MENYIAPKAN SAMPEL A. Pendahuluan 1. 2. Tujuan Umum Setelah mempelajari materi ini peserta diharapkan mampu Menyiapkan Sampel untuk Analisis Kimia. Tujuan Khusus Adapun tujuan mempelajari unit kompetensi ini adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan peralatan untuk menyiapkan sampel analisis kimia meliputi kegiatan mengecek ketersediaan prosedur dan peralatan yang digunakan, mengenakan alat Pelindung Diri yang sesuai. 2. Menyiapkan sampel untuk analisis kimia yang meliputi kegiatan memasukkan sampel yang tidak memerlukan perlakuan awal dan sampel yang menjalani perlakuan awal ke dalam wadah yang sesuai dengan sifat sampel. B. Menyiapkan peralatan 1. Prosedur, dan Ketersediaan Peralatan a. Peralatan Penyiapan Sampel Semua peralatan/mesin atau instrumen yang diperlukan untuk menyiapkan sampel analisis, pelaksanaan analisis/pengujian sampel dan penanganan sampel harus dilakukan identifikasi jenis dan jumlahnya secara benar. Kemudian diperiksa kondisinya, dirakit atau diinstall, dan diuji coba sebelum diputuskan untuk digunakan atau tidak digunakan. Jika semua peralatan dalam kondisi baik, selanjutnya dilakukan pengecekan semua peralatan dan pastikan tiap jenis alat sesuai dengan fungsinya pada saat pemakaian. Peralatan yang digunakan untuk menyiapkan sampel analisis kimia, diantaranya adalah: Peralatan gelas dan non gelas. Beberapa peralatan gelas yang sering digunakan untuk analisis kimia adalah erlenmeyer, pipet ukur, pipet volume, gelas ukur, buret dan lain-lain. Peralatan non gelas neraca, hotplate, oven dan lain-lain. b. Pengemas / Wadah Sampel Pengemas sampel untuk analisis disiapkan sesuai dengan jenis sampel. Pengemas sampel seharusnya: 1) Dapat dibuat dari bahan gelas atau bahan plastik. 2) Harus dapat ditutup dengan kuat dan rapat. Keuntungan pemakaian wadah gelas, yaitu: mudah mencucinya, mengecek keadaannya serta mensterilisasikannya, tapi mudah pecah selama pengangkutan. Pemakaian wadah dari plastik tidak mudah pecah dan tahan terhadap pembekuan, akan tetapi sulit membersihkannya. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan tempat wadah sampel yaitu: 1. Penyerapan zat-zat kimia dari sampel wadah oleh sampel, misalnya sampel organik dari plastik; natrium, boron dan silika dari gelas; penyerapan logam -logam oleh gelas atau sampel-sampel organik oleh plastik; 2. Terjadinya reaksi langsung antara sampel dengan wadah, misalnya fluorida dengan gelas. 3. Sampel yang bersifat cair/semi padat mungkin pengemasnya dalam tangki kecil atau drum berkapasitas besar, untuk sampel yang dikemas dalam kemasan kecil seperti sachet atau botol kecil metode penyiapan sampelnya sesuai dengan sifat sampel tersebut, bila perlu digoyang atau diaduk hingga sampel tersebut homogen. c. Penyiapan Wadah Sampel Wadah yang diperlukan untuk penyiapan sampel harus disesuaikan dengan jenis sampel, yaitu wadah untuk jenis sampel padatan, cairan, dan campuran. Kemasan yang digunakan untuk penyiapan sampel adalah: 1) Kemasan Besar (karton/peti/kotak/tangki), yaitu kemasan yang mengemas beberapa kemasan kecil. 2) Kemasan Kecil, yaitu wadah yang mengemas sampel langsung. Menyiapkan Sampel 1 Langkah-langkah persiapan wadah sampel, sebagai berikut: 1) Untuk menghindari kontaminasi sampel di lapangan, seluruh wadah sampel harus benarbenar dibersihkan di laboratorium sebelum dilakukan pengambilan sampel. 2) Wadah yang disiapkan jumlahnya harus selalu dilebihkan dari yang dibutuhkan, untuk jaminan mutu, pengendalian mutu dan cadangan. 3) Jenis wadah sampel dan tingkat pembersihan yang diperlukan tergantung dari jenis sampel yang akan dianalisis 4) Berikut ini merupakan langkah Pencucian wadah sampel secara umum : Peralatan harus dicuci dengan deterjen dan disikat untuk menghilangkan partikel yang menempel di permukaan; Bilas peralatan dengan air bersih hingga seluruh deterjen hilang; Bila peralatannya terbuat dari sampel non logam, maka cuci dengan asam HNO3 1:1, kemudian dibilas dengan air bebas analit; Biarkan peralatan mengering di udara terbuka; Peralatan yang telah dibersihkan diberi label 5) Volume sampel Volume sampel yang diambil untuk keperluan analisis di lapangan dan laboratorium bergantung dari jenis analisis yang diperlukan. C. Menyiapkan/Preparasi Sampel 1. Definisi dan Tujuan Preparasi sampel adalah proses persiapan sampel agar layak untuk di uji di laboratorium. Teknik preparasi sampel dilakukan dengan tujuan khusus yaitu : Untuk memisahkan analit dari matriks sampel yang sangat komplek, Memekatkan analit sehingga diperoleh analit dengan konsentrasi yang lebih tinggi dari semula, Mengubah analit menjadi senyawa lain yang dapat dianalisis dengan instrumentasi yang tersedia. Proses yang terakhir ini disebut derivatisasi. Pengubahan senyawa menjadi senyawa lain dimaksudkan untuk: Meningkatkan sensitivitas pengukuran, misalnya pengukuran secara spektrofotometri ion besi secara spektrofotometri tentu menghasilkan hasil yang lebih sensitif jika ion besi diubah menjadi ion Fe(II) dan direaksikan dengan orto fenantroline atau jika ion besi (III) direaksikan dengan ion tiosianat. Hal ini disebabkan reaksi antara ion besi dengan pengomplek tersebut akan menghasilkan senyawa komplek baru yang berwarna. Menghasilkan senyawa yang lebih volatil, misalnya asam lemak yang berantai panjang tentunya lebih sulit dianalisis dengan kromatografi gas (GC) karena titik didihnya relatif tinggi. Untuk menurunkan titik didihnya maka asam lemak tersebut direaksikan dengan alkohol (metano atau etanol) sehingga terbentuk metil ester atau etil ester yang titik didihnya lebih rendah. Menghasilkan senyawa yang lebih termo stabil, misalnya analisis senyawa dengan GC memungkinkan terjadinya degradasi senyawa oleh pemanasan di injection port. Karena itu, analit harus direaksikan dengan senyawa lain sehingga terbentuk senyawa baru yang termo stabil. 2. Langkah Preparasi Sampel 1) Perencanaan analisis Sebelum melakukan analisis kuantitatif, maka perlu memperhati-kan dua hal berikut ini; - Informasi analisis apa yang diperlukan Dalam hal ini perlu diperhatikan tingkat ketepatan dan ketelitian hasil analisis yang diperlukan dan tipe sampel yang akan dianalisis - Metode analisis yang harus digunakan Untuk mendapatkan hasil analisis dengan tingkat ketepatan dan ketelitian tertentu memerlukan metode analisis tertentu. Selain itu untuk memilih metode analisis, diperlukan bahan kimia dan peralatan tertentu 2) Tahap Pengambilan Sampel Tahapan ini sangat penting dilakukan terutama sekali jika akan melakukan analisis dengan metode kuantitatif. Sampel yang diambil dalam tahapan ini harus mewakili keseluruhan materi yang nantinya Menyiapkan Sampel 2 akan dianalisis. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengambilan sampel adalah titik pengambilan sampel, jarak antara titik pengambilan sampel, dan penghomogenan terhadap sampel hasil sampling 3) Tahap Preparasi Sampel a. Pengeringan Sampel Pengeringan udara pada gross sampel dilakukan jika sampel tersebut terlalu basah untuk diproses tanpa menghilangnya moisture atau yang menyebabkan timbulnya kesulitan pada crusher atau mill. Pengeringan udara dilakukan pada suhu ambient hingga suhu maksimum yang dapat diterima, yaitu 400oC. waktu yang diperlukan untuk pengeringan ini bervariasi tergantung dari tipikal sampel yang akan dipreparasi, hanya prinsipnya sampel dijaga agar tidak mengalami oksidasi saat pengeringan. b. Pengecilan Ukuran Pengecilan ukuran butir adalah proses pengurangan ukuran atas sampel tanpa menyebabkan perubahan apapun pada massa sampel. Contoh alat mekanis untuk melakukan pengecilan ukuran butir adalah : Jaw Crusher Rolls Crusher Swing Hammer Mills Jaw Crusher atau Roll Crusher biasa digunakan untuk mengurangi ukuran butir dari 50 mm sampai 11,2 mm; 4,75 mm atau 2,36 mm. Roll Crusher lebih direkomendasikan untuk jumlah/massa sampel yang besar. Swing Hammer Mill digunakan untuk menggerus sampel sampai ukuran 0,2 mm yang akan digunakan untuk sampel yang akan dianalisa di Laboratorium. c. Pengabuan Pengabuan dilakukan untuk menentukan jumlah mineral yang terkandung dalam bahan. Penentuan kadar mineral bahan secara asli sangatlah sulit sehingga perlu dilakukan dengan menentukan sisa hasil pembakaran atas garam mineral bahan tersebut. Pengabuan dapat menyebabkan hilangnya bahan-bahan organik dan anorganik sehingga terjadi perubahan radikal organik dan terbentuk elemen logam dalam bentuk oksida atau bersenyawa dengan ion-ion negatif. Penentuan abu total dilakukan dengan tujuan untuk menentukan baik tidaknya suatu proses pengolahan, mengetahui jenis bahan yang digunakan, serta dijadikan parameter nilai gizi bahan makanan. d. Penggerusan Proses penggerusan merupakan cara untuk mendapatkan sampel yang homogen dan mudah dilarutkan. Apalagi jika sampel adalah padatan yang memiliki ukuran besar. e. Pelarutan Sampel yang berupa padatan dilarutkan dengan pelarut tertentu sesuai dengan sifat kelarutan sampel. Berikut ini merupakan beberapa teknik pelarutan : 1. Pelarutan Sederhana Tanpa Reaksi Kimia Digunakan air sebagai pelarut, dalam hal ini tidak terjadi reaksi kimia jadi pelarut tidak boleh menginterferensi analisis sehingga kemurnian lebih tinggi hilangnya analat dapat diminimalisir, kelebihan dari pelarut air adalah tidak bereaksi dengan wadah dan prosedurnya cukup aman. 2. Dekomposisi dan pelarutan sampel dengan asam o Dengan Asam Encer Jika sampel tak larut dalam air maka menggunakan asam encer o Dengan Asam Pekat Jika pemakaian asam encer tidak dapat melarutkan semua sampel, maka dapat diganti dengan asam pekat panas, jenis asam pekat yang biasa digunakan HCl 37%, HNO3 6569%, H2SO4 98%, dll - Sampel dididihkan dengan asam dalam beker yang ditutupi kaca arloji - Sampel dididihkan dengan asam secara refluks. - Sampel dididihkan dengan asam dan diikuti dengan penguapan sampai hampir kering (dryness). Penambahan lebih dari jenis asam dapat dilakukan. Menyiapkan Sampel 3 f. g. h. i. j. k. o Dengan Campuran Asam o Dengan Campuran Asam dan Reagen Lain 3. Teknik Fussion Digunakan jika proses pelarutan dengan asam mungkin kurang sesuai atau kurang stabil (seperti silikat yang cenderung mengendap). Ada beberapa bahan yang sering bermasalah jika pelarutannya dengan asam yaitu Semen, Aluminat, Silikat, Biji Ti dan Zr, Slags, Campuran biji Be, Si , Al, Residu yang tak larut dari biji besi, Oksida Cr, Si dan Fe serta Campuran oksida Si dan Al. 4. Teknik Pelarutan Lainnya Dengan menggunakan larutan NaOH pekat dalam air yang digunakan untuk melarutkan Al atau Be dan alloy tertentu seperti Al/Mg dan Al/Si). Hidrogen akan dilepaskan dan Al membentuk sodium aluminat yang mudah larut. Pengenceran Penggunaan instrumen seperti spektrofotometer, HPLC, dan GC membutuhkan konsentrasi sampel yang kecil untuk pemeriksaan. Oleh karena itu, pengenceran dilakukan dilakukan menggunakan pelarut hingga didapatkan konsentrasi yang dapat terbaca oleh instrumen. Penambahan pereaksi Asam lemak berantai panjang lebih sulit dianalisis dengan kromatografi gas (GC) karena titik didihnya relatif tinggi. Untuk menurunkan titik didihnya, asam lemak tersebut direaksikan dengan alkohol (metanol atau etanol) sehingga terbentuk metil ester atau etil ester yang titik didihnya lebih rendah. Penyaringan Kebanyakan metode analisis bersifat selektif. Pada metode yang bersifat non-selektif, noise (unsur pengganggu) harus dipisahkan dari sampel agar tidak mempengaruhi data analisis. Karena itu, filtrasi bertujuan pemurnian dengan menghilangkan pengotor pada sampel. Metode yang paling mudah untuk pemisahan unsur/senyawa pengganggu adalah endapan, ekstraksi pelarut, dan atau kromatografi. Leaching (melepaskan). Leaching merupakan mengambil satu atau lebih komponen sampel dalam bentuk larutan melalui reaksi kimia dari sampel padat. Larutan tsb kemudian dipisahkan dari fase padat melalui penyaringan. Leaching senyawa logam yg larut dari tanah adalah sampel dilarutkan dengan : air , asam encer, larutan buffer larutan berair dari zat pengomplek logam organik. Ekstraksi (mengambil) komponen dari sampel padat Perlakuan ini bisa dikerjakan dengan berbagai cara, baik secara fisik maupun secara kimiawi. Secara fisik dapat dilakukan dengan pengepresan (pengempaan), penggilingan, pengendapan fisik (kristalisasi), pengendapan kimiawi (penggumpalan), dan distilasi. Secara kimiawi dilakukan dengan cara pelarutan dengan pelarut. Metode distilasi merupakan ekstraksi dan pemisahan atas dasar perbedaan titik uapnya. Distilasi dapat dilakukan dengan cara sederhana, misalnya distilasi air, distilasi uap, distilasi uap dan air, dapat pula dilakuan dengan teknik fraksinasi (distilasi fraksinasi), atau distilasi vakum. Cara ekstraksi lainnya yang relatif merupakan teknologi barn adalah penggunaan teknik superkritik (super critical extraction). Atau dengan cara mengocok sampel dg pelarut dan menyaring, atau refluks sampel dg pelarut panas, atau ekstraksi dg soxhlet. Filtrasi / Penyaringan Cara untuk memisahkan dua komponen yang berbeda sifatnya atau ukurannya melalui sebuah membran permiabel yang poreus. Filtrasi dapat dilakukan dengan teknik penyaringan. Penyaringan lazim digunakan untuk memisahkan padatan dan cairan yang bercampur menjadi satu dan tidak lazim untuk memisahkan campuran dua macam cairan yang berbeda berat jenisnya. Dalam praktek penyaringan dikerjakan dengan menggunakan bahan penyaring yang berupa membran. Menyiapkan Sampel 4 Dilakukan karena padatan dapat mengganggu analisa ( memecahkan sinar dalam larutan pada spektrofotometry, atau menyumbat nebulizer pada AAS), untuk menghitung total suspended solid pada analisa air. l. Sentrifugasi Tujuan utama sentrifugasi adaiah memisahkan partikel-partikel padatan dari cairan yang bercampur menjadi terpisah satu dengan yang lainnya. Jadi pada hakekatnya seperti filtrasi, tetapi pemisahan dengan sentrifugasi didasarkan pada perbedaan berat jenis partikel. Dalam hal ini gaya sentrifugasi sangat berpengaruh paa hasil. Makin tinggi gaya sentrifugasi makin terjadi pemisahan dengan baik. m. Lisis Biasanya dikerjakan untuk merusak atau memecah dinding sel tanaman, hewan, atau mikroba. Pekerjaan ini dapat dilakukan secara fisik misalnya dengan penggilingan, penggerusan, atau dengan sonikasi. n. Dialisis Perlakuan ini merupakan teknik pemisahan dengan menggunakan membran semipermiabel. Dialisis dapat berfungsi sebagai penyaring molekuler karena yang dapat melalui membran umumnya adalah melekul yang ukurannya relatif kecil. Dialisis bekerja atas dasar peristiwa osmosis. Partikel-partikel (molekul) yang kecil dapat melalui membran sampai terjadi keseimbangan. Keseimbangan tercapai jika konsentrasi partikel dalam larutan pada sisi-sisi yang bersebelahan dengan membran sudah mencapai rasio yang seimbang dengan volume masing-masing larutan. o. Inaktivasi Enzim Terdapatnya enzim dapat mengganggu hasil karena enzim yang masih aktif dapat mengadakan perubahan-perubahan kimiawi. Misalnya pada elektroforesis, enzim protease dapat menguraikan protein atau peptida-peptida selama proses elektroforesis berlangsung. p. Modifikasi Kimiawi dan Enzimatik Perlakuan ini bertujuan untuk mengubah struktur kimiawi sampel untuk suatu tujuan tertentu yang memudahkan analisis. Diskusikan dengan teman sekelompokmu ! 1. Sebutkan hal – hal apa sajakah yang harus di perhatikan dalam pemilihan wadah sampel 2. Bagaimana langkah – langkah persiapan wadah sampel 3. Jelaskan mengapa sampel sebelum dilakukan analisis perlu dilakukan preparasi sampel (perlakuan awal) 4. Sebelum melakukan analisis diperlukan perencanaan terlebih dahulu. Sebutkan dan jelaskan bagaimana tahapan perencanaan dilakukan 5. Sebutkan dan jelaskan bagaimana tahapan preparasi sampel 5 saja 6. Sebutkan dan jelaskan teknik pelarutan Pilihlah jawaban yang paling tepat ! 1. Berikut ini yang bukan keuntungan menggunakan wadah sampel dari bahan gelas adalah... A. Mudah membersihkan B. Mudah mencuci C. Mudah mensterilkan D. Tahan terhadap pembekuan E. Tidak bereaksi dengan bahan organik 2. Berikut ini merupakan langkah – langkah pencucian wadah sampel non logam : a) Beri label b) Cuci dengan asam HNO3 1:1 c) Cuci dan sikat dengan detergen d) Bilas dengan air bebas analit e) Keringkan di udara terbuka f) Bilas peralatan dengan air bersih Maka urut – urutan yang benar adalah ... A. c – f – b – d – e – a B. c – b – f – d – e – a Menyiapkan Sampel 5 3. 4. 5. C. c – b – d – f – e – a D. f – c – d – b – e – a E. c – f – e – b – e – a Pernyataan yang Tidak tepat mengenai pelarutan sampel dengan air adalah ... A. Tidak terjadi reaksi kimia B. Tidak bereaksi dengan wadah C. Tidak menginterferensi analat D. Prosedur lebih aman E. Untuk melarutkan senyawa non polar Pernyataan berikut yang paling tepat untuk proses ekstraksi adalah ... A. Merupakan metode pemisahan partikel yang berbeda ukurannya melalui membran permiabel B. Merupakan metode pemisahan partikel yang berbeda ukurannya melalui membran semi permeabel C. Merupakan metode pemisahan partikel padatan dari cairannya dengan memanfaatkan gaya sentrifugasi D. Merupakan metode pemisahan partikel dengan penambahan pelarut E. Merupakan metode pemisahan partikel dengan pemanasan Berikut ini merupakan alat yang tidak digunakan untuk mengecilkan ukuran ... A. Jaw Crusher B. Rolls Crusher C. Swing Hammer Mills D. Blender E. Ayakan Menyiapkan Sampel 6
