Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

36
Konsep dasar kimia instrument Kelompok I Anggota : 1. Endang Sinambela 2. Misael Pasaribu 3. Ria Pertiwi 4. Siti Hafsah FAKULTAS ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN MEDAN Kimia instrument

description

Kimia Instrumen, Bahan referensi perkuliahan

Transcript of Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

Page 1: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

Konsep dasar kimia instrument

Kelompok IAnggota :

1. Endang Sinambela2. Misael Pasaribu3. Ria Pertiwi4. Siti Hafsah

FAKULTAS ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN

Kimia instrument

Page 2: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita sampaikan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan

rahmad dan karuniaNya berupa nikmat dan kesehatan, iman dan ilmu pengetahuan. Sehingga

kami berhasil menyelesaikan Makalah ini yang alhamdulillah tepat pada waktunya yang

berjudul “Konsep Dasar Kimia Instrument”.

Makalah ini berisikan tentang informasi Dasar-Dasar Analisis Instrument, Definisi

Instrument, Klasifikasi Analisis Kimia, Istilah Yang Digunakan Dalam Alat Ukur, Dasar-

Dasar Kalibrasi Instrument, Galat Pada Instrument, Derau Instrument (Noise), Aplikasi

Instrument. Diharapkan Makalah ini dapat memberikan informasi kepada kita semua tentang

“Konsep Dasar Kimia Instrument”.

Kami sepenuhnya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam

menyusun makalah ini, maka dari itu kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat kami

harapkan demi kesempurnaan makalah ini.

Kami mengucapkan terima kasih kepada Bapak Agus Kembaren, M.si selaku dosen

Kimia Instrumentasi semester ini atas ide dan sarannya, serta menilai dan memeriksa

makalah ini, juga kepada para penulis dan penerbit, blogger, yang tulisannya kami pakai

sebagai referensi.

Akhirnya kami mengharapkan semoga makalah ini mendapatkan keridhaan dari

Tuhan Yang Maha Esa dan dapat memberikan manfaat bagi kami dan kepada semua

pembaca. Amin

Medan, April 2014

Penulis

Kelompok I

Page 3: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR................................................................................................... i

DAFTAR ISI................................................................................................................ ii

BAB I PENDAHULUAN............................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang.............................................................................................. 1

1.2 Fungsi Instrument......................................................................................... 2

BAB II PEMBAHASAN.............................................................................................. 3

2.1 Dasar-Dasar Analisis Instrument.................................................................. 3

2.1.1 Definisi Instrument........................................................................... 3

2.1.2 Klasifikasi Analisis Kimia................................................................ 4

2.2 Istilah Yang Digunakan Dalam Alat Ukur................................................... 6

2.3 Dasar-Dasar Kalibrasi Instrument................................................................ 7

2.4 Galat Pada Instrument................................................................................... 9

2.5 Derau Instrument (Noise)............................................................................. 10

2.6 Aplikasi Instrument...................................................................................... 10

BAB III PENUTUP............................................................................................................ 17

3.1 Kesimpulan............................................................................................................. 17

DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................... 18

Page 4: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kimia analitik adalah cabang ilmu kimia yang berhubungan dengan identifikasi dan

penentuan komposisi suatu bahan. Lebih spesifiknya terdapat  kimia analitik kualitatif dan

kimia analitik kuantitatif, dan kimia analitik instrumen.

a. Kimia analitik kualitatif adalah kimia analisa yang hanya membahas tentang

identifikasi atau ada/tidaknya unsur/zat di dalam suatu bahan. Kimia analitik

kuantitatif adalah kimia analisa yang berhubungan dengan komposisi atau jumlah

unsur/zat dalam suatu bahan.

b. Kimia analitik instrumen adalah cabang ilmu kimia yang berhubungan dengan

identifikasi atau penentuan komposisi dengan bantuan instrumen (alat) khas;

keuntungan analisis berlangsung cepat dengan sedikit pereaksi baik jenis maupun

jumlahnya, dan kelemahannya bergantung pada ketelitian alat.

Analisis kimia melibatkan pemisahan, identifikasi dan penenentuan jumlah relatif

komponen dalam suatu sampel. Metode dari analisis kimia diklasifikasikan dua macam yaitu:

1. Analisis klasik

Cara klasik dengan melibatkan proses kimia sederhana, peralatan sederhana, tetapi

memerlukan keahlian relatif tinggi.

2. Analisis Instrumen

Cara modern mulai meninggalkan proses kimia, tetapi tetap memerlukan proses.

Karena ilmu kimia yang meluas dan timbul inspirasi-inspirasi dari berbagai pihak untuk

melakukan percobaan, Dan untuk mempermudah dari percobaan/pratikum, dilakukan

percobaan dengan bantuan instrumen. Dari berbagai instrumen-instrumen untuk menganalisi

meluas menjadi aplikasi-aplikasi yang memudahkan dalam berbagai bidang kehidupan tidak

hanya berkaitan dengan kimia. Untuk itu makalah ini akan membahas beberapa aplikasi dari

instrumen kimia analisis kimia.

Dalam bidang industri, pengetahuan dasar instrumentasi sangat penting terutama untuk

proses pengukuran dan pengendalian/kontrol. Di dalam suatu industri kimia, misalnya,

bermacam-macam reaksi kimia harus diukur dan dikendalikan baik suhu, volume campuran

bahan, tekanan, derajad keasaman, dan lain-lainnya. Sementara pada industri baja dan logam,

Page 5: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

suhu yang tinggi harus diukur secara tepat dengan menggunakan alat pengukur elektronik

untuk bisa mengendalikan pengepresan logam pada ketebalan yang diinginkan. Pada

umumnya, peralatan pengukuran atau alat pengukur secara elektronik ini merupakan bagian

dasar instrumentasi yang dipakai pada hampir semua bidang industri.

Bidang instrumentasi ini, tidak hanya diaplikasikan untuk industri kimia dan industri

baja semata, tetapi diperlukan juga untuk pabrik mobil, pabrik gula, pabrik kertas, pabrik

pemrosesan makanan, untuk instrumentasi kedokteran, dan untuk pabrik pembuatan alat-alat

elektronik itu sendiri (seperti pabrik pembuatan telepon genggam, pabrik pembuatan chip/

sirkuit terpadu, pabrik pembuatan komputer, dsb). Bentuk variable fisis (fisika) dan kimia

yang dipakai untuk dasar kendali dalam bidang instrumentasi ini meliputi:

a. Suhu / temperature

b. Tekanan

c. Kecepatan aliran

d. Ketinggian cairan / level

e. Konduktifitas

f. Kepadatan benda dan kekentalan (viskositas).

1.2 Fungsi Instrument

Secara umum instrumentasi mempunyai 3 fungsi utama:

a. Sebagai alat pengukuran

b. Sebagai alat analisa

c. Sebagai alat kendali

Page 6: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Dasar-Dasar Analisis Instrument

2.1.1 Definisi Instrument

Instrumentasi adalah alat-alat dan piranti (device) yang dipakai untuk pengukuran dan

pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih kompleks. Instrumen atau piranti

ukur merupakan piranti untuk mengukur sesuatu besaran selama dipengamatan.

a. Penggunaan piranti ukur (instrumen) untuk menentukan harga besaran yang

berubah-ubah, yang seringkali pula untuk keperluan pengaturan besaran yang perlu

berada di batas-batas harga tertentu

b. Semua piranti (kimia, listrik, hidrolik, magnit, mekanik, optik, pneumatik) yang

digunakan untuk : menguji, mengamati,mengukur, memantau; mengubah,

membangkitkan, mencatat,menera,memelihara, atau mengemudikan sifat-sifat

badani (fisik) gerakan atau karakteristik lain.

Piranti itu dapat berupa instrumen tuding (indicating instrument) dan dapat berupa

instrumen rekan (recording instrument) Istilah “INSTRUMENT” digunakan untuk dua

maksud yaitu :

1. Instrumen murni yang terdiri dari mekanisme dan bagian-bagian yang di bangun

didalam wadah (rumah) atau piranti yang berkaitan dengan itu.

2. Instrumen murni berikut sembarang alat-alat imbuhan (auxliary) seperti misalnya:

tahanan kondensator atau transformator instrumen. Sebagai pengganti kata

“Instrumen” (piranti) seringkali dipakai pula kata “alat ukur” (meter). Kata piranti

digunakan pula sebagai pengindonesiaan “device”.

Instrumentasi sebagai alat pengukuran meliputi instrumentasi survey/ statistik,

instrumentasi pengukuran suhu dan lain-lain. Instrumentasi sebagai alat analisa banyak

dijumpai di bidang kimia dan kedokteran. Sedangkan instrumentasi sebagai alat kendali

banyak ditemukan dalam bidang elektronika, industri dan pabrik-pabrik. Sistem pengukuran,

analisa dan kendali dalam instrumentasi ini bisa dilakukan secara manual (hasilnya dibaca

dan ditulis tangan), tetapi bisa juga dilakukan secara otomatis dengan mengunakan komputer

(sirkuit elektronik). Untuk jenis yang kedua ini, instrumentasi tidak bisa dipisahkan dengan

bidang elektronika dan instrumentasi itu sendiri.

Page 7: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Instrumentasi sebagai alat pengukur sering kali merupakan bagian awal dari bagian-

bagian selanjutnya (bagian kendalinya), dan bisa berupa pengukur dari semua jenis besaran

fisis, kimia, mekanis,maupun besaran listrik. Beberapa contoh di antaranya adalah pengukur:

massa, waktu, panjang, luas, sudut, suhu, kelembaban,tekanan,aliran, pH (keasaman), level,

radiasi, suara, cahaya, kecepatan, torque, sifat listrik (arus listrik, tegangan listrik, tahanan

listrik), viskositas, densiti, dll.

2.1.2 Klasifikasi Analisis kimia

Analisis kimia dapat memberikan informasi mengenai suatu sampel. Hasil analisis

dapat berupa:

1. Analisa kualitatif

Tujuan utama analisis kualitatif adalah mengidentifikasi komponen dalam zat

kimia. Analisis kualitatif menghasilkan data kualitatif, seperti terbentuknya

endapan, wama, gas maupun data non numerik lainnya. Umumnya dari analisis

kualitatif hanya dapat diperoleh indikasi kasar dari komponen penyusun suatu

analit. Analisis kualitatif biasanya digunakan sebagai langkah awal untuk analisis

kuantitatif. Pada berbagai cara analisis modem, seperti cara-cara analisis

spektroskopi dapat dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif secara bersamaan,

sehingga waktu dan biaya analisis dapat ditekan seminimal mungkin dan perolehan

hasilnya lebih akurat.

2. Analisis kuantitatif

Tujuan utama analisis kuantitatif adalah untuk untuk mengetahui kuantitas dari

setiap komponen yang menyusun analit. Analisis kuantitatif menghasilkan data

numerik yang memiliki satuan tertentu. Data hasil analisis kuantitatif umumnya

dinyatakan dalam satuan volume, satuan berat maupun satuan konsentrasi dengan

menggunakan metoda analisis tertentu. Metoda analisis kuantitatif umumnya

melibatkan proses kimia dan proses fisika. Analisis kuantitatif yang melibatkan

proses kimia seperti gravimetri dan volumetri. Analisis kuantitatif yang melibatkan

proses fisika umumnya menggunakan prinsip interaksi materi dengan energi pada

proses pengukurannya. Metode ini umumnya menggunakan peralatan modem,

seperti polarimeter, spektrometer, sehingga sering dikenal sebagai analisis

instrumen.

Page 8: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Berdasarkan sifat analisis terhadap komponen analitnya, jenis analisis dapat

digolongkan menjadi :

a. analisis perkiraan, Disebut analisis perkiraan bila keberadaan komponen dalam

sampel belum dapat dinyatakan dengan pasti, hanya perkiraannya saja yang

diketahui. Analisis perkiraan disebut sebagai analisis semikualitatif dan semi

kuantitatif.

b. analisis parsial, Pada analisis parsial hanya sebagian komponen sampel yang

dianalisis, sebagian lainnya tidak.

c. analisis komponen renik, hanya komponen mikro (renik) yang ditetapkan

keberadaannya secara kualitatif maupun kuantitatif.

d. analisis lengkap, Disebut analisis lengkap apabila keseluruhan komponen penyusun

sampel dianalisis, sehingga diperoleh komposisi sesungguhnya dari komponen

penyusun sampel. Analisis lengkap mengandung informasi lengkap yang dapat

digunakan untuk berbagai keperluan.

Berdasarkan kuantitas analit yang ingin ditetapkan, analisis dapat digolongkan dalam

tiga kategori, yaitu analisis makro, analisis semi mikro dan analisis mikro. Analisis makro

bila kadamya besar, misalnya dalam orde gram atau prosen, sedangkan analisis mikro bila

kadar analitnya sangat kecil, seperti ppm.

Ditinjau dari caranya kimia analitik digolongkan menjadi:

1. Analisis Klasik

Analisis klasik berdasarkan pada reaksi kimia dengan stoikiometri yang telah

diketahui dengan pasti. Cara ini disebut juga cara absolut karena penentuan suatu

komponen di dalam suatu sampel diperhitungkan berdasarkan perhitungan kimia

pada reaksi yang digunakan.

Secara singkat analisis klasik dibagi menjadi 3:

Pemisahan analit : ekstraksi, destilasi, presipitasi (pengendapan), filtrasi

(penyaringan), dll.

Analisis kualitatif titik didih, titik beku, warna, bau, densitas, dll.

Analisis kuantitatif : analisis gravimetri dan volumetri

Pada volumetri, besaran volume zat-zat yang bereaksi meupakan besaran yang

diukur, sedangkan pada gravimetri, massa dari zat-zat merupakan besaran yang

diukur.

Page 9: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

2. Analisis Instrumental

Analisis instrumental berdasarkan sifat fisiko-kimia zat untuk keperluan

analisisnya. Misalnya interaksi radiasi elektromagnetik dengan zat menimbulkan

fenomena absorpsi, emisi, hamburan yang kemudian dimanfaatkan untuk teknik

analisis spektroskopi. Sifat fisika–kimia lain seperti pemutaran rotasi optik,

hantaran listrik dan panas, beda partisi dan absorpsi diantara dua fase dan resonansi

magnet inti melahirkan teknik analisis modern yang lain. Dalam analisisnya teknik

ini menggunakan alat-alat yang modern sehingga disebut juga dengan analisis

modern.

Komponen instrumen yaitu :

1. Signal generator ( penghasil sinyal )

Menghasilkan sinyal analitis dari komponen sampel. Generator dapat pula

sampel itu sendiri.

2. Input transducer/ detector ( Pengubah energi )

Alat yang mengubah sebuah sinyal menjadi bentuk yang lain. Misalnya

Thermocoupel yang mengubah sinyal panas menjadi voltase listrik. Kebanyakan

transducer memasuki tahap pengubahan sinyal analisis menjadi voltase listrik

karena sinar listrik akan mudah diperkuat dan dimodifikasi untuk sampai pada

alat pembacaan.

3. Signal processor ( Pemproses sinyal )

4. Output transducer

Cara lama, sejak awal kimia analitik

Tdk diperlukan alat-alat rumit

Ukuran komponen sampel cukup besar (makro, semi-makro)

Berdasar reaksi kimia dan pers. Stoikiometri

Berdasar interaksi materi-materi

Cara baru, sejalan perkembangan IPTEK

Diperlukan alat yg lebih rumit

Ukuran sampel kecil (mikro, ultramikro, submikro)

Berdasar pengukuran besaran fisika non stoikiometri

Berdasar interaksi energi-materi

2.2 Istilah Yang Digunakan Dalam Alat Ukur

Page 10: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

a. Kepekaan (sensitivity) instrumen adalah perbandingan antara gerakan linear jarum

penunjuk pada instrumen itu dengan perubahan variabel yang diukur yang

menyebabkan gerakan itu. Sensitifitas bisa dikatakan batas terkecil yang dapat

ditentukan untuk analisis kuantitatif (masih memberikan tanggap detektor yang

berbeda dengan pembanding) = limit of detection.

b. Ketelitian (accuracy) instrumen adalah simpangan baku atau simpangan relatif

dari beberapa kali penentuan kuantitatif terhadap sample yang dianalisis dengan

metoda terpilih yang dilaksanakan dengan normal. Makin kecil simpangan baku

makin baik metoda tersebut. Ketelitian biasanya dinyatakan dalam persentase.

c. Ketepatan atau presisi (precision) instrumen adalah kemampuan instrumen

menghasilkan kembali bacaan tertentu dengan ketelitian yang diketahui.

Keterdekatan hasil analisis yang diperoleh dengan memakai metoda tersebut

dengan harga sebenarnya. Biasanya dinyatakan dengan persen perolehan kembali

terhadap sample yang kadarnya diketahui dengan pasti. Persyaratan perolehan

kembali metoda analisis adalah 80 – 120%.

d. Ketidakpastian (uncertainty) instrumen adalah daerah deviasi dari nilai

pengukuran alat (instrumen).

e. Kalibrasi (calibration) instrumen adalah membandingkan nilai ukuran instrumen

dengan nilai ukuran standar.

f. Standar ukuran adalah nilai ukuran yang sudah disepakati sebagai patokan dalam

melakukan pengukuran.

g. Teknik analisis merupakan suatu fenomena ilmiah dasar yang telah terbukti

berguna untuk memberikan informasi mengenai susunan zat-zat yang dianalisis.

Sedangkan metoda analisis merupakan penerapan yang spesifik dari suatu teknik

analisis untuk memecahkan persoalan analisis.

2.3 Dasar-Dasar Kalibrasi Instrument

Untuk mengontrol suatu proses, dibutuhkan informasi mengenai kuantitas dan kualitas

ciri-ciri fisik proses itu. Instrumen-instrumen ukur dipakai untuk mendapatkan informasi ini.

Kontrol yang lebih ketat membutuhkan pengukuran yang lebih akurat. Beberapa istilah yang

lazim dipakai dalam system pengukuran adalah proves variable, range, zero, span, error,

linearitas, akurasi.

1. Proses Variabel

Page 11: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Proses variabel adalah besaran fisik atau besaran kimia karena berbagai pengaruh

proses. Tekanan, temperature, flow dan level adalah variabel phisik; sedangkan

kandungan oksigen dan nilai pH adalah variabel-variabel kimia

2. Range

Range adalah mengambarkan batasan sinyal yang berhubungan dengan instrumen

input ataupun instrumen output. Batasan sinyal terendah dari suatu sinyal input

adalah kuantitas instrumen terendah yang diukur, sedang batasan maksimumnya

adalah nilai tertinggi. Sebagai contoh, suatu proses mempunyai batas atau range

tekanan dari 100 kPa sampai 500 kPa. Maka alat instrumenasi proses ini tidak dapat

digunakan untuk mengukur nilai dibawah 100 kPa atau diatas 500 kPa.

3. Zero

Nilai terendah suatu sinyal input atau sinyal output disebut zero, meskipun nilainya

tidak nol. Sebagi contoh, range input transmiter tekanan mungkin 0-1000 kPa sedang

range outputnya 20 sampai 100 kPa. Dari sini, nilai zero sinyal output digambarkan

dengan 20 kPa. Transmiter temperatur dapat mengukur temperatur antara 50oC dan

120oC, sedang nilai outputnya bervariasi dari 20 sampai 100 kPa. Dalam hal ini, nilai

zero pada range input dan output masing-masing adalah 50oC dan 20 kPa.

4. Span

Span input dan output dari suatu instrumen berhubungan langsung dengan range

input ataupun range outputnya. Span adalah selisih aljabar antara nilai range teratas

dengan nilai range terendah.

5. Error

Error adalah selisih antara nilai yang diukur dengan nilai yang sebenarnya. Sebagai

contoh, jika pressure gage menunjukkan 216 kPa ketika tekananya nyatanya 220

kPa, maka errornya adalah – 4kPa.

6. Linieritas

Linieritas menggambarkan kedekatan hubungan antara input dengan output dari

suatu instrument yang digambarkan seperti sebuah garis lurus ; hal tersebut adalah,

sebuah gris lurus dari 0% input dan 0% output sampai 100% input dan 100% output.

Jika hubungan ini menyimpang maka timbul ketidak linieran. Ketidak linieran

output biasanya dinyatakan dalam persentase skala penuh atau full scale output.

7. Akurasi

Page 12: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Akurasi dari sebuah instrumen dapat didefinisikan sebagai kedekatan antara

pengukuran atau output yang menggambarkan nilai nyata. Akurasi biasanya

dinyatakan dengan persentase span.

Dalam bidang industri, pengetahuan dasar instrumentasi sangat penting terutama untuk

proses pengukuran dan pengendalian/kontrol. Di dalam suatu industri kimia, misalnya,

bermacam-macam reaksi kimia harus diukur dan dikendalikan baik suhu, volume campuran

bahan, tekanan, derajad keasaman, dan lain-lainnya. Sementara pada industri baja dan logam,

suhu yang tinggi harus diukur secara tepat dengan menggunakan alat pengukur elektronik

untuk bisa mengendalikan pengepresan logam pada ketebalan yang diinginkan. Pada

umumnya, peralatan pengukuran atau alat pengukur secara elektronik ini merupakan bagian

dasar instrumentasi yang dipakai pada hampir semua bidang industri.

Bidang instrumentasi ini, tidak hanya diaplikasikan untuk industri kimia dan industri

baja semata, tetapi diperlukan juga untuk pabrik mobil, pabrik gula, pabrik kertas, pabrik

pemrosesan makanan, untuk instrumentasi kedokteran, dan untuk pabrik pembuatan alat-alat

elektronik itu sendiri (seperti pabrik pembuatan telepon genggam, pabrik pembuatan chip/

sirkuit terpadu, pabrik pembuatan komputer, dsb). Bentuk variable fisis (fisika) dan kimia

yang dipakai untuk dasar kendali dalam bidang instrumentasi ini meliputi :

suhu / temperatur

tekanan

kecepatan aliran

ketinggian cairan / level

konduktifitas

kepadatan benda dan kekentalan (viskositas).

2.4 Galat pada Analisis Instrument

Galat atau Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran,

yang terdiri dari angka eksak dan satu angka terakhir yang ditaksir (atau diragukan).

Misalnya kita mengukur panjang suatu benda dengan mistar berskala mm dan melaporkan

hasilnya dalam 4 angka penting, didapat 114,5 mm. Jika panjang benda tersebut kita ukur

dengan jangka sorong maka hasilnya dilaporkan dalam 5 angka penting, misalnya 114,40

mm, dan jika diukur dengan mikrometer sekrup maka hasilnya dilaporkan dalam 6 angka

penting, misalnya 113,390 mm. Ini menunjukkan bahwa banyak angka penting yang

dilaporkan sebagai hasil pengukuran mencerminkan ketelitian suatu pengukuran. Makin

banyak angka penting yang dapat dilaporkan,makin teliti pengukuran tersebut.

Page 13: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Penyebab galat pada analisis instrument adalah:

Prosedur analisis

Zat yang ditentukan

Instrumen

Faktor manusia yang mengerjakan

1. Galat Sistematik

Galat Sistematik (determinate errors) disebut juga galat prosedur, adalah hasil analisis

yang menyimpang secara tetap dari kadar sebenarnya karena kesalahan prosedur.

Untuk menghindari galat adalah:

Kalibrasi instrumen secara berkala

Pemilihan metoda dan prosedur dari badan resmi

Pemakain bahan kimia dengan derajat p.a.

Peningkatan pengetahuan dan kemampuan para peneliti

2. Galat tidak sistemik (indeterminate errors)

Galat tidak sistemik disebut juga galat rawu (random) adalah penyimpangan yang tidak

tetap dari hasil penentuan kadar yang disebabkan fluktuasi dari instrumen yang dipakai

(derau) penyebab biasanya tidak diketahui dan tidak terkontrol. Derau bisa terjadia

pada tiap bagian instrumen dan terakumulasi.

2.5 Derau Instrumen (noise)

Derau instrumen adalah tanggap detektor yang merupakan fluktuasi yang rawu yang

tidak disebabkan oleh materi yang dianalisis. Sumber : tranduser, prosesor, perekam (read

out). Jenis-jenis noise :

1. Johnson noise (thermal noise)

Disebabkan oleh kenaikan temperatur yang mempengaruhi elektron-elektron pada

elemen atau arus listrik.

2. Shot noise

Disebabkan oleh temperatur tapi efeknya lebih rendah dan terjadi pada entrumen

yang menggunakan semikonduktor dengan prinsip pengalihan arus listrik.

3. Flicker noise

Dipengaruhi besarnya frekuensi.

4. Environmental noise

Page 14: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Disebabkan oleh energi lingkungan dimana kita bekerja seperti medan listrik, medan

magnet, radiasi elektromagnetik, getaran mekanik dan interaksi listrik. Dikurangi

dengan pemasangan ground.

2.6 Aplikasi Instrument

Pemisahan analitik yang dilakukan dengan asam atau basa berkonsentrasi tinggi,

dengan pemanasan (refluk) hingga beberapa jam, dengan proses distilasi dan proses ekstraksi

pelarut telah digantikan dengan menggunakan pemisahan kormatografi. Kromatografi adalah

suatu istilah umum yang digunakan untuk bermacam-macam teknik pemisahan yang

didasarkan atas partisi sampel diantara suatu fasa gerak yang bisa berupa gas ataupun cair dan

fasa diam yang juga bisa berupa cairan ataupun suatu padatan. Penemu Kromatografi adalah

Tswett yang pada tahun 1903, mencoba memisahkan pigmen-pigmen dari daun dengan

menggunakan suatu kolom yang berisi kapur (CaSO4). Aplikasi kromatografi banyak

digunakan untuk uji obat, vitamin dalam makanan dan laju pertumbuhan daging.

Berikut beberapa aplikasi dari kromatografi

a. Pada Bidang Bioteknologi.

Dalam bidang bioteknologi, kromatografi mempunyai peranan yang sangat besar.

Misalnya dalam penentuan, baik kualitatif maupun kuantitatif, senyawa dalam protein.

Protein sering dipilih karena ia sering menjadi obyek molekul yang harus di-purified

(dimurnikan) terutama untuk keperluan dalam bio-farmasi. Kromatografi juga bisa

diaplikasikan dalam pemisahan molekul-molekul penting seperti asam nukleat,

karbohidrat, lemak, vitamin dan molekul penting lainnya. Dengan data-data yang

didapatkan dengan menggunakan kromatografi ini, selanjutnya sebuah produk obat-

obatan dapat ditingkatkan mutunya, dapat dipakai sebagai data awal untuk menghasilkan

jenis obat baru, atau dapat pula dipakai untuk mengontrol kondisi obat tersebut sehingga

bisa bertahan lama.

b. Pada Bidang Klinik

Dalam bidang clinical (klinik), teknik ini sangat bermanfaat terutama dalam

menginvestigasi fluida badan seperti air liur. Dari air liur seorang pasien, dokter dapat

mengetahui jenis penyakit yang sedang diderita pasien tersebut. Seorang perokok dapat

diketahui apakah dia termasuk perokok berat atau ringan hanya dengan mengetahui

konsentrasi CN- (sianida) dari sampel air liurnya. Demikian halnya air kencing, darah

dan fluida badan lainnya bisa memberikan data yang akurat dan cepat sehingga

keberadaan suatu penyakit dalam tubuh manusia dapat dideteksi secara dini dan cepat.

Page 15: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Sekarang ini, deteksi senyawa oksalat dalam air kencing menjadi sangat penting terutama

bagi pasien kidney stones (batu ginjal). Banyak metode analisis seperti spektrofotometri,

manganometri, atau lainnya, akan tetapi semuanya membutuhkan kerja ekstra dan waktu

yang cukup lama untuk mendapatkan hasil analisis dibandingkan dengan teknik

kromatografi. Dengan alasan-alasan inilah, kromatografi kemudian menjadi pilihan

utama dalam membantu mengatasi permasalahan dalam dunia bioteknologi, farmasi,

klinik dan kehidupan manusia secara umum.

c. Pada Bidang Forensik

Aplikasi kromatografi pada bidang forensik pun sangat membantu, terutama dilihat dari

segi keamanan. Masih lekat dalam ingatan kita, sebuah peristiwa Black September

Tragedy mengguncang Amerika pada tanggal 11 September 2001 yang ditandai dengan

runtuhnya dua gedung kesayangan pemerintah Amerika Serikat. Demikian halnya di

Indonesia yang marak dengan aksi peledakan bom yang terjadi di mana-mana. Perhatian

dunia pun akhirnya mulai beralih dengan adanya peristiwa-peristiwa

pengeboman/peledakan tersebut ke bahaya explosive (bahan peledak) dengan

peningkatan yang cukup tajam. Kini kromatrografi menjadi hal yang sangat penting

dalam menganalisis berbagai bahan-bahan kimia yang terkandung dalam bahan peledak.

Hal ini didorong karena dengan semakin cepat diketahuinya bahan-bahan dasar apa saja

bahan peledak, maka akan makin mempercepat diambilnya tindakan oleh bagian

keamanan untuk mengatasi daerah-daerah yang terkena ledakan serta antisipasi

meluasnya efek radiasi yang kemungkinan akan mengena tubuh manusia di sekitar lokasi

ledakan. Lebih jauh lagi, efek negatifnya terhadap lingkungan juga bisa segera diketahui.

Pada dasarnya setiap bahan peledak, baru akan meledak jika terjadi benturan, gesekan,

getaran atau adanya perubahan suhu yang meningkat. Dengan terjadinya hal-hal seperti

ini, memberikan peluang bahan peledak tersebut berubah manjadi zat lain yang lebih

stabil yang diikuti dengan tekanan yang tinggi, yang bisa menghasilkan ledakan dahsyat

atau bahkan munculnya percikan api. Ada banyak bahan kimia yang biasa digunakan

dalam bahan peledak, baik bahan peledak yang kerkekuatan tinggi maupun rendah,

beberapa diantaranya adalah 2,4,6-trinitrotoluene (TNT), siklonit (RDX), tetril,

pentaeritritol tetranitrat (PETN) dan tetritol serta beberapa anion lain seperti perklorat,

klorat, klorida, nitrat, nitrit, sulfate dan tiosianat.Bisa dikatakan bahwa analisis organic

ion (ion organik) dan inorganic ion (ion anorganik) memainkan peranan yang sangat

penting pada saat investigasi lokasi ledakan bom berlangsung. Pendeteksian ion-ion

Page 16: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

anorganik misalnya, setelah pengeboman berlangsung, akan memberikan harapan karena

tidak semua material dari bahan peledak tersebut ikut meledak pada saat terjadi ledakan.

Bahan-bahan anorganik seperti klorat, klorida, nitrat, nitrit, sulfate, tiosianat, dan

perklorat adalah bahan-bahan kimia yang biasa digunakan sebagai oksidator untuk low

explosive (bahan peledak berkekuatan rendah).

d. Dalam bidang lingkungan

Dalam masalah lingkungan, sebagai konsekuensi majunya peradaban manusia, berarti

permasalahan pun semakin “maju”. Salah satu permasalahan serius yang dihadapi oleh

negara-negara berkembang dan utamanya negara maju adalah persoalan global warming

(pemanasan global). Menurut survei National Institute for Environmental Studies, Japan,

tahun 2006 lalu, bahwa masyarakat di Jepang memperkirakan tingkat pemanasan global

merupakan masalah lingkungan paling serius dan tingkatannya hampir 7 kali lipat dari

satu dekade yang lalu saat polling kali pertama dilakukan pada tahun 19972). Seiring

dengan hal itu, permasalahan lingkungan pun semakin meningkat. Disinilah, teknik

kromatografi mengambil peran paling penting dalam environmental analysis (analisis

lingkungan) ini. Pada dasarnya permasalahan lingkungan bisa dibagi ke dalam 3 bagian :

water hygiene, soil hygiene dan air hygiene. Sebagai contoh, kualitas air (misal : air

ledeng, air sungai, air danau, air permukaan) dapat diketahui salah satunya dengan

mengetahui jenis anion dan kation yang terkandung dalam sampel air tersebut sekaligus

jumlahnya. Apakah mengandung logam-logam berbahaya atau tidak. Demikian halnya

pada daerah yang terkena acid rain (hujan asam). Antisipasi dini dapat dilakukan dengan

mengetahui secara dini kandungan sulfate ion, SO42- (ion sulfat) dan nitrogen trioxide

ion, NO3- (nitrogen trioksida) yang terdapat dalam air hujan tersebut. Terbentuknya hujan

asam disebabkan gas sulfur oxide, SOx dengan uap air dan membentuk asam sulfat

(H2SO4), demikian pula nitrogen oxide NOx dapat membentuk asam nitrat (HNO3) di

udara. Reaksi-rekasi ini mengambil waktu berjam-jam atau bahkan berhari-hari di udara

hingga akhirnya jatuh ke bumi dalam bentuk hujan asam. Di beberapa negara maju

seperti Jepang, Amerika, Eropa, Kanada, dan beberapa negara lainnya, monitoring udara

dan air hujan menjadi sangat penting tidak hanya untuk memperkirakan efek dari polusi

itu tapi yang lebih penting lagi adalah memonitor progress (perkembangan) control

polusi dari global ecology (ekologi global). Kontrol kondisi air hujan ini menjadi penting

karena beberapa efek yang fatal yang mungkin bisa terjadi, di antaranya jatuhnya hujan

asam dapat meningkatkan keasaman danau, sungai, bendungan yang pada akhirnya

mungin dapat menyebabkan kematian pada kehidupan air. Demikian pula keasaman pada

Page 17: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

tanah dapat meningkat dan merembes ke air permukaan tanah yaitu sumber air minum

sehari-hari.

e. Aplikasi pada bidang yang lain

Sebenarnya masih sangat banyak aplikasi kromatografi dalam bidang-bidang keilmuan

lainnya. Beberapa aplikasi tersebut misalnya dalam industri kertas, pertambangan, proses

logam, petrokimia, pertanian, kedokteran dan lain-lain. Namun karena keterbatasan

pengetahuan, dalam tulisan ini kami hanya menampilkan beberapa contoh peran serta

kromatografi dalam memudahkan dan mempercepat perolehan “target data” dalam

beberapa bidang yang tersebut di atas.

Spektrofotometer

Spektrofotometer merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui jumlah cahaya

yang diserap dan diteruskan oleh suatu larutan yang mengandung substrat.

Spektrofotometer memisahkan gelombang cahaya putih menjadi sejumlah warna dengan

panjang gelombang yang berbeda. Gelombang cahaya dilewatkan melalui larutan atau

sampel. Gelombang cahaya yang diteruskan akan menabrak tabung fotolistrik. Gelombang

kemudian akan diteruskan dalam bentuk gelombang listrik yang akan diukur

menggunakan alat pengukur arus. Radiasi cahaya yang diserap oleh larutan dinamakan

absorbansi, sedangkan gelombang cahaya yang dilewatkan dinamakan dengan transmitan.

a. Pengujian kualitas minyak bumi

Salah satu pengujian kualitas minyak bumi adalah uji kualias warna warna produk yang

tidak sesuai dengan standar tidak layak untuk dipasartan dapat dilakukan dengan

pengujian warna yang efektif , yaitu dilakukan secara spektrofotometri yang

menguraikan cahaya polilkromatis menjadi monokromatis. Cahaya tersebut dilewatkan

pada sampel minyak bumi, dimana sebagian energinya diserap,kemudian diukur

intensitas radiasi yang diteruskan. Dengan demikian didapatkan transmitansi spektral,

yang merupakan perbandingan intensitas cahaya yang diteruskan dengan intensitas

datang. Spektrum yang dihasilkan di analisa pengaruh perubahan spektrum dan tingkat

luminasi standar CIE terhadap kenaikan nomor warna dari minyak bumi. Pengujian

dilakukan dengan berbagai sampel minyak yang telah diketahui nomor warnanya

kemudian di analisa tiap kenaikan warnanya. Dari persamaan generasi dapat dianalisa

kualitas warna produk minyak bumi yang diproduksi. Dari hasil yang diperoleh

didapatkan besarnya nomor warna dengan menganalisa perubanan spektrum; untuk

Page 18: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

pertasolC A : +37 wana Saybolt,p ertasol CB: +21wamaS ayboltp, ertasoCl C : +9

wamaS ayboldt ans olar: 2.0 warna ASTM. Dengan analisa tingkat luminasis standar CIE

didapakan nomor warna; pqtasol CA: +30 wama Sayboh pe1tasl CB : +25 warna

Saybohpqta.sd CC : *16 waxnaS aybottd an solar: 2-5 warna ASTM- Dengan

menggulnakan alat Saybolt coloru dan ASIM mloru didapatkan ; pemasol CA: +30,

pemasol cB : +26, Pertasol CC : +16 dan Solar : 2.0. Dua hasil analisa setelah

dibandingkan dengan alat tersebut didapatkan analisa tingkat luminasi standar CIE lebih

tepat dengan hasil penyimpangan maksimal I tingkat warna dibandingkan dengan analisa

perubahan spektrum yang menghasilkan penyimpangan maksimal 7 tingkat warna.

b. Emisi pada analisa unsur- unsur bahan panduan aluminium AlMgSi-1

Analisis unsur-unsur kelumit (Si, Mn, Cu, Ti, Ni, Cr, Mg) dalam paduan aluminium

AlMgSi-1 telah dilakukan dengan metode uji ASTM menggunakan alat spektrometer

emisi. Analisis dilakukan setelah alat uji dikalibrasi dengan mengukur beberapa  bahan

standar aluminium dengan berbagai konsentrasi. Hasil kalibrasi berupa kurva kalibrasi,

yang menggambarkan hubungan antara konsentrasi dan intensitas pengukuran. Dari hasil

evaluasi terhadap kurva kalibrasi dengan menggunakan metode kuadrat terkecil (least

square) didapatkan  daerah pengukuran linier, persamaan linier dan koefisien regresi

serta limit deteksi. Dari hasil tersebut diperoleh ketepatan cukup baik antara persamaan

linier dengan data pengukuran yang ditunjukkan dari nilai koefisien regresi pengukuran

(0,997 hingga 0,999) yang berada dalam daerah yang dipersyaratkan (0,96). Ketepatan

dan ketelitian pengukuran diperoleh dari pengukuran  bahan standar sebanyak 7 kali

pengulangan yang memiliki konsentrasi dalam daerah linieritas. Uji kuadrat chi (chi

square) dengan tingkat kepercayaan 95% menunjukkan bahwa presisi pengukuran masih

dalam batas yang diterima, sedangkan akurasi pengukuran dihitung dengan

membandingkan nilai hasil pengukuran dengan nilai acuan dan diperoleh berkisar antara

95% hingga 99,97%. Dengan menggunakan alat yang telah terkalibrasi tersebut di atas

maka dilakukan analisis terhadap bahan AlMgSi-1. Secara kualitatif sebagian besar

unsur yang terkandung dalam bahan AlMgSi-1 dapat terdeteksi. Diantara unsur-unsur Si,

Mn, Cu, Ti, Ni, Cr dan Mg yang ditentukan secara kuantitatif, hanya unsur Cr yang

konsentrasinya diperoleh secara lebih akurat.

Spektofotometer UV

a. Memeriksa dan mengendalikankemurnian produk atau bahan baku sepertikonsentrasi gas

aseton dalam tabung gas asetilen.

Page 19: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

b. Perlindungan terhadap polusi udara, seperti memonitor kandungan solven dari air limbah

atau SO2 di cerobong pembuangan pabrik asam sulfat.

c. Pengendalian operasi purifier (pemurnian seperti kolom destilasi.

d. Membunyikan alarm saat uap beracun atau mudah terbakar terdeteksi pada

pabrikaromatik atau keton.

e. Memonitor kebocoran pada sistim vakum dan peralatan proses.

Spektofotometer Visibel

Salah satu contohnya adalah pada analisa kadar protein terlarut (soluble protein). Protein

terlarut dalam larutan tidak memiliki warna. Oleh karena itu, larutan ini harus dibuat

berwarna agar dapat dianalisa. Reagent yang biasa digunakan adalah reagent Folin.Saat

protein terlarut direaksikan dengan Folin dalam suasana sedikit basa, ikatan peptide pada

protein akan membentuk senyawa kompleks yang berwarna biru yang dapat dideteksi pada

panjang gelombang sekitar 578 nm. Semakin tinggi intensitas warna biru menandakan

banyaknya senyawa kompleks yang terbentuk yang berarti semakin besar konsentrasi protein

terlarut dalam sample.

Spektrofotometer Infra Red (IR)

a. Memonitor uap berbahaya. Misalnya untuk menganalisis uap aseton, instrumen dapat

dikalibrasi terhadap batas bawah eksplosif dapat dapat digunakan untuk membunyikan

alarm.

b. Pada cerobong gas di regenerator Pengukuran adalah pada kandungan CO. Setetes

kandungan CO dapat di indikasi dalam beberapa detik oleh analiser IR sehingga lebih

sensitive penggunaannya dibanding dengan temperatur indikator.

c. Mengukur Isobutana dalam pabrik alkilasi. Hilangnya isobutana yang berbahaya dalam

fraksionator merupakan hal yang penting. Analiser IR dapat merekam jumlah Isobutana

dalam aliran hidrokarbon komplek secara akurat. Idealnya isobutana haruslah nol ketika

analiser IR mengindikasi beberapa persen isobutana, langkah- langkah untuk daur ulang

atau menyipanproduk dapat dilakukan sampai kondisi normal tercapai kembali.

d. Produksi etilena dan butadiene. Analiser digunakan untuk memonitor konsentrasi dan

kemurnian rendah dan tinggi dari etile dan butadiene.

e. Sintesa ammonia. Analiser IR digunakan untuk mengukur CO, CO2, dan CH4 dari aliran

pembakar gas alam untuk sintesa amonia.

Page 20: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

Page 21: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Instrumentasi adalah alat-alat dan piranti (device) yang dipakai untuk pengukuran

dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih kompleks.

Instrumen atau piranti ukur merupakan piranti untuk mengukur sesuatu besaran

selama dipengamatan.

2. Analisis kimia dapat memberikan informasi mengenai suatu sampel. Hasil analisis

dapat berupa analisa kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif

mengidentifikasi komponen dalam zat kimia. Analisis kualitatif menghasilkan data

kualitatif, seperti terbentuknya endapan, wama, gas maupun data non numerik

lainnya. Analisis kuantitatif mengetahui kuantitas dari setiap komponen yang

menyusun analit. Analisis kuantitatif menghasilkan data numerik yang memiliki

satuan tertentu.

3. Jenis analisis dapat digolongkan menjadi analisis perkiraan, analisis parsial, analisis

komponen renik, analisis lengkap.

4. Kimia analitik digolongkan menjadi analisis klasik dan analisis instrumental.

Analisis klasik berdasarkan pada reaksi kimia dengan stoikiometri yang telah

diketahui dengan pasti. Analisis instrumental berdasarkan sifat fisiko-kimia zat

untuk keperluan analisisnya.

5. Komponen instrumen yaitu Signal generator ( penghasil sinyal ), Input transducer/

detector ( Pengubah energi ), Signal processor ( Pemproses sinyal ), Output

transducer.

6. Galat atau Angka penting adalah semua angka yang diperoleh dari hasil pengukuran,

yang terdiri dari angka eksak dan satu angka terakhir yang ditaksir (atau diragukan).

Galat bisa disebabkan oleh kesalahan pada prosedur analisis, Zat yang ditentukan,

instrumen, faktor manusia yang mengerjakan.

Page 22: Makalah Konsep Dasar Kimia Instrumen

I

Konsep Dasar Kimia Instrument

DAFTAR PUSTAKA

Bassett, J, dkk. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Anorganik. Penerbit buku kedokteran

EGC: Jakarta

Day dan Underwood. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga : Jakarta.

Hendayana, S. 1994. Kimia Analitik Instrumen. Semarang. IKIP Semarang Press

Khopkar, S.M. 2008. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI Press : Jakarta

Khopkar. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI-Press : Jakarta.

Sudjadi. 2007. Kimia Farmasi Analisis. Pustaka Pelajar : Yogyakarta

http://duniakarya.wordpress.com/2009/10/07/dasar-instrumentasi/ (diakses 08 april 2014,

20.40)

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/instrumentasi-dan-pengukuran/

instrumentasi-dan-pengukuran/ (diakses 08 april 2014, 20.40)

http://syawika.blogspot.com/2012/10/makalah-kimia-instrument_6785.html(diakses 08 april

2014, 20.40)

http://duniakarya.wordpress.com/2009/10/07/dasar-instrumentasi/ (diakses 08 april 2014,

20.40)

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/instrumentasi-dan-pengukuran/

klasifikasi-instrumentasi/ (diakses 08 april 2014, 20.40)