1 pendahuluan spekel
DESCRIPTION
materi spektro elektrometriTRANSCRIPT
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