THERMAL ANALISIS

Analisis termal dapat didefinisikan sebagai pengukuran sifat-sifat suatu materi sebagai fungsi terhadap temperatur. Dalam prakteknya, istilah analisis termal digunakan hanya untuk menutupi sifat-sifat spesifik tertentu. Sifat-sifat tersebut antara lain entalpi, kapasitas panas, massa, dan koefisien ekspansi termal. Pengukuran koefisien ekspansi termal logam adalah contoh sederhana dari analisis termal. Contoh lain adalah pengukuran perubahan massa dari oksida garam atau garam terhidrat saat garam-garam tersebut terurai karena panas. Dengan peralatan modern , materi dalam skala yang luas dapat dipelajari.Apabila material dipanaskan dengan laju pemanasan tetap, terjadi perubahan kimia, seperti oksidasi dan degradasi, dan atau perubahan fisika, seperti transisi gelas pada polimer, konversi/inversi pada keramik dan perubahan fase pada logam. Analisis termal digunakan sebagai pelengkap analisis difraksi sinar-X. Mikroskopi optik dan elektron digunakan untuk pengembangan material baru dan untuk pengendalian produksi, kadang-kadang digunakan untuk menetapkan perubahan temperatur dan energi berkaitan dengan perubahan struktural; pada kesempatan lain digunakan secara kualitatif untuk menetapkan jejak sidik jari karakteristik material tertentu.Berbagai tekhnik analisis termal digunakan untuk mengukur satu atau lebih sifat fisik dari sampel sebagai fungsi temperatur. Gambar 1 menunjukkan salah satu metode analisis termal yaitu DTA yang mengukur perubahan aliran energi. Pada metode tersebut dapat dilakukan pemanasan dan pendinginan tepogram, akan tetapi pada umumnya operasi dilakukan degan menaikkan temperatur secara perlahan-lahan. Ruang sampel dapat mengandung udara, oksigen, nitrogen, argon dan lain-lain atau vakum. Sampel dalam jumlah beberapa puluh miligram cukup memadai.Gambar 1: metode dasar analisis termalDTA

A.Analisis Termal Diferensial (Differential Thermal Analysis, DTA)Salah satu tekhnik yang digunakan dalam analisis termal yakni analisis termal diferensial (DTA) yang mengukur perbedaan temperatur, T, antara sampel dan material pembanding yang inert sebagai fungsi waktu; untuk itu DTA digunakan untuk mendeteksi perubahan panas. Temperatur sampel dan blanko harus sama hingga terjadi suatu kondisi termal, seperti peleburan, dekomposisi, atau perubahan dalam struktur kristal, yang terjadi dalam sampel, dimana dalam kasus ini dapat terjadi perubahan yang sifatnya eksotermik atau pun endotermik.Perbedaan temperatur dapat juga timbul di antara dua sampel yang inert ketika respon keduanya terhadap pemanasan tidaklah sama. Sehingga dengan demikian, DTA dapat digunakan untuk mempelajari sifat-sifat termal dan perubahan fase yang tidak menjurus pada suatu perubahan di dalam entalpi. Garis dasar (base line) pada kurva DTA memperlihatkan proses yang terputus (diskontinu) pada saat terjadinya transisi temperatur dan slope pada kurva tersebut pada beberapa titik akan bergantung pada konstitusi mikrostruktural pada temperatur tersebut.Kurva DTA dapat digunakan sebagai sidik jari untuk tujuan identifikasi, sebagai contoh, pada penelitian terhadap lempung dimana kesamaan stuktur dari pandangan wujud difraksi yang berbeda sulit untuk diinterpretasikan. Daerah di bawah puncak (peak) DTA dapat dirujuk pada suatu perubahan entalpi dan ini tidaklah dipengaruhi oleh kapasitas panas dari sampel.Instrument DTA komersial tersedia dengan skala temperatur -190 sampai 1600C. Ukuran sampel biasanya kecil, beberapa miligram, karena akan lebih sedikit masalah dengan gradient termal dalam sampel yang mungkin akan mengurangi sensitivitas dan akurasi. Rangkaian DTA biasanya didesign dengan sensitivitas maksimum untuk perubahan termal, tapi rangkaian ini seringkali kehilangan respon dari kalorimeter. Jika data kalorimetri dibutuhkan, biasanya akan lebih baik dan lebih mudah untuk menggunakan Pembacaan Diferensial Kalorimetri (DSC).B. Peralatan DTABeberapa fitur kunci dari suatu analisis differential thermal adalah sebagai berikut (Gambar 2):Wadah cuplikan yang di dalamnya terdapat termokopel, kontainer sampel dan blok logam atau blok keramik.Tanur.Pengatur suhu.Sistem pencatat (rekorder).Manfaat atau kegunaan utama dari tanur yaitu menyediakan kondisi atau daerah panas yang stabil dan besar dan harus mampu menanggapi dengan cepat terhadap perubahan dari pengatur suhu (temperature programmer). Pengaturan suhu sangatlah penting untuk memperoleh laju pemanasan yang konstan. Sistim perekaman harus mempunyai suatu inersia yang rendah untuk tetap tanggap terhadap variasi reproduksi di dalam percobaan (eksperimen) yang bersifat membangun.Gambar 2: skema ilsutrasi dari suatu sel DTA

Wadah cuplikan terdiri dari beberapa thermokopel, masing-masing untuk sampel yang dianalisis dan untuk pembanding, yang dikelilingi oleh suatu blok untuk memastikan proses distribusi panas. Sampel diletakkan pada cawan peleburan yang kecil dengan satu lekukan yang dirancang pada bagian alasnya untuk memastikan peletakan yang pas dan nyaman di atas bead termokopel. Cawan peleburan itu bisa dibuat dari bahan-bahan seperti Pyrex, silika, nikel atau platinum, tergantung pada suhu dan sifat alami dari test/uji yang dilibatkan. Penempatan termokopel-termokopel tersebut harusnya tidak boleh berkontakkan langsung dengan sampel untuk menghindari kontaminasi dan degradasi sampel, meskipun sensitivitas dalam hal ini bisa dikompromi.Blok-blok logam bersifat sedikit lebih cenderung akan mengapung pada base-line (garis dasar) jika dibandingkan dengan keramik yang memiliki porositas tertentu. Sebaliknya, konduktivitas termalnya yang tinggi memberikan puncak (peak) yang lebih kecil.Selama percobaan-percobaan pada range temperatur 200 sampai 500oC, permasalahan yang ditemui yakni di dalam mentransfer panas yang bersesuaian dari benda uji. Ini bisa diatasi dengan menggunakan thermokopel-thermokopel berbentuk cakram datar (flat discs) untuk memastikan kontak optimum dengan alas datar dari kontainer sampel yang dibuat dari aluminium atau platinum foil. Untuk memastikan reproduksibilitas, yang perlu dipastikan kemudian yaitu termokopel dan kontainer sampel secara konsisten ditempatkan dengan tanggapan satu sama lain.Gambar 3: DTA-Measuring Part

DTA bekerja dengan software Proteus pada MS windows. Software Proteus memiliki segala yang dibutuhkan untuk membuat pengukuran dan menghitung data hasil. Melalui kombinasi menus yang mudah dipahami dan rutinitas otomatis, suatu alat diciptakan, yaitu yang sangat mudah digunakan, dan pada saat yang sama memungkinkan analisis yang canggih. Software Proteus dilisensikan dengan instrument dan tentu saja dapat diinstal pada sistem komputer lain.Pengontrol aliran gas untuk satu gas tersedia untuk aliran gas yang dapat dihasilkan berulangkali. Ukuran yang luas dari wadah (dapat terbuat dari aluminium, platinum, alumina, dll) tersedia untuk material dan aplikasi yang paling mungkin. Rangkaian lengkap dari standar untuk wadah sampel metal (logam) dan keramik tersedia untuk kalibrasi temperatur dan nilai entalpi.oFaktor-faktor yang Mempengaruhi Dalam PercobaanPerlu diperhatikan beberapa paramater yang berpengaruh dalam suatu percobaan. Sebagai contoh, pengaruh dari lingkungan spesimen, komposisi, ukuran dan permukaan hingga perbandingan volume yang kesemuanya berpengaruh terhadap reaksi penguraian (dekomposisi) bubuk. Sementara variabel-variabel tertentu tersebut mungkin saja tidak berpengaruh terhadap perubahan fase dasar dari suatu material padat. Dalam beberapa keadaan, tingkat evolusi panas bisa cukup tinggi untuk memenuhi tanggapan terhadap kemampuan sistem pengukuran. Untuk pengukuran temperatur terhadap transformasi fase, sebaiknya dipastikan agar suhu puncak tidak berbeda menurut ukuran contoh.Ketajaman bentuk suatu puncak (peak) DTA bergantung pada berat sampel dan tingkat pemanasan yang digunakan. Untuk menurunkan tingkat pemanasan melalui perkiraan secara kasar setara dengan mengurangi berat atau beban sampel; keduanya merujuk pada ketajaman peak dengan resolusi yang baik, meskipun hal tersebut hanya berguna jika signal pada perbandingan noise tidak dikompromi. Pengaruh tingkat pemanasan pada bentuk peak dan disposisi dapat menguntungan di dalam studi reaksi penguraian, tetapi untuk analisis kinetik hal tersebut penting untuk mengurangi (meminimalisasi) gradien suhu melalui pengurangan ukuran spesimen (material uji) atau tingkat pemanasan. Interpretasi dan Presentasi DataSuatu contoh kurva DTA yang sederhana dapat terdiri dari bagian-bagian linier yang dipindahkan dari absis karena kapasitas panas dan konduktivitas termal dari bahan uji dan material referensi yang tidak sama, dan puncak-puncak yang sesuai untuk perubahan atau pun penyerapan (absorpsi) panas mengikuti perubahan fisika maupun kimia di dalam bahan uji.Terdapat beberapa kesulitan dengan pengukuran temperatur transisi menggunakan kurva DTA. Permulaan dari peak DTA pada prinsipnya merupakan temperatur awal, tetapi ada kemungkinan temperatur hanya tergantung pada penempatan termokopel dengan pengaruh material pembanding (referensi) dan bahan yang diuji atau pun blok DTA. Oleh karena itu, penting untuk mengkalibrasi peralatan dengan menggunakan material-material yang diketahui dengan tepat titik lelehnya. Daerah peak (A), yang dihubungkan dengan perubahan entalpi di dalam sampel uji, dilampirkan di antara puncak dan garis interpolasi. Hal ini dapat ditinjukkan melalui persamaan APeralatan DTA dikalibrasi karena untuk entalpi melalui pengukuran area/daerah peak pada sampel standar di atas range temperatur. Peneraan itu harus didasarkan sedikitnya pada dua sampel yang berbeda, melalui proses pemanasan dan pendinginan.

C. Penerapan Dalam Berbagai Bidang Menggunakan Analisis Termal DiferensialMetoda ini sudah digunakan sebagian besar untuk penentuan sistem senyawa anorganik. Penggunaan DTA untuk penyelidikan sampel-sampel biologi masih sedikit, akan tetapi ada beberapa laporan penggunaan DTA untuk penyelidikan sampel biologi yang berhasil diperkenalkan, misalnya untuk keperluan penyelidikan panas yang mengakibatkan denaturasi pada protein susu; penyelidikan panas pada transformasi senyawa organik tertentu dan juga digunakan untuk mengetahui sifat-sifat karbohidrat.Sebagian besar makanan diperlakukan dalam berbagai temperatur selama proses produksinya, mulai dari proses pengangkutan, penyimpanan, preparasi hingga pada konsumsi, misalnya pasteurisasi, sterilisasi, evaporasi, memasak, pendinginan/pembekuan, pengeringan dan lain-lain. Perubahan suhu menyebabkan perubahan baik pada sifat fisika maupun sifat kimia dari suatu komponen makanan yang tentunya berpengaruh pada keseluruhan sifat-sifat dari produk akhir, misalnya rasa, tekstur, maupun stabilitas. Reaksi kimia seperti reaksi hidrolisis, oksidasi, reduksi mungkin saja terjadi di dalamnya, atau perubahan fisika seperti penguapan (evaporasi), pencairan, kristalisasi, agregasi atau gelasi mungkin juga terjadi. Pemahaman yang lebih baik terhadap pengaruh suhu pada sifat-sifat makanan memungkinkan produsen makanan untuk mengoptimalkan kondisi pengolahan dan meningkatkan kualitas produk.Oleh karena itu sangatlah penting bagi ilmuwan makanan (scientists food) untuk memiliki suatu tekhnik analitik yang tepat untuk dapat memonitoring perubahan-perubahan yang terjadi dalam komponen-komponen makanan jika diperlakukan pada temperatur yang bervariasi. Salah satu tekhnik yang dapat digunakan untuk memantau/menyelidiki perubahan-perubahan tersebut ialah dengan menggunakan tekhnik analisis termal diferensial (Differential Thermal Analysis, DTA).Di dalam kimia organik, DTA merupakan suatu tekhnik untuk mengidentifikasi dan menganalisa secara kuantitatif komposisi kimia dari suatu bahan melalui pengamatan terhadap perilaku suhu bahan tersebut jika dipanaskan. Tekhnik ini didasarkan pada kenyataan bahwa suatu bahan ketika dipanaskan, maka bahan tersebut akan mengalami reaksi dan perubahan fase yang melibatkan absorpsi atau emisi energi (panas). Di dalam analisis dengan DTA, suhu material uji diukur secara relatif dengan material pembanding inert disebelahnya. Suatu termokopel dibenamkan pada material uji dan termokopel lainnya pada material pembanding, kedua termokopel ini dihubungkan sehingga setiap perbedaan suhu yang dihasilkan selama siklus pemanasan terekam secara grafik sebagai deretan puncak-puncak (peak) pada moving chart. Jumlah panas yang dilibatkan maupun temperatur dimana perubahan-perubahan tersebut berlangsung adalah karakteristik untuk masing-masing unsur/elemen maupun komponen dalam bahan. Lebih dari itu, jumlah suatu senyawa yang hadir dalam sampel komposit akan terhubung pada daerah di bawah puncak pada grafik. Dan jumlah ini dapat ditentukan dengan membandingkan daerah pada puncak karakteristik dengan daerah deretan sampel standar yang telah dianalisis dibawah kondisi yang sama. Tekhnik analisis DTA secara luas telah digunakan untuk menyelidiki komponen-komponen mineral maupun campuran mineral.Contoh lain: temperatur dari senyawa kalium sulfat (K2SO4) pada saat senyawa ini mengalami perubahan dari bentuk kristal orthorombik menjadi sistem heksagonal pada 582oC. Sementara energi yang dibutuhkan untuk perubahan struktur tersebut dpat ditentukan dengan metode kuatitatif HDSC (High Temperature Differential Scanning Calorimetry).

XRD (X-RAY DIFFRACTION)

Spektroskopi difraksi sinar-X (X-ray difraction/XRD) merupakan salah satu metoda karakterisasi material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel.

A. PRINSIP XRD

Prinsip dari alat XRD(X-ray powder diffraction)adalah sinar X yang dihasilkan dari suatu logam tertentu memiliki panjang gelombang tertentu, sehingga dengan memfariasi besar sudut pantulan sehingga terjadi pantulan elastis yang dapat dideteksi.Maka menurut Hukum Bragg jarak antar bidang atom dapat dihitung dengan data difraksi yang dihasilkan pada besar sudut sudut tertentu.Prinsip ini di gambarkan dengan diagram dibawah ini.

Difraksi sinar-X terjadi pada hamburan elastis foton-foton sinar-X oleh atom dalam sebuah kisi periodik.Hamburan monokromatis sinar-X dalam fasa tersebut memberikan interferensi yang konstruktif. Dasar dari penggunaan difraksi sinar-X untuk mempelajari kisi kristal adalah berdasarkan persamaan Bragg :

n. = 2.d.sin ; n = 1,2,...

dengan adalah panjang gelombang sinar-X yang digunakan, d adalah jarak antara dua bidang kisi, adalah sudut antara sinar datang dengan bidang normal, dan n adalah bilangan bulat yang disebut sebagai orde pembiasan.Berdasarkan persamaan Bragg, jika seberkas sinar-X di jatuhkan pada sampel kristal, maka bidang kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki panjang gelombang sama dengan jarak antar kisi dalam kristal tersebut. Sinar yang dibiaskan akan ditangkap oleh detektor kemudian diterjemahkan sebagai sebuah puncak difraksi. Makin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat intensitas pembiasan yang dihasilkannya. Tiap puncak yang muncul pada pola XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu tiga dimensi. Puncak-puncak yang didapatkan dari data pengukuran ini kemudian dicocokkan dengan standar difraksi sinar-X untuk hampir semua jenis material. Standar ini disebut JCPDS.

B. SUMBER SINARTabung Sinar-XPada umumnya, sinar diciptakan dengan percepatan arus listrik, atau setara dengan transisi kuantum partikel dari satu energi state ke lainnya. Contoh : radio ( electron berosilasi di antenna) , lampu merkuri (transisi antara atom). Ketika sebuah elektron menabrak anoda :a. Menabrak atom dengan kecepatan perlahan, dan menciptakan radiasi bremstrahlung atau panjang gelombang kontinyub. Secara langsung menabrak atom dan menyebabkan terjadinya transisi menghasilkan panjang gelombang garisSinar X merupakan radiasi elektromagnetik yang memiliki energi tinggi sekitar 200 eV sampai 1 MeV. Sinar X dihasilkan oleh interaksi antara berkas elektron eksternal dengan elektron pada kulit atom. Spektrum Sinar X memilki panjang gelombang 10-5 10 nm, berfrekuensi 1017 -1020 Hz dan memiliki energi 103 -106 eV. Panjang gelombang sinar X memiliki orde yang sama dengan jarak antar atom sehingga dapat digunakan sebagai sumber difraksi kristal.

Komponen XRD ada 2 macam yaitu:1. Slit dan film2. Monokromator

Sinar-X dihasilkan di suatu tabung sinar katode dengan pemanasan kawat pijar untuk menghasilkan elektron-elektron, kemudian electron-elektron tersebut dipercepat terhadap suatu target dengan memberikan suatu voltase, dan menembak target dengan elektron. Ketika elektron-elektron mempunyai energi yang cukup untuk mengeluarkan elektron-elektron dalam target, karakteristik spektrum sinar-X dihasilkan. Spektrum ini terdiri atas beberapa komponen-komponen, yang paling umum adalah K dan K. Ka berisi, pada sebagian, dari K1 dan K2. K1 mempunyai panjang gelombang sedikit lebih pendek dan dua kali lebih intensitas dari K2. Panjang gelombang yang spesifik merupakan karakteristik dari bahan target (Cu, Fe, Mo, Cr). Disaring, oleh kertas perak atau kristal monochrometers, yang akan menghasilkan sinar-X monokromatik yang diperlukan untuk difraksi. Tembaga adalah bahan sasaran yang paling umum untuk diffraction kristal tunggal, dengan radiasi Cu K =05418. Sinar-X ini bersifat collimated dan mengarahkan ke sampel. Saat sampel dan detektor diputar, intensitas Sinar X pantul itu direkam. Ketika geometri dari peristiwa sinar-X tersebut memenuhi persamaan Bragg, interferens konstruktif terjadi dan suatu puncak di dalam intensitas terjadi. Detektor akan merekam dan memproses isyarat penyinaran ini dan mengkonversi isyarat itu menjadi suatu arus yang akan dikeluarkan pada printer atau layar komputer.

C. INSTRUMENTASI ALAT

Petunjuk Penggunaan, Penyiapan Sample

Ambil sepersepuluh berat sample (murni lebih baik) Gerus sample dalam bentuk bubuk. Ukuran kurang dari ~10 m atau 200-mesh lebih disukai Letakkan dalam sample holder Harus diperhatikan agar mendapatkan permukaan yang datar dan mendapatkan distribusi acak dari orientasi-orientasi kisi Untuk analisa dari tanah liat yang memerlukan single orientasi, teknik-teknik yang khusus untuk persiapan tanah liat telah diberikan oleh USGS

D. DATA YANG DIPROLEHHasil yang diperoleh dapi pengukuran dengan menggunakan instrument X-Ray Diffraction (XRD) adalah grafik dikfraktogram. Difraktogram adalah output yang merupakan grafik antara 2(diffraction angle) pada sumbu X versus intensitas pada sumbu Y.Intensitas sinar-X yang didifraksikan secara terus-menerus direkam sebagai contoh dan detektor berputar melalui sudut mereka masing-masing. Sebuah puncak dalam intensitas terjadi ketika mineral berisi kisi-kisi dengan d-spacings sesuai dengan difraksi sinar-X pada nilai Meski masing-masing puncak terdiri dari dua pemantulan yang terpisah (K1dan K2), pada nilai-nilai kecil dari 2 lokasi-lokasi puncak tumpang-tindih dengan K2muncul sebagai suatu gundukan pada sisi K1. Pemisahan lebih besar terjadi pada nilai-nilai yang lebih tinggi .

2merupakan sudut antara sinar dating dengan sinar pantul. Sedangkan intensitas merupakan jumlah banyaknya X-Ray yang didifraksikan oleh kisi-kisi kristal yang mungkin.Kisi kristal ini juga tergantung dari kristal itu sendiri.Kisi-kisi ini dibentuk oleh atom-atom penyusun kristal. Jika tidak ada atom-atom yang menyusun suatu bidang kisi pada kristal, maka sinar X yang dating tidak dapat didifraksikan atau dengan kata lain tidak ada kisi tersebut.

E. INFORMASI YANG DIDAPATBerdasarkan gambar bagan tersebut dapat dijelaskan bahwapembangkit sinar-x menghasilkan radiasi ektromagnetik setelah dikendalikan oleh celah penyimpang(S1)selanjutnya jatuh pada cuplikan/sampel. Sinar yang dihamburkan oleh cuplikan dipusatkan pada celah penerima(S2)dan jatuh pada detektor yang sekaligus mengubahnya menjadi bentuk cahaya tampak (foton).

Informasi yang dapat diperoleh darianalisadengan menggunakan XRDtersebutyaitu sebagai berikut:1.Pembangkit sinar-x menghasilkan radiasi elektromagnetik setelah dikendalikan oleh celah penyimpang (S)2.Posisi puncak difraksi memberikan gambaran tentang parameter kisi (a), jarak antar bidang (dhkl), struktur kristal dan orientasi dari sel satuan (dhkl) struktur kristal dan orientasi dari sel satuan.3.Intensitas relatif puncak difraksi memberikan gambaran tentang posisi atom dalam sel satuan.4.Bentuk puncak difraksi memberikan gambaran tentang ukuran kristal dan ketidaksempurnaan kisi. (dhkl) dikelompokkan dalam beberapa grup, dengan intensitas relatif paling tinggi pertama disebut d1, kedua d2, ketiga d3dan seterusnya.

Dari poladifraksi padatan kristal yang teranalisa oleh XRDtersebut, kitajugaakan mendapatkan beberapa informasilaindiantaranya:1.Panjang gelombang sinar X yang digunakan ()2.Orde pembiasan / kekuatan intensitas (n)3.Sudut antara sinar datang dengan bidang normal ()

Dengan persamaan Bragg, kita dapat memperoleh nilai jarak antara dua bidang kisi (d) berdasarkan sudut sinar datng bidang.KEGUNAAN DAN APLIKASI

Kegunaam dan aplikasi XRD: Membedakan antara material yang bersifat kristal dengan amorf Membedakan antara material yang bersifat kristal dengan amorf. Mengukur macam-macam keacakan dan penyimpangan kristal. Karakterisasi material kristal Identifikasi mineral-mineral yang berbutir halus seperti tanah liat Penentuan dimensi-dimensi sel satuan

Dengan teknik-teknik yang khusus, XRD dapat digunakan untuk:1. Menentukan struktur kristal dengan menggunakan Rietveld refinement2. Analisis kuantitatif dari mineral3. Karakteristik sampel film

KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN DARI XRD KRISTAL DAN BUBUK1. Kristal Tunggal- Keuntungan : Kita dapat mempelajari struktur kristal tersebut.- Kerugian : Sangat sulit mendapatkan senyawa dalam bentuk kristalnya2. Bubuk- Kerugian : Sulit untuk menentukan strukturnya- Keuntungan : Lebih mudah memperoleh senyawa dalam bentuk bubuk

Keuntungan utama penggunaan sinar-X dalam karakterisasi material adalah kemampuan penetrasinya, sebab sinar-X memiliki energi sangat tinggi akibat panjang gelombangnya yang pendek. Sinar-X adalah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,5-2,0 mikron. Sinar ini dihasilkan dari penembakan logam dengan elektron berenergi tinggi. Elektron itu mengalami perlambatan saat masuk ke dalam logam dan menyebabkan elektron pada kulit atom logam tersebut terpental membentuk kekosongan. Elektron dengan energi yang lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan memancarkan kelebihan energinya sebagai foton sinar-X.X-ray difraksi Instrumen yang tepat dirancang untuk aplikasi dalam microstructure pengukuran, pengujian dan penelitian mendalam dalam penyelidikan.

JANUARY 28, 2012BYYUDI PRASETYODifferential ThermalAnalysisI.Pengertian Thermal AnalysisThermal analysismerupakan teknik untuk mengkarakterisasi sifat material yang dipelajari berdasarkan respon material tersebut terhadap temperatur. Untuk menentukan sifat termo-fisiknya metode yang biasa digunakan salah satunya adalahdifferential thermal analysis(DTA). Dalam bidang metalurgi dan ilmu material kegunaan dari DTA ini adalah untuk mempelajari transisi fasa yang terjadi dibawah pengaruh atmosfer, temperatur, laju pemanasan atau pendinginan.[1]II.Pengertian Differential Thermal Analysis (DTA)Differential thermal analysisadalah analisis termal yang menggunakan referensi sebagai acuan perbandingan hasilnya, material referensi ini biasanya material inert. Sampel dan material referensi dipanaskan secara bersamaan dalam satu dapur. Perbedaan temperatur sampel dengan temperatur material referensi direkam selama siklus pemanasan dan pendinginan.[1]Gambar 1. Alat DTADTA melibatkan pemanasan atau pendinginan dari sampel pengujian dan sampel referensi dibawah kondisi yang identik saat dilakukan perekaman dalam berbagai perbedaan temperatur antara sampel dan referensi. Perbedaan temperatur ini lalu di plot berdasarkan waktu atau temperatur.[2]Differential temperaturjuga dapat meningkat diantara dua sampel inert saat respon mereka ke perlakuan panas yang diberikan tidak identik. DTA digunakan untuk studi sifat termal dan perubahan fasa yang tidak mengakibatkan perubahan entalpi. Hasil pengujian DTA ini merupakan kurva yang menunjukkan diskontinuitas pada temperatur transisi dan kemiringan kurva pada titik tertentu akan tergantung pada konstitusi mikrostruktur sampel pada temperatur tersebut.[2]Kurva DTA secara garis besar adalah kurva perbedaan temperatur antara material sampel dengan material referensi. Kurva DTA dapat digunakan sebagaifinger printuntuk tujuan identifikasi. Area dibawah peak kurva DTA dapat diidentifikasi sebagai perubahan entalpi dan tidak dipengaruhi oleh kapasitas panas sampel.[2]Pada Gambar 1 ditunjukkan contoh kurva DTA dari perak murniGambar 2. Temperatur sampel dan sampel referensi (a) sinyal DTA berdasarkan temperatur dan waktu[2]DTA banyak digunakan untuk mengkarakterisasi sampel yang terbuat dari clay atau material karbonat. Keterbatasan dari DTA ini adalah sensitivitasnya yang cukup rendah. Seperti contoh pada Gambar 2, peak kurva DTA dari mineral limonite yang ditunjukkan hanya satu, hal ini diakibatkan oleh kecilnya kuantitas panas yang dikeluarkan sehingga sulit untuk dideteksi.[1]Gambar 3. Kurva pemanasan DTA pada mineral limonite[1]Meskipun begitu, kurva DTA dapat merekam transformasi apakah panas didalam chamber itu diserap atau dikeluarkan. DTA sangat membantu untuk memahami hasil dari XRD, analisis kimia dan mikroskopi. Keuntungan dari DTA adalah : dapat menentukan kondisi eksperimental sampel (baik dengan tekanan tinggi atau vakum) instrument dapat digunakan dalam temperatur tinggi karakteristik transisi dan reaksi pada temperatur tertentu dapat dideteksi dengan baik[3]DTA juga dapat digunakan untuk menghitung ukuran kuantitatif seperti pengukuran entalpi. DTA dapat mendeteksi perubahan yang instan pada massa sampel.[1]Perhitungan entalpi oleh DTA adalah dengan menggunakan metode perbedaan massa seperti yang ditunjukkan pada Persamaan 2.Karena DTA mengijinkan sampel mengalami kehilangan berat saat pengukuran, DTA sangat berguna untuk material dengan dekomposisi yang cukup intensif seperti elastomer, material eksotermik, dll.[1]Berikut faktor-faktor yang mempengaruhi hasil pengujian DTA : Berat sampel Ukuran partikel Laju pemanasan Kondisi atmosfir Kondisi material itu sendiri[3]Jadi dapat didefinisikan kalau DTA adalah teknik untuk merekap perbedaan temperatur antara sampel material dengan material referensi terhadap waktu atau temperatur, dimana kedua spesimen diperlakukan dibawah temperatur yang identik didalam lingkungan pemanasan atau pendinginan pada laju yang dikontrol.[2]III.Prinsip KerjaAlat-alat yang digunakan dari DTA kit adalah sebagai berikut : Sample holderbesertathermocouples,sample containersdan blok keramik atau logam.[2]Yang banyak digunakan adalah Al2O3[1] Furnace(dapur):furnaceyang digunakan harus stabil pada zona panas yang besar dan harus mampu merespon perintah dengan cepat dari temperatur programmer Temperature programmer: penting untuk menjaga laju pemanasan agar tetap konstan Sistem perekaman (recording)[2]Sample holderterdiri darithermocoupleyang masing-masing terdapat pada material sampel danreference.Thermocoupleini dikelilingi oleh sebuah blok untuk memastikan tidak ada kebocoran panas. Sampel ditaruh di kubikel kecil dimana bagian bawahnya dipasangkanthermocouple.[2]Thermocouplediletakkan langsung berkontakan dengan sampel dan material referensi.[3]Gambar 4 menunjukkan skematis dari DTA kit yang digunakan untuk mengkarakterisasi sampel.Gambar 4. Gambar skematis sel DTA[2]Blok logam cenderung lebih bagus dibandingkan dengan keramik, karena keramik mengandung banyak porositas. Namun di lain hal, konduktivitas thermal mereka terlalu tinggi sehingga peaks yang ditimbulkan oleh kurva DTA lebih rendah.[1]Pemasangan sampel diisolasi dari pengaruh listrik dapur dengan semacam pembungkus yang biasanya terbuat dari platinum-coated ceramic material. Selama eksperimen temperatur yang digunakan sampai 1500C dengan laju pemanasan dan pendinginan 50 K/menit.[1]DTA dapat mencapai rentang temperatur dari -150-2400C. Dapurcrucibledibuat dari tungsten atau grafit. Sangat penting untuk menggunakan atmosfer inert untuk mencegah degradasi dari dapurcrucible.[1]Tahap kerja DTA adalah sebagai berikut : Memanaskan heating block Ukuran sampel dengan ukuran material referensi sedapat mungkin identik dan dipasangkan pada sampel holder Thermocouple harus ditempatkan berkontakan secara langsung dengan sampel dan material referensi Temperatur di heating block akan meningkat, diikuti dengan peningkatan temperatur sampel dan material referensi Apabila pada thermocouple tidak terdeteksi perbedaan temperatur antara sampel dan material referensi, maka tidak terjadi perubahan fisika dan kimia pada sampel. Apabila ada perubahan fisika dan kimia, maka akan terdeteksi adanya T.IV.Jenis jenis Differential Thermal Analysis (DTA)IV.1 Mikro DTA (-DTA)Mikro DTA dikembangkan untuk meningkatkan sensitivitas DTA klasik yang kurang mampu mendeteksi sampel dengan berat yang ringan. Sampel untuk pengujian mikro DTA hanya sekitar 50g dengan tekanan yang disesuaikan dengan keadaan dan kondisi sampel.[1]Mikro DTA terdiri dari dua plat mikro yang terpasang dengan dua heater (Gambar 3) untuk memastikan distribusi temperatur pada sistem merata. Pembasahan dari permukaan membran sangat penting untuk mengoptimalkan karakteristik yang memastikan transfer panas yang optimal. Thermistor TiW digunakan untuk mengukur temperatur dan terletak dibawah spesimen. Salah satu membran digunakan sebagai material referensi.[1]Gambar 5. Skema dari -DTA. Mikrograf optik dari membrane dengan pemanas inner dan outer polisilikon dan termistor TiW yang terletak di tengah (a) Skematik penampang melintang dari membrane (b)[1]Kerugian dari metode ini adalah ketidakmampuannya untuk memproses logam karena logam memilikspecific surface tensionyang tinggi. Hal tersebut menyebabkan oksidasi yang tinggi pada sampel. Sistem -DTA ini tidak boleh dalam atmosfer oksidasi. Rentang temperatur yang biasa digunakan berkisar -45C sampai 120C, sedangkan laju pendingian dan pemanasannya sampai 2K/menit (lebih rendah dari DTA klasik). Serta tekanan yang mampu diaplikasikan pada sistem hanya maksimal 1 bar.[1]IV.2.High Pressure DTA (HP-DTA)Evaporasi yang berlebihan dapat mengurangi massa sampel dan mengubah komposisi kimia. Hal tersebut dapat menyebabkan kesalahan pengukuran. Untuk mempelajari termodinamika sampel yang berdasarkan perbedaan tekanan gas, digunakan HP-DTA. Komponen sistem DTA klasik dapat terdekomposisi jika tekanan gas (biasanya menggunakan gas argon) yang tidak mendekati kondisi sintesa. Rentang tekanan yang digunakan pada HP-DTA mampu mencapai ratusan bar dengan rentang temperatur -150C sampai 600C. Laju pemanasan dan pendinginan sampai 50K/menit dengan tekanan maksimum 150 bar.[1]Untuk mengetahui perubahan temperatur leleh akibat tekanan dapat dideteksi pada kurva DTA. Perhitungan untuk perubahan entalpi leleh bisa dihitung dengan Persamaan 1 berikut

Dimana Hm adalah entalpi leleh, Vm adalah perbedaan volume diantara solid dan liquid, dP adalah perbedaan tekanan dan dTm adalah perbedaan temperatur leleh.[1]V.Interpretasi DataKurva DTA mungkin terdiri dari garis linear yang terdisplaced pada absisnya. Hal ini dikarenakan akibat kapasitas panas dan konduktivitas termal dari sampel dan referensinya tidak identik. Terdapat banyak kesulitan dalam menentukan temperatur transisi dengan kurva DTA. Peak pada kurva DTA hanya memberikan temperatur-start, namun mungkin saja terdapat temperatur yang tertinggal tergantung lokasi thermocouple pada blok DTA. Area peak, yang dilambangkan oleh huruf A, berhubungan dengan perubahan entalpi pada sampel[2]. Persamaan A ditunjukkan oleh Persamaan 2 berikut :Dimana m adalah massa sampel, q adalah perubahan entalpi per unit massa, g adalah factor pengukuran bentuk dan K adalah konduktivitas thermal sampel. Pada sampel berpori atau hasil kompaksi, keberadaan gas pada pori dapat mengubah konduktivitas thermal dan dapat mengakibatkan kesalahan besar pada A.DTA juga dapat digunakan untuk mengukur kapasitas panas (Cp) pada tekanan konstan yang ditunjukkan pada Persamaan 3.

Dimana T1 adalah kondisi temperatur dimana tidak ada sampel didalam chamber dan T2 adalah kondisi dimana sampel berada dalam posisinya. H adalah laju pemanasan dan konstanta K ditentukan oleh kalibrasi terhadap standar[2].VI.AplikasiKarakterisasi dengan menggunakan DTA banyak dilakukan oleh banyak peneliti karena perbedaan karakteristik material terhadap perilaku panas yang unik. Misalnya pada penelitian yang telah dilakukan oleh A. Schilling dan M. Reibeltl, DTA memiliki kegunaan untuk mengukur variasi entropi.[4]Differential-thermal analysis (DTA) banyak digunakan pada bidang kimia dan material untuk mengetahui termodinamika dari sebuah reaksi dan transisi fasa.[5]Pada banyak kasus, pengukuran metode DTA digunakan untuk mengetahui secara kualitatif sifat termodinamika suautu material di atas temperature.[6]Pada penelitian yang dilakukan oleh Grega Klancnik dkk,differential-thermal analysis(DTA) digunakan untuk mengetahui sifat termodinamika, dimana sifat tersebut akan dapat memberitahui mengenai perilaku material pada proses pemanasan yang berbeda, pada kondisi inert atau tidak, lingkungan oksidasi atau reduksi serta pada tekanan gas yang berbeda.[7]Differential Thermal Analysis(DTA) adalah suatu teknik di mana suhu dari suatu sampel dibandingkan dengan material inert. Suhu dari sampel dan pembanding pada awalnya sama sampai ada kejadian yang mengakibatkan perubahan suhu seperti pelelehan, penguraian, atau perubahan struktur kristal sehingga suhu pada sampel berbeda dengan pembanding. Bila suhu sampel lebih tinggi daripada suhu pembanding maka perubahan yang terjadi adalah eksotermal, dan endotermal bila sebaliknya.[8]Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Djulia Onggo dan Hamzah Fansuri, ternyata DTA juga dapat digunakan untuk menentukan aktivitas dan suhu di mana reaksi oksidasi CO mulai terjadi dengan adanya katalis.[9]DTA dapat digunakan untuk mengidentifikasi sidik jari (finger print), namun pada aplikasinya DTA lebih banyak digunakan untuk menentukan diagram fasa, pengukuran perubahan panas dan dekomposisi pada tingkat atmosphere yang berbeda. Seperti pada penelitian yang dilakukan oleh Jiaqian Qin dkk yang menggunakan metode DTA untuk mendeteksi temperatur dekomposisi fasa dan kestabilan thermal pada material Ti2AlC dalam keadaan tekanan tinggi yaitu pada tekanan hydrostatik sampai dengan 5 Gpa.[10]Penggunaan DTA juga dilakukan pada penelitian oleh Zhiqiang Zhang dkk untuk mencari mekanisme rekasi yang terjadi pada sistem Fe-Ti-B4C. Pada penelitian tersebut, data yang dihasilkan oleh DTA akan dibandingkan dengan semua kemungkinan reaksi yang dapat terjadi, sehingga ditemukan reaksi yang terjadi pada sistem tersebut.[11]Selain itu, DTA juga telah secara luas digunakan pada bidang farmasi[12]dan industry makanan.[13][14][15][16]DTA juga banyak digunakan untuk menentukan temperatur sintering dan dipadukan denganthermo-gravimetrical analysis(TGA) dapat menentukan atmosfir yang digunakan untuk cukup melindungi proses sintering.[17]Alat tersebut juga dapat digunakan untuk menentukan kinetika reaksi, termasuk kinetika kristalisasi dari paduan Fe-B amorf.[18]Dengan menggunakan DTA, mekanisme reaksi dari alumunium borat dengan alumunium nitrid[19]dan mekanisme oksidasi dari material keramik (seperti AlN-TiB2-TiSi2)[20]dapat diketahui. Secara umum, DTA digunakan untuk karakterisasi intermatelik.[21]DTA juga digunakan pada ilmu kimia dari pencampuran bahan baku cement,[22]penelitian mineralogi[23]dan studi mengenai lingkungan.[24]Seain itu DTA juga dapat digunakan untuk mengetahui umur dari fossil yang ditemukan[25]atau untuk studi material archeological.[26][27]

AnalisisTermalMenggunakanDSC (Differential ScanningCalorimetry)TeoridasarDSCadalahsuatucarauntukmempelajariperilakusuatusenyawasaatdipanaskan,misalnyatransisitermalsuatupolimer.BaganutamasuatuDSCadalahsepertiditunjukkandalamgambardibawahini

Secarasederhana, DSCterdiridariduawadah(pan),yaitureference pandansample pan.Keduawadahinidihubungkandenganpemanasdantermokopeluntukmendeteksitemperatur.Sample panadalahtempatuntukmeletakkansample yangakandianalisa,sedangkandireferencepandiletakkansuatubahanacuan.Biasanyareference pandapatjugadibiarkandalamkeadaankosong.Alirankalordiberikankepadakeduawadahtersebutsedemikiansehinggamenghasilkanlajupemanasanyangsama(misalnya10o/menit).Iniberartikaloryangdiberikanpadamasing-masingwadahberbedakarenakeduawadahmempunyaiisiyangberbeda.PrinsippengukurandenganmenggunakanDSCadalahdenganmengetahuiperbedaankaloryangdiberikanpadasampledanreferenceuntukmenghasilkanpenambahantemperature yangsama. Data yangdiperolehadalahperbedaanalirankalorantarareferencedansampleterhadaptemperatur,sepertiditunjukkangambarberikut

Darigrafiktersebutdapatdiperolehbanyakinformasiberkaitandengansifattermalsample.Kapasitaspanas(heat capacity)Lajualirankalordapatdinyatakandengansedangkanlajupemanasanadalahbilakeduanyadibagiakandiperolehkapasitaspanas(heat capacity).HalinimenunjukkanbahwaDSCdapatdigunakanuntukmenentukankapasitaspanas.TemperaturtransisiSenyawa(polimer)umumnyamempunyainilaikapasitaspanasyanglebihbesardiatastemperaturtransisinyadibandingkandengandibawahtemperaturtransisinya.Haliniberartidenganlebihlanjutmenganalisakurvakapasitaspanas,dapatdipelajariadanyatransisi(fasa)padasenyawatersebut.PadakurvaDSC,adanyatransisiditandaidenganadanyalengkungansebagaimanaditunjukkangambarberikutAnalisa Termal Differential Scanning Calorimetry (DSC)Kata Kunci:Differential Scanning Calorimetry,DSCDitulis olehYoky Edy Saputrapada 16-09-2009Analisa termal merupakan suatu analisa dengan memberikan input kalor untuk mengetahui karakterisasi dari sampel. Suatu analisa termal memiliki keuntungan yaitu jumlah material yang dibutuhkan hanya sedikit. Hal ini memastikan keseragaman distribusi suhu dan resolusi yang tinggi.DSC adalah suatu teknik analisa termal yang mengukur energi yang diserap atau diemisikan oleh sampel sebagai fungsi waktu atau suhu. Ketika transisi termal terjadi pada sampel, DSC memberikan pengukuran kalorimetri dari energi transisi dari temperatur tertentu.DSC merupakan suatu teknik analisa yang digunakan untuk mengukur energi yang diperlukan untuk mengukur energi yang diperlukan untuk membuat perbedaan temperatur antara sampel dan pembanding mendekati nol, yang dianalisa pada daerah suhu yang sama, dalam lingkungan panas atau dingin dengan kecepatan yang teratur. Terdapat dua tipe sistem DSC yang umum digunakan, yaitu : Power Compensation DSC Heat flux DSCPower Compensation DSCPadaPower Compensation DSC, suhu sampel dan pembanding diatur secara manual dengan menggunakan tungku pembakaran yang sama dan terpisah. Suhu sampel dan pembanding dibuat sama dengan mengubah daya masukan dari kedua tungku pembakaran. Energi yang dibutuhkan untuk melakukan hal tersebut merupakan ukuran dari perubahan entalpi atau perubahan panas dari sampel terhadap pembanding.Heat Flux DSCPadaHeat Flux DSC, sampel dan pembanding dihubungkan dengan suatu lempengan logam. Sampel dan pembanding tersebut ditempatkan dalam satu tungku pembakaran. Perubahan entalpi atau kapasitas panas dari sampel menimbulkan perbedaan temperatur sampel terhadap pembanding, laju panas yang dihasilkan nilainya lebih kecil dibandingkan denganDifferential Thermal Analysis(DTA). Hal ini dikarenakan sampel dan pembanding dalam hubungan termal yang baik. Perbedaan temperatur dicatat dan dihubungkan dengan perubahan entalpi dari sampel menggunakan percobaan kalibrasi.Sistem Heat Flux DSC merupakan sedikit modifikasi dari DTA, hanya berbeda pada wadah untuk sampel dan pembanding dihubungkan dengan lajur laju panas yang baik. Sampel dan pembanding ditempatkan didalam tungku pembakaran yang sama.perbedaan energi yang diperlukan untuk mempertahankannya pada suhu yang mendekati sama dipenuhi dengan perubahan panas dari sampel. Adanya energi yan berlebih disalurkan antara sampel dan pembanding melalui penghubung lempengan ogam, merupakan suatu hal yang tidak dimiliki oleh DTA.Rangkaian utama sel DSC ditempatkan pada pemanas silinder yang menghamburkan panas ke sampel dan pembanding melalui lempengan yang dihubungkan pada balok perak. Lempengan memiliki dua plat yang ditempatkan diatas wadah sampel dan pembanding.A.Analisa TermalAnalisa termal dapat didefinisikan sebagai pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia material sebagai fungsi dari suhu. Pada prakteknya, istilah analisa termal seringkali digunakan untuk sifat-sifat spesifik tertentu. Misalnya entalpi, kapasitas panas, massa dan koefisien ekspansi termal. Pengukuran koefisien ekspansi termal dari batangan logam merupakan contoh sederhana dari analisa termal. Contoh lainnya adalah pengukuran perubahan berat dari garam-garam oksi dan hidrat pada saat mengalami dekomposisi akibat pemanasan. Dengan menggunakan peralatan modern, sejumlah besar material dapat dipelajari dengan metode ini. Penggunaan analisa termal pada ilmu mengenai zat padat telah demikian luas dan bervariasi, mencakup studi reaksi keadaan padat, dekomposisi termal dan transisi fasa dan penentuan diagram fasa. Kebanyakan padatan bersifat aktif secara termal dan sifat ini menjadi dasar analisa zat padat menggunakan analisa termal (Boobit 2011).A.1Thermogravimetri Analizer (TGA)Dua jenis teknik analisa termal yang utama adalah analisa thermogravimetri (TGA), yang secara otomatis merekam perubahan berat sampel sebagai fungsi dari suhu maupun waktu, dan analisa diferensial termal (DTA) yang mengukur perbedaan suhu,T, antara sampel dengan material referen yang inert sebagai fungsi dari suhu.Thermogravimetri merupakan teknik analisis untuk mengukur perubahan berat dari suatu senyawa sebagai fungsi dari suhu ataupun waktu. Analisis tersebut bergantung pada tingkat presisi yang tinggi dalam tiga pengukuran, yaitu berat, suhu, dan perubahan suhu. Hasilnya biasanya berupa rekaman diagram yang kontinyu.A.1.1. Prinsip PenggunaanThermogravimetri analizer (TGA)Analisis Termogravimetri (TGA) adalah salah satu teknik analisis termal yang digunakan untuk menggambarkan berbagai bahan. TGA menyediakan informasi karakterisasi bebas dan tambahan untuk teknik termal. TGA mengukur jumlah dan laju (kecepatan) perubahan massa sebuah sampel sebagai fungsi temperatur atau waktu dalam suasana yang dikendalikan.Pengukuran yang digunakan terutama untuk menentukan panas dan/atau kestabilan bahan oksidatif serta sifat komposisi mereka. Teknik ini dapat menganalisis bahan yang menunjukkan massa baik kekurangan atau kelebihan karena dekomposisi, oksidasi atau hilangnya bahan mudah menguap (seperti kelembaban).Hal ini terutama berguna untuk mempelajari bahan polimer, termasuk termoplastik, termoset, elastomer, komposit, film, serat, pelapis dan cat (Mufthi 2009) .Prinsip penggunaan TGA ialah mengukur kecepatan rata-rata perubahan massa suatu bahan/cuplikan sebagai fungsi dari suhu atau waktu pada atmosfir yang terkontrol. Pengukuran digunakan khususnya untuk menentukan komposisi dari suatu bahan atau cuplikan dan untuk memperkirakan stabilitas termal pada suhu diatas 1000oC. Metode ini dapat mengkarakterisasi suatu bahan atau cuplikan yang dilihat dari kehilangan massa atau terjadinya dekomposisi, oksidasi atau dehidrasi. Mekanisme perubahan massa pada TGA ialah bahan akan mengalami kehilangan maupun kanaikan massa. Proses kehilangan massa terjadi karena adanya proses dekomposi yaitu pemutusan ikatan kimia, evaporasi yaitu kehilangan atsiri pada peningkatan suhu, reduksi yaitu interaksi bahan dengan pereduksi, dan desorpsi. Sedangkan kenaikan massa disebabkan oleh proses oksidasi yaitu interaksi bahan dengan suasana pengoksidasi, dan absorpsi.A.1.2. Cara MenggunakanThermogravimetri analizer (TGA)Cara menggunakanThermogravimetri analizer (TGA)bergantung pada jenis dan merk alat. Alat dengan merk yang berbeda memiliki bagian yang berbeda pula.Thermogravimetri analizer (TGA)dilengkapi dengan alat atau bagian yang berbeda-beda sehingga cara menggunakannya disesuaikan dengan jenis alat. Cara pemakaian TGA dapat dilakukan dengan material yang berupa serbuk dimasukkan ke dalam cawan kecil dari bahan platina, atau alumina ataupun teflon. Pemilihan bahan dari cawan ini perlu disesuaikan dengan bahan uji. Pastikan bahan uji tidak bereaksi dengan bahan cawan serta tidak lengket ketika dipanaskan. Analisa memerlukan juga bahan standar sebagai referensi dan penyeimbang dari timbangan mikro. Biasanya dipakai alumina sebagai standar yang juga perlu dimasukkan dalam cawan. Alumina dan bahan uji kemudian dimasukkan ke dalam alat TGA. Dalam melakukan analisis dengan TGAyang perlu dilakukan dengan sangat hati hati adalah ketika meletakkan cawan cawan diatas papan timbangan. Karena lengan dari pan timbangan sangat mudah patah sehingga dalam menempatkan dan mengambil kontainer perlu dilakukan dengan hati hati.Setelah sampel dimasukkan maka kita bisa memprogram urutan pemanasannya. Pemanasan bisa diprogram sesuai dengan kebutuhan misalkan kita bisa mengatur memanaskan sampel sampai 110 C dan ditahan 10 menit kemudian pemanasan dengan cepat dilanjutkan sampai 900 C kemudian suhu diturunkan menjadi 600 C ditahan selama 30 menit. Kita dapat memprogram temperatur dan juga kecepatan pemanasan, alat ini bisa memanaskan sampai sekitar 1000 C dengan kecepatan sampai 100 C/menit atau lebih tergantung tipe alat (Mufthi 2009).A.1.3. PerawatanThermogravimetri analizer (TGA)Setiap selesai menggunakanThermogravimetri analizer (TGA), timbangan (balance)dibersihkan dan disimpan pada tempat yang aman. Timbangan yang masih berisi pereaksi disimpan pada tempat yang jauh dari bahan lain yang berbahaya. Sebaiknya disimpan pada tempat yang tidak terkena sinar matahari secara langsung.Thermogravimetri analizer (TGA)sebelum digunakan harus diperiksa terlebih dahulu masih apakah berfungsi dengan baik atau tidak.Purge gas systempada TGA sebelum dan sesudah digunakan diperikasa apakah ada kebocoran gas atau tidak didalamnya.A.1.4. Bagian-bagianThermogravimetri analizer (TGA)

Thermogravimetri analizer (TGA)terdiri dari beberapa bagian, yaitusensitive analytical balance, Furnace(tungku pembakar), Purge gas system, Microcomputer atau micro processor(Singagerda 2009).

A.1.4.1BalanceBerbagai jenis desinthermobalancedapat dijumpai secara komersil, jenis-jenisnya berdasarkan pada penyediaan informasi kuantitatif cuplikan dalam range massa, antara 1 mg 100 g. Jenis balance yang umum digunakan adalah yang memiliki range antara 5-20 mg. Prinsip yang terjadi adalah adanya perubahan massa cuplikan menyebabkan defleksi pada beam yang terpapar sorotan cahaya antara lampu dan satu atau dua fotodioda. Ketidaksetimbangan pada fotodioda diamplifikasi dan masuk pada bagian E, dimana bagian ini berada diantara kutub dari magnet yang permanent oleh F. Adanya peningkatan medan magnet menyebabkan beam kembali pada kondisi awal. Peningkatan fotodioda dimonitor dan ditransformasi menjadi informasi dalam bentuk massa atau kehilangan massa oleh system akuisisi data.A.1.4.2FurnaceRange suhu pada sebagian besar furnace adalah sampai 1500oC. Umumnya kecepatan rata-rata pemanasan atau pendinginan pada furnace dapat dipilih antara lebih dari 0oC/menit sampai 200oC/menit. Insulasi dan pendinginan pada bagian luarfurnace dibuat untuk menghindari transfer panas padabalance. Nitrogen atau argon sering digunakan untuk melindungifurnacedan menghindari oksidasi cuplikan.

A.1.5. Penanganan dataThermogravimetri analizer (TGA)Temperatur yang terekam pada thermogram idealnya merupakan temperature nyata dari cuplikan. Pada prinsipnya, temperature ini dapat dipengaruhi oleh adanya thermocouple dari cuplikan, yang disebabkan karena dekomposisi katalitik dari cuplikan, kontaminasi cuplikan, kesalahan pada pengukuran massa. Konsekuensinya adalah temperature yang terekam umumnya diukur dengan thermocouple kecil yang berada pada tempat cuplikan. Temperatur yang terekam akan menyimpang dari temperature cuplikan sebenarnya. Thermobalance modern biasanya menggunakan control temperature terkomputerisasi yang secara otomatis mengkomparasi tegangan keluaran dari thermocouple dengan table tegangan vs temperature yang tersimpan dalam Read Only Memory (ROM). Mikro computer menggunakan perbedaan antara temperature dari thermocouple dan temperature yang terspesifikasi dalam ROM untuk menyesuaikan tegangan dengan pemanas. Dengan demikian memungkinkan adanya kesesuaian antara program spesifikasi temperatur dan temperature cuplikan.A.1.6. KalibrasiThermogravimetri analizer (TGA)Kalibrasi merupakan hal yang penting dalam analisis menggunkan alat instrumen dalam laboratorium. TGA yang merupakan alat instrument dalam laboratorium juga harus dikalibrasi untuk dapat menghasilkan hasil yang baik. Cara terbaik adalah untuk memeriksa kalibrasi TGA secara berkala. Kalibrasi TGA dapat dilakukan dengan memperhatikan sifat dari sampel yang diujikan. Jika menjalankan sampel yang relatif bersih dan tidak melapisi tungku atau tungku tabung, maka dianjurkan untuk memeriksa harian, mingguan, atau lainnya. Kalibrasi dapat dilakukan jika TGA dirubah rentang suhunya, mengubah gas pembersihan, dan jika alat akan dipindahkan atau direratakan. Kalibrasi TGA dapat dilakukan dengan cara melakukanrestoredefaultspada alat. Kemudian papan kesetimbangan dikosongkan, nol keseimbangan, dan tempat kalibrasi berat yang disediakan instrument dalam papan sampel. Setelah papan kesetimbangan diatur beratnya, kemudian dilakukan pengaturan pada tungku dan suhu.

A.1.7. Contoh aplikasi denganThermogravimetri analizer (TGA)Thermogravimetri sangat penting digunakan pada kajian mengenai polimer. Thermogram dapat memberikan informasi mengenai mekanisme dekomposisi pada berbagai macam polimer. TGA dapat digunakan untuk analisis kinetik. Kecepatan rata-rata pada proses kinetika tidak hanya tergantung pada suhu spesimen, melainkan juga tergantung pada waktu dimana dia dapat bertahan pada suhu tersebut. Secara tipikal, analisis kinetika terdiri dari parameter-parameter seperti Energi aktivasi (Ea), orde reaksi (k), dll. Energi aktivasi (Ea) dapat ditentukan pada jumlah energi minimum yang diperlukan untuk menginisiasi proses kimia.Thermogravimetrijuga dapat digunakan untuk analisis kuantitatif untuk campuran calsium, stronsium dan ion barium. Ketiga-tiganya pada presipitat awal berada dalam bentuk monohidrat oksalat. Aplikasi TGA dan Analisis termal lain, seperti TMA dapat digunakan pada karakterisasi dan evaluasi bahan baku pembuatan obat, misalnya karakterisasi dan evaluasi yang pada IPN hidrogel terhadap pelepasan antibiotic. Dalam penelitian ini, TGA digunakan untuk mengetahui proses degradasi yang terjadi, sementara TMA digunakan untuk mengamati kekuatan penetrasi. Penggunaan TMA secara tunggal dapat digunakan untuk menentukan viscositas obat amorf, misalnya indometacin. Pada penerapannya, temperature yang dipilih adalah temperature yang dekat dan sesuai dengan temperature transisicalorimetric glass.