Difusi Longitudinal

Difusi longitudinal atau difusi molekular, merupakan difusi ke samping solut dalam kolom kromatografi. Jadi solut bukannya bergerak searah dengan arah gerakan fase gerak, melainkan bergerak ke samping dari arah gerakan fase gerak.

Difusi longitudinal merupakan kecenderungan alami dari molekul solut untuk bergerak melalui proses difusi dari suatu tempat dengan konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi yang lebih rendah.

Besarnya peranan difusi longitudinal pada pelebaran pita/puncak, tergantung pada koefisien difusi solut dalam fase gerak dan waktu lamanya solut berada dalam kolom. Difusi molekul solut terjadi ke semua arah tetapi hanya pada bagian permukaan fase gerak yang bermigrasi saja yang mempunyai peranan dalam pembentukan profil puncak yang nantinya teramati dalam kromatogram.

Besarnya difusi longitudinal yang terjadi sebanding dengan koefisien difusi dan waktu lamanya solut berada dalam kolom. Peranan difusi longitudinal terhadap tinggi lempeng total dapat dirumuskan sebagai berikut:

H_L = 2γD_m/u

H_L adalah peranan difusi molekuler longitudinal terhadap tinggi lempeng total dalam fase gerak, γ adalah faktor obstruksi atau tortuositas, D_m adalah koefisien difusi solut dalam fase gerak dan u adalah kecepatan fase gerak rata-rata.

Faktor obstruksi adalah kostanta-kuasi dimensi (inhomegenitas susunan fase diam) yang tidak sepenuhnya tidak tergantung pada kecepatan fase gerak. Faktor obstruksi menjadi tergantung pada kecepatan fase gerak karena kecepatan fase gerak dipengaruhi oleh ukuran celah atau rongga dalam susunan fase diam. Pada kecepatan rendah nilai faktor obstruksi dipengaruhi oleh susunan partikel yang rapat sampai susunan partikel renggang, sedangkan pada keceparan tinggi, cenderung dipengaruhi oleh susunan partikel yang renggang dimana lebih banyak terjadi aliran.

Nilai faktor obstruksi pada kolom packed umumnya adalah 0,6 sampai 0,8 dan pada kolom terbuka 1,0.

Pada kromatografi cair, dimana koefisien difusi solut ke dalam fase gerak sangat kecil, maka peranan H_L pada tinggi lempeng dalam kromatografi cair sering diabaikan. Koefisien difusi solut ke dalam gas mempunyai nilai yang jauh lebih besar daripada koefisien difusi solut ke dalam cairan (10⁴ kali lebih besar). Oleh kearena itu, nilai H_L dalam kromatografi gas signifikan berpengaruh terhadap tinggi lempeng.

Untuk perhitugan peranan difusi longitudinal yang lebih akurat terhadap tinggi lempeng, maka peranan difusi longitudinal kedua yang terjadi dalam fasediam perlu dilibatkan. Nilai difusi longitudinal dalam fase diam H_L(S) dirumuskan:

D_s adalah difusifitas solut dalam fase diam.

Sehingga difusi longitudinal total yang terjadi adalah

atau

dengan

Terlihat bahwa difusi longitudinal merupakan fungsi dari kapasitas (k) dari kolom terhadap solut. Pada sistem kolom kapiler kromatografi cair, besarnya faktor kapasitas mempunyai pengaruh yang besar terhadap nilai difusi longitudinal karena lapisan film fase diam tidak terputus sepanjang kolom.

Sedangkan pada sistem kromatografi dengan kolom packed, besarnya nilai kapasitas kolom kurang berpengaruh terhadap difusi longitudinal karena pada kolom packed fase diam akan tersegmentasi tidak hanya dari satu partikel fase diam ke partikel fase diam yang lain tetapi juga pada setiap pori dari setiap partikel fase diam. Hal ini menjelaskan bahwa difusi longitudinal pada kolom packed tidak tergantung pada faktor kapasitas k.