Konsep dasar kimia instrument
advertisement
Konsep dasar kimia instrument Kelompok I Anggota : 1. Endang Sinambela 2. Misael Pasaribu 3. Ria Pertiwi 4. Siti Hafsah Kimia instrument FAKULTAS ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN MEDAN 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, DasarDasar 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 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 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, 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 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. I Konsep Dasar Kimia Instrument Instrumentasi sebagai alat pengukur sering kali merupakan bagian awal dari bagianbagian 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. 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. 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 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 I Konsep Dasar Kimia Instrument Proses variabel adalah besaran phisik 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 anatara 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 lusrus 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 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 I Konsep Dasar Kimia Instrument dilaporkan sebagai hasil pengukuran mencerminkan ketelitian suatu pengukuran. Makin banyak angka penting yang dapat dilaporkan,makin teliti pengukuran tersebut. 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. I Konsep Dasar Kimia Instrument 3. Flicker noise Dipengaruhi besarnya frekuensi. 4. Environmental noise 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 obatobatan 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 I Konsep Dasar Kimia Instrument 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. 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, I Konsep Dasar Kimia Instrument 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 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 I Konsep Dasar Kimia Instrument 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 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 I Konsep Dasar Kimia Instrument 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 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. I Konsep Dasar Kimia Instrument Spektofotometer UV a. Memeriksa dan mengendalikankemurnian produk atau bahan baku sepertikonsentrasi gas aseton dalam tabung gas asetilen. 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. I Konsep Dasar Kimia Instrument e. Sintesa ammonia. Analiser IR digunakan untuk mengukur CO, CO2, dan CH4 dari aliran pembakar gas alam untuk sintesa amonia. 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. 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-danpengukuran/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-danpengukuran/klasifikasi-instrumentasi/(diakses 08 april 2014, 20.40) I
