hingga konsentrasi eluen yang tepat. Konsentrat tersedia dari Merck untuk semua eluen standar pada kolom Metrohm. Konsentrat eluen ini dapat diencerkan secara otomatis menggunakan, misalnya, Modul Produksi Eluen 941.

Selain itu, untuk eluen hidroksida seperti NaOH, KOH, atau LiOH, Modul IC Kontinu 948, CEP, merupakan pilihan yang ideal. Modul ini dapat secara kontinu menyiapkan eluen hidroksida secara elektrolitik menggunakan konsentrat hidroksida.

Figure 12. Stacked results of 200 injections of common anions (fluoride, chloride, nitrite, bromide, nitrate, sulfate, and phosphate) using an eluent gradient prepared by the 948 Continuous IC Module, CEP.

Manfaat dari otomatisasi adalah:

  1. Reliability –tidak diperlukan persiapan manual maupun tenaga kerja
  2. Reproduksibilitas dan ketahanan pemisahan yang lebih tinggi.
  3. Kinerja yang lebih baik karena konduktivitas baseline lebih rendah dan variabilitas yang lebih sedikit.

Kesimpulan

Eluen adalah salah satu bagian kunci dari segitiga ketergantungan dalam kromatografi ion. Langkah persiapan yang tepat, bahan kimia yang digunakan, dan banyak variabel lainnya sangat penting untuk dipertimbangkan sebelum menyiapkan eluen. Pemilihan dan persiapan eluen yang tepat sangat penting untuk pengukuran kromatografi ion yang andal dan kuat.

Untuk memperluas pengetahuan Anda tentang kromatografi ion, unduh monograf kami di bawah ini dan mulailah bekerja dengan instrumen IC Anda.

[1] Kromidas, S. The HPLC Expert; Wiley-VCH: Weinheim, 2016.

[2] Haddad, P. R.; Jackson, P. E. Ion Chromatography; Journal of Chromatography Library; Elsevier: Amsterdam, 1990.

[3] Schäfer, H.; Läubli, M. Monograph: Ion Chromatography; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2023. https://www.metrohm.com/en/products/8/1085/81085077.html

[4] Liu, Y.; Kaiser, E.; Avdalovic, N. Determination of Trace-Level Anions in High-Purity Water Samples by Ion Chromatography with an Automated On-Line Eluent Generation System. Microchemical Journal 1999, 62 (1), 164–173. DOI:10.1006/mchj.1999.1699

[5] Zou, J.; Motomizu, S.; Fukutomi, H. Reversed-Phase Ion-Interaction Chromatography of Inorganic Anions with Tetraalkylammonium Ions and Divalent Organic Anions Using Indirect Photometric Detection. Analyst 1991, 116 (12), 1399–1405. DOI:10.1039/AN9911601399

[6] Wahab, M. F.; Anderson, J. K.; Abdelrady, M.; et al. A. Peak Distortion Effects in Analytical Ion Chromatography. Anal. Chem. 2014, 86 (1), 559–566. DOI:10.1021/ac402624a

[7] Martin, D. Column Chromatography; IntechOpen, 2013.

[8] Motomizu, S.; Oshima, M.; Hironaka, T. Ion-Exchange Chromatographic Determination of Anions by Indirect Photometric Detection: Comparison of Eluent Ions with Respect to Sensitivity Enhancement. Analyst 1991, 116 (7), 695–700. DOI:10.1039/AN9911600695

[9] Acikara, Ö. B. Ion-Exchange Chromatography and Its Applications. From the Edited Volume  Column Chromatography, Edited by Dean F. Martin and Barbara B. Martin, InterOpen 2013. DOI:10.5772/55744

[10] Metrohm AG. Column Manual A Supp 19 (6.01034.4x0); 8.107.8013EN / 2023-03-08; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2023.

[11] Kolb, M.; Seubert, A.; Schäfer, H.; Läubli, M. (Editor). Monograph: Practical Ion Chromatography, 3rd ed.; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2020. https://www.metrohm.com/en/products/8/1085/81085069.html

Hal penting yang dapat dipelajari

Monograph: Practical Ion Chromatography – An Introduction

Monograph: Advanced Detection Techniques in Ion Chromatography

Technical poster: Effect of eluent composition and column temperature on IC column retention times

On-demand webinar: Automatic hydroxide eluent preparation: Overcoming inefficiencies in anion analysis

Brochure: 941 Eluent Production Module – Inline eluent production for ion chromatography

Brochure: Continuous Ion Chromatography Module: Enjoy the benefits of automatic generation of high-purity eluents

Column manual: Metrosep A Supp 19

Column manual: Metrosep A Supp 21

Column manual: Metrosep C 6

Monograph: Ion Chromatography

Download your free monograph here

The fully revised and updated second edition of the monograph «Ion Chromatography» provides an in-depth exploration of the theory and practical applications of ion chromatography. Additionally, detailed discussions on the theory, detection methods, and separation column types are included.

Penulis
Schöneck

Thomas Schöneck

Product Specialist IC
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

Contact