BAB I PENDAHULUAN 1.1 Kimia Analitik
Kimia analitik merupakan ilmu kimia yang mendasari analisis dan pemisahan
sampel. Analisis dapat bertujuan untuk menentukan jenis komponen apa saja yang
terdapat dalam suatu sampel (kualitatif), dan juga menentukan berapa banyak
komponen yang ada dalam suatu sampel (kuantitatif). Tidak semua unsur atau
senyawa yang ada dalam sampel dapat dianalisis secara langsung, sebagian besar
memerlukan proses pemisahan terlebih dulu dari unsur yang mengganggu. Karena
itu cara-cara atau prosedur pemisahan merupakan hal penting juga yang dipelajari
dalam bidang ini.
Dibandingkan dengan cabang ilmu kimia lainnya seperti kimia anorganik, organik,
fisik dan biokimia, maka kimia analitik mempunyai penerapan yang lebih luas. Kimia
analitik tidak saja dipakai di cabang ilmu kimia lainnya, tapi juga dipakai luas dalam
cabang ilmu pengetahuan lain seperti ilmu lingkungan, kedokteran, pertanian,
kelautan dan sebagainya. Demikian juga di bidang industri, profesi, kesehatan dan
bidang lainnya kimia analitik memberikan peranan yang tidak sedikit.
Dalam ilmu lingkungan, pemantauan kadar pencemar memerlukan metoda analisis
yang tepat, cepat dan peka untuk menentukan berbagai konstituen yang sering
berjumlah renik. Dalam bidang kedokteran diperlukan berbagai analisis untuk
menentukan berbagai unsur atau senyawa dalam sampel seperti darah, urin,
rambut, tulang dan sebagainya. Di bidang pertanian, komposisi pupuk yang tepat
sehingga tumbuhan menghasilkan panen seperti yang diharapkan juga memerlukan
metoda analisis yang tepat untuk mengetahuinya. Di bidang industri metoda
analisis diperlukan untuk memonitoring bahan baku, proses produksi, produk
maupun limbah yang dihasilkan. Itu adalah sebagian saja yang dapat dikemukakan
Ditinjau dari caranya, kimia analitik digolongkan menjadi :
• 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. Contoh analisis klasik yaitu
volumetri dan gravimetri. Pada volumetri, besaran volume zat-zat yang
bereaksi meupakan besaran yang diukur, sedangkan pada gravimetri, massa dari
zat-zat merupakan besaran yang diukur.
• 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 fisiko–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.
1.2 Tahapan-Tahapan Analisis Kuantitatif
Dalam analisis kuantitatif terdapat empat tahap utama analisis yaitu: (1) sampling,
(2) pengubahan analit ke dalam bentuk yang sesuai dengan pengukuran, (3)
pengukuran, (4) perhitungan dan interpretasi data.
(1) Sampling
Sampling dimaksudkan untuk memilih contoh yang dapat menggambarkan materi
keseluruhan yang sebenarnya. Meski pun seorang analis sering langsung
memperoleh analat yang sudah dalam ukuran laboratorium, hendaknya juga
disadari bahwa informasi tentang bagaimana sampling dilakukan merupakan hal
Sampling yang dilakukan tergantung pada contoh yang akan diambil, misalnya
sampling untuk menentukan polutan lingkunga yang terdapat dii air, udara dan
tanah, sampling bahan industri, bahan makanan, barang tambang, sampling contoh
yang bergerak dan sebagainya. Ada banyak teknik sampling yang dapat digunakan
tergantung keadaan contoh yang akan diambil.
Misalnya sampling batu bara dari suatu pertambangan. Langkah pertama adalah
memillih sebagian besar batu bara, disebut contoh gross, yang meskipun tidak
homogen tetapi merupakan susunan rata-rata dari seluruh massa. Contoh gross ini
harus diubah menjadi contoh laboratorium yang lebih kecil baik bentuk mau pun
jumlahnya. Contoh digiling atau dihancurkan dan secara sistematis dicampur dan
dikurangi jumlahnya. Salah satu cara memperkecil jumlahnya adalah dengan
mengumpulkan contoh menjadi bentuk kerucut, kemudian meratakan kerucutnya,
dan membaginya menjadi empat bagian yang sama, dua bagian dibuang, dua bagian
lagi dibentuk kerucut kembali, diratakan bagian kerucutnya, dibagi menjadi empat
bagian yang sama, dan seterusnya sampai kemudian diperoleh contoh ukuran
laboratorium. Di laboratorium contoh dihaluskan kembali dan contoh akhir
laboratorium sekitar 1 g, diharapkan dapat mewakili keseluruhan contoh yang
diambil.
(2) Pengubahan analit ke dalam bentuk yang sesuai dengan pengukuran
Pengubahan analit ke dalam bentuk yang sesuai dengan pengukuran umumnya
dengan melarutkan contoh. Kebanyakan contoh yang dianalisis larut dalam air.
Akan tetapi tidak sedikit zat-zat yang terdapat di alam tidak larut dalam air. Dua
cara yang paling umum untuk melarutkan contoh adalah:
• dengan asam-asam klorida, nitrat, sulfat atau perklorat
• dengan zat pelebur asam atau basa yang diikuti dengan perlakuan air atau
asam
Kerja pelarut asam tergantung pada beberapa faktor:
1. Reduksi ion hidrogen oleh logam yang lebih aktif dari hidrogen, misalnya:
Zn(s) + 2H+ Zn2+ + H2 (g)
CaCO3(p) + 2H+ Ca2+ + H2O + CO2(g)
3. Sifat-sifat oksidasi dari anion asam, misalnya:
3Cu(p) + 2NO3- + 8H+ 3Cu2+ + 2NO(g) + 4H2O
4. Kecenderungan anion dari asam untuk membentuk kompleks yang larut
dengan kation zat yang ada dalam larutan, misalnya:
Fe3+ +Cl- FeCl2+
Sebelum melakukan pengukuran maka faktor interferensi atau pengganggu harus
dihilangkan terlebih dulu. Faktor ini dapat dihilangkan dengan berbagai cara
misalnya dengan mengkompleks zat pengganggu, mengendapkan, menguapkan,
mengekstraksi, atau pun dengan melakukan elektrolisa dan kromatografi.
(3) Pengukuran
Berbagai sifat fisika dan kimia dapat digunakan untuk melakukan pengukuran.
Teknik pengukuran yang digunakan dapat dilakukan dengan cara klasik yang
berdasarkan reaksi kimia atau dengan cara instrumen yang berdasarkan sifat
fisiko-kimia.
(4) Perhitungan dan interpretasi data
Langkah terakhir dalam tahapan analisis dikatakan selesai bila hasil analisis telah
dinyatakan sedemikian rupa sehingga dapat dipahami oleh si peminta analisis.
Umumnya kadar analat dinyatakan dengan perhitungan persen. Seperti pada
volumetri dan gravimetri perhitungan persen diperoleh dari hubungan stoikiometri
sederhana berdasarkan reaksi kimianya, sedangkan dalam cara spektroskopi
diperoleh dari hubungan absorban dan konsentrasi analat dalam larutan. Cara-cara
statistik biasanya digunakan untuk menginterpretasi data yang diperoleh.
1.3 Kesalahan dan Perlakuan Data Analitik
Dalam suatu analisis tidaklah mungkin terlepas dari “kesalahan”. Istilah kesalahan
menunjuk pada perbedaan numerik antara harga yang terukur dengan harga
Kesalahan dalam analisis digolongkan menjadi :
• Kesalahan tertentu (pasti/sistematis)
Kesalahan sistematis merupakan jenis kesalahan yang dapat diramalkan dan
diminimalkan, umumnya berkaitan dengan alat-alat tertentu atau cara
pengukuran yang dipakai. Dibagi menjadi tiga macam, yaitu:
Kesalahan metodik; ditimbulkan dari metode yang digunakan dan
merupakan kesalahan yang paling serius dalam analisis. Kesalahan ini
sumbernya adalah sifat kimia dari sistem, misalnya adanya berbagai ion
pengganggu, adanya reaksi samping, bentuk hasil reaksi seperti endapan
tidak sesuai dengan reaksi kimia yang diinginkan dan sebagainya.
Kesalahan operatif; ditimbulkan oleh orang yang melakukan analisis. Ini
merupakan kesalahan perrsonal misalnya kesalahan pembacaan jarum
digital karena posisi mata yang tidak tepat, pencucian endapan yang
berlebihan, penimbangan bahan higroskopis pada cawan terbuka dan
lain-lain.
Kesalahan instrumen; ditimbulkan dari instrumennya sendiri, misalnya
karena efek lingkungan, kesalahan nol dalam pembacaan instrumen, adanya
noise/derau, alat-alat gelas yang tidak pernah dikalibrasi, konstruksi neraca
yang tidak tepat, dan sebagainya.
• Kesalahan tak tentu
Kesalahan tak tentu merupakan kesalahan yang sifatnya tidak dapat
diramalkan dan nilainya berfluktuasi. Kesalahan jenis inii dapat terjadi dari
variasi kesalahan tertentu atau pun dari sumber lainnya yang bersifat acak.
Kesalahan dalam analisis kimia berhubungan dengan ketepatan (accuracy) dan
ketelitian (precision). Ketepatan adalah kedekatan hasil analisis dengan nilai yang
sebenarnya. Biasanya ketepatan merupakan ukuran kebalikan dari suatu kesalahan
analisis, semakin besar ketepatan maka semakin kecil kesalahannya. Kesalahan
pada umumnya dinyatakan sebagai kesalahan absolut dan kesalahan relatif.
Kesalahan paling sering dinyatakan sebagai kesalahan relatif.
Kesalahan relatif : R = (O – T/ T) x100%
Dimana O= nilai pengamatan, dan T=nilai sebenarnya.
Misalnya seorang analis menemukan harga 20,44% besi dalam suatu contoh,
sedangkan kadar yang sebenarnya adalah 20,34%, maka kesalahan absolut adalah:
20,44%- 20,34%= 0,10%. Kesalahan relatif analis tersebut: 0,10/20,34x100% =
0,5%.
Ketelitian suatu metode analisis merupakan kedekatan antara data yang satu
dengan data yang lain dari suatu deret pengukuran yang dilakukan dengan cara
yang sama. Biasanya dinyatakan sebagai simpangan baku atau simpangan relatif ,
varians, atau koefisien varians.
Simpangan baku,
− − =
∑
=
Simpangan baku relatif, =
Koefisien varians, CV = RSD x 100%
Semakin kecil simpangan relatif maka semakin tinggi ketelitian yang diberikan.
Makin kecil kadar zat yang dianalisis dan makin panjang tahapan prosedur metode
analisis akan semakin besar harga simpangan relatifnya.
Ketelitian selalu menyertai ketepatan, tetapi ketelitian yang tinggi tidak selalu
mengandung arti “tepat”. Gambar 3. menunjukkan ilustrasi yang menggambarkan
Gambar 3. Ketepatan dan ketelitian.
Contoh soal:
Analisis sebuah contoh bijih besi menghasilkan nilai-nilai persentase untuk
kandungan besi seperti berikut: 7, 8, 7,21, 7,12, 7,09, 7,16, 7,14, 7,18, 7,11.
Hitunglah rata-rata, deviasi standar, dan koefisien variasi untuk nilai-nilai itu.
Jawab:
Tabel 1. Hasil perhitungan
Hasil (x) x - x (x – x)2
7.08 -0.05 0.0025
7.21 0.08 0.0064
7.12 -0.01 0.0001
7.09 -0.04 0.0016
7.16 0.03 0.0009
7.14 0.01 0.0001
7.07 -0.06 0.0036
7.18 0.05 0.0025
7.11 -002 0.0004
∑
=∑
=
Rata-rata ( x ) = 7,13
S = = ±
= =
Penyajian data yang diperoleh dari suatu eksperimen perlu memperhatikan
penggunaan angka berarti untuk memperkirakan ketidakpastian pada hasil akhir.
Sebagian besar ilmuwan menyatakan bahwa angka berarti adalah semua angka
pasti ditambah satu angka yang mengandung ketidakpastian. Misalnya dalam
menimbang benda di atas neraca analitik, angka 10,746 dapat dicatat dengan angka
terakhir menunjukkan perkiraan, dimana berat benda sebenarnya berada antara
angka 10,745 dan 10,747.
Adalah penting untuk menggunakan hanya angka-angka berarti untuk menyatakan
data analitik. Penggunaan terlalu banyak atau sedikit angka bermakna dapat
menyesatkan seseorrang terhadap ketepatan data pecoban. Jika volume buret
dicatat 1,234 ml misalnya, maka seharusnya dimengerti bahwa pembagian skala
buret adalah 0,01 ml interval dan bahwa desimal ke tiga telah diperkirakan dengan
pembacaan diantara pembagian skala. Volume yang sama yang terbaca pada 50-ml
buret biasa hanya dapat diperkirakan sampai desimal ke dua, karena pembagian
skalanya dalam interval 0,1 ml. Jadi pembacaan tidak boleh melebihi tiga angka,
misalnya 1,23 ml.
Dalam mata kuliah matematika telah dipelajari beberapa aturan tentang penulisan
angka berarti untuk penjumlahan, pengurangan, pembagian dan perkalian. Aturan
tersebut tentu dapat dipergunakan dalam menghitung hasil akhir perhitungan data
Soal:
1. Jelaskan apakah kesalahan-kesalahan di bawah ini termasuk tentu atau tak
tentu, dan apakah mempengaruhi pada ketelitian atau ketepatan pengukuran.
Jika kesalahan tentu, uraikan apakah termasuk jenis kesalahan metodik,
operatif, atau pun instrumen.
(a) anak timbangan analitik terkena korosi
(b) analis memercikan sejumlah larutan tanpa tahu pada waktu titrasi
(c) sampel mengambil uap air pada saat penimbangan
(d) pereaksi yang digunakan telah terkontaminasi
(e) buret telah terbaca salah satu kali
(f) seorang analis menggunakan bert ekivalen salah dalam perhitungannya
2. Analis A melaporkan ppersentse berikut dari besi dalam suatu contoh: 19.95,
19.90, 20.00, 19.88, dan 19.93. Untuk deret hasil ini hitung harga rata-rata,
median, standar deviasi, RSD, CV?
3. Analis B melaporkan persentase berikut dari besi dalam contoh yang sama p
soal nomor 2, dengan hasil sebagai berikut:19.90,20.04, 19.96, 19.94, 20.12, dan
19.80. Untuk deret hasil ini hitung harga rata-rata, median, standar deviasi,
RSD, CV?
4. Persentase besi sebenarnya dalam contoh19.85. (a) Hitung kesalahan asolut
dan relatif A adn B? Apa pendapat saudara dengan hasil pekerjaan ke dua analis
