PENDAHULUANOleh:

Muji Harsini

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

1

KLASIFIKASI METODE ANALISIS

Metode klasik / konvensional Banyak mengandalkan terjadinya reaksi kimia

- pemisahan: pengendapan, ekstraksi atau destilasi.

- analisis kualitatif: warna, titik didih, titik leleh, dan kelarutannya dengan berbagai solven, bau, sifat optis aktif, atau refraktif indeks.- analisis kuantitatif: gravimetri, titrimetri (volumetri)

2

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

Metode instrumental - pemisahan dan pengukuran: kromatografi: GC,

HPLC, elekroforesis, dll- mengukur sifat fisik dari analit: daya hantar, potensial listrik, absorpsi atau emisi cahaya, rasio perubahan massa dan fluoresensi.- untuk analisis sampel anorganik, organik maupun biokimia-

3

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

Sifat Sifat KarakteristikKarakteristik

Metode InstrumentalMetode Instrumental

Radiasi EmisiRadiasi Emisi Spektroskopi emisi: X-ray, Spektroskopi emisi: X-ray, UV, Visibel, dllUV, Visibel, dll

Radiasi Radiasi AbsorpsiAbsorpsi

Spektrofotometri dan Spektrofotometri dan fotometri (X-ray, UV, fotometri (X-ray, UV, Visibel, IR), spektroskopi Visibel, IR), spektroskopi resonansi magnetik inti, resonansi magnetik inti, resonansi spin elektronresonansi spin elektron

Radiasi Radiasi ScatteringScattering

Turbidimetri, nephelometri, Turbidimetri, nephelometri, spektroskopi Ramanspektroskopi Raman

Radiasi Radiasi DifraksiDifraksi

X-ray dan elektron difraksiX-ray dan elektron difraksi

Radiasi RotasiRadiasi Rotasi PolarimetriPolarimetri

Potensial Potensial listriklistrik

Potensiometri, Potensiometri, kronopotensiometrikronopotensiometri

Muatan listrikMuatan listrik KoulometriKoulometri

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

4

TIPE METODE INSTRUMENTAL

Sifat Sifat KarakteristikKarakteristik

Metode InstrumentalMetode Instrumental

Arus listrikArus listrik Amperometri, polarografi, Amperometri, polarografi, voltammetrivoltammetri

Tahanan Tahanan listriklistrik

KonduktometriKonduktometri

MassaMassa GravimetriGravimetri

Rasio massa Rasio massa thd muatanthd muatan

Spektrometri massaSpektrometri massa

Karakteristik Karakteristik termaltermal

Gravimetri termal (TGA), Gravimetri termal (TGA), differensial scanning differensial scanning colorimetri (DSC), differensial colorimetri (DSC), differensial termal analisis (DTA)termal analisis (DTA)

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

5

INTRUMEN UNTUK ANALISIS

Suatu instrumen analisis kimia mengubah informasi yang disimpan sebagai karakteristik sifat fisika atau kimia menjadi informasi yang dapat dimanipulasi dan diinterpretasikan oleh manusia

Instrumen analisis dapat dipandang sebagai device komunikasi antara sistem yang dipelajari dan pemeriksa/peneliti

6

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

Diagram blok keseluruhan proses pengukuran secara intrumental

7

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

StimulusAnalit

Respon

Sumber energiSistem yang dipelajari Informasi analitik

Contoh komponen instrumen

InstrumInstrumenen

SumbeSumber r energi energi (stimul(stimulus)us)

InformInformasi asi analitianalitikk

Input Input transdutransduserser

Data Data informasi informasi transdustransduserer

InformaInformasi si prosesprosesoror

readoreadoutut

FotometFotometerer

Lampu Lampu W, W, filter filter gelasgelas

MelemMelemahkan ahkan sorotasorotan n lampulampu

FotoselFotosel Arus Arus listriklistrik

Skala Skala metermeter

Meter Meter arusarus

SpektroSpektrometer meter emisi emisi atomatom

Flame Flame RadiaRadiasi UV si UV atau atau visibelvisibel

PhotomPhotomultiplier ultiplier tubetube

Potensial Potensial listriklistrik

AmplifieAmplifier, r, demoddemodulator, ulator, monocmonochromathromator, or, coppercopper

Chart Chart recordrecorderer

CoulomCoulometereter

DC DC sourcesource

Cell Cell currencurrentt

ElectroElectrodesdes

Electrical Electrical currentcurrent

amplifieamplifierr

Chart Chart recordrecorderer

Kimia Instrumentasi_MJH8

Contoh komponen instrumen (lanjutan)

InstrumInstrumenen

SumbeSumber r energi energi (stimul(stimulus)us)

InformInformasi asi analitikanalitik

Input Input transdustransduserer

Data Data informainformasi si transdutransduserser

InformaInformasi si prosesprosesoror

readoreadoutut

pH pH metermeter

SamplSample/ e/ glass glass electroelectrodede

HydrogHydrogen ion en ion activityactivity

Glass-Glass-calomel calomel electrodelectrodeses

ElectricElectrical al potentiapotentiall

AmplifieAmplifier, r, digitizerdigitizer

Digital Digital unitunit

X-Ray X-Ray powder powder diffractodiffractometermeter

X-Ray X-Ray tube, tube, samplesample

DifractDifracted ed radiatioradiationn

PhotogrPhotograa

phic filmphic film

Latent Latent imageimage

ChemicChemical al developdeveloperer

Black Black imageimages on s on filmfilm

Color Color comparcomparatorator

SunligSunlightht

ColorColor EyeEye Optic Optic nerve nerve signalsignal

BrainBrain Visual Visual color color responresponsese

Kimia Instrumentasi_MJH 9

PENGOLAHAN DATA

PEMBANGKIT SINYAL DETEKTOR/TRANDUSER PEMROSESAN SINYAL PENAMPILAN

10

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

PEMBANGKIT SINYAL Dapat berasal dari cuplikan itu sendiri.

Misal : Massa dari komponen yang ditimbang pada neraca analitik.

Ion meter sinyalnya adalah keaktifan dari ion-ion dalam larutan.

UV-Vis lampu D2, wolfram.

DETEKTOR/TRANDUSER Komponen yang mampu menampung sinyal analitik dan

mampu mengubahnya menjadi bentuk sinyal lainnya. Biasanya tegangan listrik, arus, tahanan, listrik. Sebab sinyal-

sinyal listrik ini mudah diperkuat (diamplifikasikan) dan mudah ditampilkan untuk dibaca.

11

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

PEMROSESAN SINYAL Memodifikasi sinyal yang diterima oleh detektor

menjadi bentuk-bentuk yang mudah diamati/dibaca. Mampu menghitung jumlah sinyal yang masuk

menjadi satuan-satuan sinyal yang sebanding dengan banyaknya sinyal analitik yang masuk sampel.

PENAMPILAN Meteran (jarum) Digital Puncak-puncak

12

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

HIRARKI METODE ANALITIK

Teknik Metode Prosedur Protokol

13

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

TEKNIKPrinsip keilmuan yang telah ditemukan dan digunakan

untuk memperoleh informasi mengenai komposisiContoh : Spektrofotometri.

METODEAdaptasi yang jelas dari suatu teknik yang

digunakan untuk kepentingan pengukuran terseleksi

Contoh : Penetapan gas SO2 dengan menggunakan pararosanillin secara spektrofotometri.

14

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

PROSEDURPetunjuk-petunjuk yang diperlukan untuk

melaksanakan suatu metodeContoh : Penetapan SO2 dengan pararosanilin secara

spektrofotometri dapat dilakukan dengan mengikuti prosedur dari ASTM, AOAC.

PROTOKOLPenentuan yang lebih spesifik dari prosedurProtokol bisa berasal dari modifikasi suatu metode atau prosedur

yang dikembangkan lebih spesifik untuk tujuan tertentu.

15

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

VALIDASI METODE ANALISIS Presisi Akurasi Sensitivitas Limit / batas Deteksi Range / jangkau konsentrasi Selektivitas

Karakteristik lain (tambahan) Kecepatan analisis Kemudahan Skill yang dimiliki operator Biaya dan ketersediaan alat Biaya per sampel

16

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

KRITERIA NUMERIK PEMILIHAN METODE ANALISIS

KriteriaKriteria Yang diukur / ditentukanYang diukur / ditentukan

PresisiPresisi Standar deviasi absolut, Standar deviasi absolut, ss

Standar deviasi relatif, RSDStandar deviasi relatif, RSD

Koefisien variasi, KVKoefisien variasi, KV

Varian, Varian, ss22

AkurasiAkurasi Kesalahan absolut,Kesalahan absolut,

Kesalahan relatifKesalahan relatif

SensitivitasSensitivitas Sensitivitas kalibrasi,Sensitivitas kalibrasi,

Sensitivitas analitikSensitivitas analitik

Batas DeteksiBatas Deteksi Blanko plus tiga kali standar deviasi Blanko plus tiga kali standar deviasi blankoblanko

Range Range KonsentrasiKonsentrasi

Batas konsentrasi kuantitatif (LOQ) Batas konsentrasi kuantitatif (LOQ) terhadap batas konsentrasi linier (LOL)terhadap batas konsentrasi linier (LOL)

SelektivitasSelektivitas Koefisien selektivitasKoefisien selektivitas

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

17

PRESISI Reprodusibilitas / keterulangan adalah keseksamaan

dalam percobaan. Keterulangan merupakan salah satu cara untuk menguji

kesalahan acak

2

1

2

Standar deviasi absolut,1

Standar deviasi relatif,( )

Rata-rata standar deviasi,

Koefisien variasi, 100%

Variansi,

N

ii

m m

x xs s

Ns

RSD RSDxs

s sN

sKV KV x

x

s

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

18

AKURASI

Ketepatan (accuracy) menunjukkan kedekatan hasil pengukuran terhadap nilai yang sebenarnya,

Biasanya diungkapkan sebagai kesalahan relatif, Kr atau kesalahan mutlak (absolut), Km

x 100 %

i tr

t

m i t

x xK

x

K x x

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

19

xi = nilai hasil pengukuran

xt = nilai sesungguhnya

SENSITIVITAS (KEPEKAAN) Tergantung instrumen dan metode Menurut IUPAC: kepekaan kalibrasi, kemiringan (slope) kurva kalibrasi pada

konsentrasi yang memberikan hubungan linier

sinyal yang terukur

konsentrasi analit

slope/kemiringan

sinyal instrumental larutan blanko

bl

bl

S mc S S

c

m

S

sensitivitas analitik

standar deviasi pengukuran

S

S

m

s

s

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

20

Sensitivitas (lanjutan)

Dalam AAS• Harga konsentrasi dari unsur dalam larutan dalam g/ml (atau ppm) yang

menghasilkan sinyal pancaran sebesar 99% atau serapan sebesar 0,0044• A = -log T• A = -log 0,99 = 0,0044

Dalam Potensiometri (ESI)Sensitivitas = slope = faktor Nernst = 0,059 / n n = muatan ion

0,059log o red

oks

aE E

n a

Kimia Instrumentasi_MJH 21

0,0044S

m

SENSITIVITAS (LANJUTAN)

SPEKTROFOTOMETRI Kepekaan (S) kons analit dalam larutan yang menghasilkan perubahan sebesar

0,0044 satuan absorbansi terhadap blanko. Kesalahan relatif pembacaan tranmisi dalam analisis spektrofotometri. Daerah konsentrasi (Working range) :

2 satuan konsentrasi unsur yang dianalisis menghasilkan A = 0,2 – 0,8

0 30 70 100

2

8

KESALAHANrel

%T

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

22

X = mC + i

i = intersepm = kemiringan

0,0044S

m

Batas Deteksi

• Konsentrasi terendah dari suatu zat yang dapat ditentukan dan secara statistik dapat memiliki harga yang berbeda dengan blanko analitiknya.

• Konsentrasi analit yang menghasilkan absorbansi 2 x fluktuasi larutan blanko.

• A I I B = 2 x A

Kimia Instrumentasi_MJH 23

X

C

X = mC + i

. BK SCL

m

3 BS

m

K = 3 = faktor numerik peluang= 95 %

SB = Simp. Baku blankoM = Kemiringan

SB = Simpangan baku pengukuran blanko min. 20 x (jumlah blanko)

BATAS DETEKSI (LANJUTAN)

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

24

blS

blm bl

blmm

S S kS

S Sc

m

Sm = sinyal analitik yang dapat dibedakan

= rata-rata sinyal blanko

BATAS DETEKSI (LANJUTAN)

25

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

Untuk Potensiometri (ESI)

SELEKTIVITAS

Derajat yang menunjukkan metode tersebut bebas dari interferensi / pengaruh adanya spesies lain yang terkandung dalam matriks sampel

Pada kenyataannya, tidak ada metoda analisis yang bebas secara total dari interferensi adanya spesies lain interferensi diminimalkan

Contoh: suatu sampel mengandung analit A yang potensialnya dipengaruhi oleh B dan C. Jika konsentrasi masing-masing spesies adalah cA, cB dan cC dan sensitivitas kalibrasinya adalah mA, mB dan mC maka sinyal instrumen memberikan

S = mAcA+ mBcB+ mCcC + Sbl

26

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH

SELEKTIVITAS (LANJUTAN)

Koefisien selektivitas A terhadap B adalah kB,A = mB / mA

Koefisien selektivitas A terhadap C adalah kC,A = mC / mA

S = mA(cA+ kB,A cB + kC,A cC) + Sbl

27

Kim

ia Ins

trum

entasi_M

JH