ANALISIS KESALAHAN DALAM SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (SSA)

(1)

1 Analisis Kesalahan Dalam Spektrometri Serapan Atom Dyah Kumala Sari (010800215)

ANALISIS KESALAHAN DALAM

SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (SSA)

A. TUJUAN

1. Mengetahui kondisi optimum parameter operasi alat uji SSA milik STTN-BATAN dalam menganalisis unsur Fe.

2. Menentukan sensitivitas, limit deteksi, akurasi dan presisi alat uji SSA Solaar S Series.

B. DASAR TEORI

Suatu laboratorium perlu memiliki sertifikat penilaian hasil uji yang

dikeluarkan oleh Badan Standarisasi Nasional atau BSN. Hasil uji suatu

laboratorium dapat diakui kebenarannya jika laboratorium tersebut telah

memiliki sertifikat penelitian hasil uji atau telah terakreditasi. Ketelitian

hasil uji pada dasarnya didukung oleh sarana dan prasarana laboratorium

yang terkalibrasi dan metode penelitian yang digunakan (Supriyanto dan

Samin, 2005).

Sertifikat sistem mutu laboratorium mempunyai tujuan untuk

memberikan jaminan bahwa hasil uji yang dihasilkan mempunyai nilai

ketepatan dan ketelitian yang baik. Berdasarkan SNI-19-17025-2000 data

hasil uji dikatakan absah atau valid apabila data uji tersebut mempunyai

presisi dan akurasi yang baik, serta mampu telusur. Untuk memperoleh

keabsahan data hasil uji dengan metode nyala SSA, beberapa parameter

yang perlu mendapatkan perhatian adalah validasi alat uji, dan validasi

metode uji (Supriyanto dan Samin).

Mengingat Sekolah Tinggi teknologi Nuklir – Badan Tenaga Nuklir

(2)

(SSA) Solaar S Series, maka perlu dilakukan penentuan

kesalahan-kesalahan parameter analisis untuk menguji kebenaran pengukurannya.

 Jenis – jenis Kesalahan

1. Kesalahan Random

Kesalahan random terjadi apabila hasil yang berbeda diperoleh setiap kali pengukuran diulangi. Kesalahan random dapat dikurangi dengan mengambil rata-rata dari pembacaan rendah dan tinggi.

2. Kesalahan Sistematika

Kesalahan sistematika dapat ditimbulkan pada saat melakukan kalibrasi atau penggunaan metodenya yang salah. Kesalahan sistematika menyebabkan perbedaan yang mencolok antara nilai pengukuran dan nilai sebenarnya. Kesalahan sistematika ini dapat dihindari dengan memodifikasikan kondisi percobaan (Eckschlager, 1972).

 Optimasi Parameter Operasi

Parameter-parameter yang mempengaruhi ketelitian (presisi) dan sensitivitas antara lain bandpass, arus lampu, tinggi burner, aliran gas bakar,

tipe nyala, dan impact bead adjustment. Sensitivitas analisis dapat diubah dengan cara alternative dan mengatur impact bead adjustment. Beberapa gangguan yang menghasilkan penurunan sensitvitas dapat diatasi dengan penggunaan buffer yang tepat (Steve, 2001).

1. Sensitivitas

Unjuk kerja analisis SSA biasanya ditunjukkan dalam bentuk daftar parameter gabungan, yaitu sensitivitas dan limit deteksi. Dalam Spektrofotometer Serapan Atom, sensitivitas didefinisikan sebagai

konsentrasi unsur dalam ppm (g/mL atau mg/L), yang member

(3)

tertentu sangat berguna, karena dari hal tersebut kisaran konsentrasi

optimum unsur dapat dihitung (Steve, 2001).

Dalam hal optimasi pembacaan alat, keakuratan analisis dibutuhkan kisaran absorbansi 0,1 – 0,8 A. pada pembacaan absorbansi rendah, keakuratan pembacaan terbatas. Namun pada absorbansi tinggi, faktor

stary light (pembiasan cahaya) dapat menyebabkan penyimpangan yang besar dari hukum Beer. Sensitivitas dicek ulang dengan melakukan pembacaan absorbansi sekitar 0,1 (Steve, 2001).

2. Limit Deteksi

Limit deteksi merupakan fungsi statistik yang diambil dalam hitungan, sensitivitas, dan perbandingan sinyal gangguan pada kondisi blanko. Limit deteksi didefinisikan sebagai konsentrasi unsur dalam mg/L, yang memberikan pembacaan sebanding dengan 3 kali deviasi

standar dari serapan yang diukur pada kondisi blanko.

Dengan penggunaan fasilitas pelebaran skala dalam instrumen, sebuah sinyal kecil dapat diperbesar menjadi ukuran yang dapat terbaca. Limit deteksi merupakan pengukuran statistic konsentrasi. Efek ini akan terlihat meskipun instrumen mempunyai pengukur (meter) atau tampilan

digital (Steve, 2001).

3. Akurasi dan Presisi

Ketidakpastian hasil analisis suatu instrumen terkait langsung

dengan akurasi dan presisi. Akurasi adalah ketepatan suatu hasil pengukuran atau seberapa dekat suatu pengukuran yang dihasilkan dengan nilai yang sebenarnya.

Presisi (ketelitian) adalah pengukuran berulang kali yang memberi

(4)

Validator rangkaian hasil tiruan serupa dapat diperoleh dengan

pengukuran presisi atau satndar deviasi kelompok.

Keterangan :

a. Presisi dan akurasi tinggi

b. Presisi rendah, akurasi tinggi c. Presisi tinggi, akurasi rendah d. Presisi dan akurasi rendah

Presisi rendah dapat ditunjukkan dengan standar deviasi yang lebar

dan berkurangnya tingkat kepercayaan dalam keakuratan standar. Perhitungan presisi dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :

a. Nilai 𝑥 dari serangkaian hasil serupa yang terdiri dari “n” pengukuran dari setiap nilai 𝑥 .

𝑥 =Σ𝑥 𝑛

b. Standar Deviasi diberikan dengan rumus sebagai berikut :

𝛿𝑠 = Σ

(𝑥 − 𝑥 )2

𝑛 −1

(5)

𝑅𝑆𝐷 =𝛿𝑠

𝑥 × 100%

4. Rambatan Ralat

Dalam pengolahan data sering digunakan 2 standar deviasi sebagai

pengukuran presisi. Hal ini menunjukkan bahwa 95% dari hasil, akan menghasilkan nilai 𝑥 −2𝑠 atau 𝑥 + 2𝑠, artinya dari 20 hasil pengukuran,

hanya satu yang berada di luar keadaan presisi. Pengolahan data seperti itu sering disebut dengan tingkat kepercayaan 95% (Steve, 2001).

Nilai presisi mengacu pada sejumlah angka signifikan yang digunakan dan sebaran bacaan berulang pada alat ukur. Nilai akurat atau

akurasi mengacu pada dekatnya nilai pendekatan yang dihasilkan dengan nilai acuan atau nilai eksak. Dari keadaan akurat dan presisi ini, akan muncul kesalahan atau yang biasa disebut error (Basuki dan Ramadijanti, 2005).

5. Quality Assurance dan Quality Control

Quality Assurance (QA) dan Quality Control (QC) sangat penting dalam rangkaian prinsip operasi selama pengumpulan sampel dan anlisis yang menghasilkan data. Hal ini dikenal sebagai jaminan mutu dan

memungkinkan analisis memiliki tingkat keakuratan tinggi yang meyakinkan. Pengendalian kualitas dan penilaian kualitas merupakan aspek penting dari jaminan mutu (Steve, 2001).

Pengalaman dari para analisis menunjukkan bahwa cara yang paling

efektif untuk mencapai program keandalan dan kesesuaian pada data pengukuran adalah dengan Program Jaminan mutu dan hasil pengujian yang absah. Oleh sebab itu, proses pengukuran harus didesain untuk dijalankan dengan kendali statistik (Louhenapessy, 1996).

(6)

digunakan, dan CRM (Certificated Standard Material) memungkinkan

sebagai standar kontrol laboratorium (Steve, 2001).

C. ALAT DAN BAHAN  Alat yang digunakan :

1. Unit Spektrometri Serapan Atom (SSA) 2. Neraca analitik

3. Labu takar 4. Pipet tetes 5. Pipet gondok

6. Bulbpet 7. Buret 8. Statif

9. Gelas beker

10.Kertas timbang 11.Sendok sungu 12.Botol plastik

 Bahan yang digunakan :

1. Aquadest

2. (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O

D. LANGKAH KERJA

1. Dibuat larutan standar Fe 1000 ppm sebanyak 100 ml dengan cara menimbang (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O sebanyak 0,7006 gram, kemudian

dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml dan dilarutkan dengan aquades serta ditandabataskan.

(7)

3. Larutan standar Fe 100 ppm yang telah dibuat sebelumnya kemudian

diencerkan kembali sehingga diperoleh 8 variasi konsentrasi larutan, yaitu 2 ppm, 4 ppm, 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm, 50 ppm, dan 60 ppm. Masing-masing larutan dibuat sebanyak 50 ml. Larutan ini digunakan untuk membuat kurva kalibrasi.

4. Unit AAS diaktifkan kemudian dilakukan pengukuran absorbansi blanko dengan 3 kali penyedotan.

5. Langkah (4) diulangi untuk 8 variasi larutan standar yang ada pada langkah (3).

6. Data yang diperoleh disimpan sesuai dengan nama kelompok.

7. Dicatat ketelitian masing-masing alat yang digunakan.

E. DATA PERCOBAAN

 Pembuatan Larutan Standar

 Massa (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O = 0,7006 gram

 Konsentrasi larutan awal = 1000 ppm

 Volume awal = 250 ml

 Tabel 1. Pengenceran Larutan Standar 1000 ppm

Konsentrasi

 Tabel 2. Pengenceran Larutan Standar 100 ppm

(8)

8 Analisis Kesalahan Dalam Spektrometri Serapan Atom

Background correction = D2

Measurements time = 4 secs  Flame Parameters

Flame Type = Air – C2H2

Fule Flow = 0,9 L/min Burner Height = 3 mm

 Tabel 3. Pengukuran Absorbansi Blanko

Konsentrasi Larutan

 Tabel 4. Pengukuran Absorbansi Larutan Standar

No. Konsentrasi Larutan

 Tabel 5. Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Pembanding (Fe)

(9)

(ppm) 1 2 3

10 0.097 0.095 0.095 0.096

 Tabel 6. Nilai Koreksi atau Ralat (R) Alat yang Digunakan

No. Nama Alat Volume (ml) Koreksi atau R

∴Untuk membuat larutan standar Fe 1000 ppm sebanyak 200 ml dibutuhkan (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O sebanyak 0,70025 gram, kemudian dilarutkan dan

ditandabataskan hingga 100 ml.

(10)

Tabel 7. Penentuan Standar Deviasi Blanko

No. Absorbansi

Limit deteksi atau S menunjukkan absorbansi minimum yang dapat dideteksi oleh alat SSA. Maka absorbansi minimum yang dapat dideteksi

oleh SSA dalam percobaan ini adalah sebesar 0,0021.

Pembuatan Kurva Kalibrasi

Tabel 8. Penentuan Kurva Kalibrasi

No. Konsentrasi Larutan Fe (ppm) Ā

(11)

Grafik Hubungan Antara Konsentrasi (ppm) dengan Absorbansi (A)

Dari grafik tersebut diperoleh persamaan garisnya adalah :

y = 0,008x + 0,016 dengan R2 = 0,986 atau R = 0,993 dimana :

x : konsentrasi larutan (ppm)

y : absorbansi (A)

3. Penentuan Sensitivitas ()  Sensitivitas ()

Dari grafik hubungan antara Konsentrasi (ppm) dengan Absorbansi (A), dapat diketahui bahwa y = 0,008x + 0,016

y = 0.008x + 0.016

(12)

Maka ;

Slope atau gradient (m) = 0,008

Standar deviasi blanko (𝛿_𝑠) = 0,0007 Jadi ;

 = 𝑚 𝛿𝑠

 = 0,008 0,0007

= 11,428

Sensitivitas () untuk absorbansi (A) = 0,0044

Dari persamaan garis pada kurva kalibrasi diperoleh :

Range Kerja SSA

Dari hasil perhitungan sebelumnya, dapat diketahui bahwa SSA bekerja optimal pada range kerja (Absorbansi) antara 0,0021 sampai dengan 0,501.

4. Penentuan Akurasi Alat

Dari data pada Tabel 5. Pengukuran Absorbansi Larutan Standar Pembanding

(Fe), dengan Cp = 10 ppm.

Konsentrasi Larutan (ppm)

Absorbansi (A)

Ā

1 2 3

10 0.097 0.095 0.095 0.096

𝑦 = 0,0044  𝑦= 0,008𝑥+ 0,016

𝑥 = 𝑦 −0,016 0.008

𝑥 = 0,0044−0,016 0.008

(13)

_Ā = 0,096

Dari persamaan garis pada kurva kalibrasi diperoleh :

Dari perhitungan tersebut diketahui konsentrasi hasil perhitungan (Cs)

adalah sebesar 10 ppm.

Jadi, ketidak akuratan (error) adalah :

∴ Dari hasil perhitungan diketahui bahwa error ≤ 1 %, maka SSA dapat dikatakan akurat.

5. Penentuan Presisi Alat (RSD)

Tabel 11. Pengukuran Absorbansi pada Larutan Standar Fe 2 ppm.

Konsentrasi Larutan (ppm)

Absorbansi (A)

Ā

1 2 3

2 0.022 0.022 0.023 0.022

Tabel 12. Penentuan Standar Deviasi (𝛿_𝑐) 𝑦 = 0,096  𝑦 = 0,008𝑥 + 0,016

𝑥 = 𝑦 −0,016 0.008

𝑥 = 0,096−0,016 0.008

𝑥 = 10 𝑝𝑝𝑚

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝐶𝑠 − 𝐶𝑝

𝐶𝑝 × 100%

= 10−10

10 × 100%

= 0 %

𝐾𝑒𝑎𝑘𝑢𝑟𝑎𝑡𝑎𝑛 = 100%−0%

(14)

Tabel 13. Hasil Penentuan RSD pada Larutan Standar Fe

No.

(15)

digunakan sangat presisi. Sedangkan untuk data larutan standar no. 2

nilai RSD ≥ 5%, maka dapat dikatakan SSA tidak presisi untuk

pengukuran larutan standar no. 2.

6. Penentuan Rambatan Ralat (RR)

Dari data pada Tabel 5. Nilai Ralat Koreksi atau Ralat (R) Alat yang digunakan, maka jika dibuat ke dalam prosentase menjadi :

Tabel 14. Perhitungan 𝑅_% pada Alat yang Digunakan

No. Nama Alat Volume (ml) R (ml) 𝑅_%(%) 𝑅_% 2 = %2

1 Pipet Gondok 25 0,03 0,12 0,0144

2 Buret 25 0,05 0,2 0,04

3 Labu takar

50 0,06 0,12 0,0144

100 0,1 0,1 0,01

250 0,15 0,06 0,0036

Jumlah (Σ) 0,0824



∴ Jadi, besarnya nilai Rambatan Ralat (RR) dari alat-alat yang digunakan adalah sebesar 0,287%.

G. PEMBAHASAN

Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum operasi uji alat Spektrometri Serapan Atom atau SSA milik STTN-BATAN dalam menganalisis unsure Fe serta menentukan sensitivitas, limit deteksi, akurasi, dan presisi alat uji SSA Solaar S Series. Inti dari praktikum ini adalah untuk

𝑅% =

𝑅

𝑉× 100%

𝑅𝑅 = Σ 𝑅_% 2

= 0,0824 %2

(16)

melakukan pengujian kelayakan alat SSA milik STTN-BATAN pada analisis

suatu unsur logam, khususnya logam Fe.

Pada pelaksanaannya, digunakan larutan standar Fe dengan konsentrasi awal 1000 ppm sebanyak 100 ml yang dibuat dari padatan (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O

dengan cara menimbang padatan (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O sebanyak 0,7006 gram

lalu melarutkannya dengan aquades sebanyak 100 ml di dalam labu takar. Akan tetapi, dalam praktikum ini larutan standar Fe yang telah dibuat dengan konsentrasi 1000 ppm perlu diencerkan terlebih dahulu menjadi 100 ppm sebelum digunakan. Kemudian dari larutan standar Fe 100 ppm ini diencerkan menjadi seri larutan standar Fe yang selanjutnya digunakan untuk menentukan kurva

kalibrasi.

Pertama adalah penentuan limit deteksi alat SSA milik STTN-BATAN. Limit deteksi didefinisikan sebagai jumlah terkecil pengukuran yang masih terdeteksi oleh alat. Limit deteksi sama dengan sinyal yang dihasilkan oleh 3 kali

standar deviasi blanko atau latar dari suatu sinyal. Dari hasil perhitungan diperoleh limit deteksi alat adalah sebesar 0,0021. Artinya, alat SSA memiliki batas pengukuran absorbansi terkecil sebesar 0,0021 dan untuk absorbansi di bawah nilai tersebut tidak dapat terdeteksi oleh alat. Limit deteksi ini merupakan batasan pengukuran terendah dari alat. Sedangkan untuk mengetahui batasan

pengukuran tertinggi dapat diketahui dengan membuat kurva kalibrasi. Dari kurva kalibrasi tersebut diperoleh persamaan y = 0,008x + 0,016 dengan R = 0,993. Nilai R menunjukkan linieritas data yang diperoleh. Nilai R semakin mendekati 1, maka data tersebut akan semakin linier. Daerah yang linier ini menunjukkan

daerah kerja atau range kerja. Dari hasil percobaan diperoleh range kerja SSA adalah pada absorbansi antara 0,0021 sampai dengan 0,501 dengan batasan pengukuran absorbansi tertinggi adalah sebesar 0,501 untuk konsentrasi larutan standar Fe 60 ppm.

(17)

sebagai konsentrasi unsur dalam larutan air yang dinyatakan dalam ppm yang

memberi absorbansi sebesar 0,0044 sebanding dengan penyerapan 1% radiasi yang diteruskan sehingga untuk membuktikannya dilakukan perhitungan untuk mencari besarnya konsentrasi untuk nilai absorbansi tersebut. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa besarnya konsentrasi untuk absorbansi 0,0044

adalah sebesar -1,45 ppm. Tanda minus (-) menunjukkan bahwa untuk absorban sebesar 0,0044 tidak terdeteksi oleh alat.

Setelah sensitivitas diketahui, kemudian penentuan akurasi alat. Dalam penentuannya digunakan larutan standar Fe 10 ppm sebagai pembanding. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa besarnya konsentrasi dalam praktek dengan

konsentrasi hasil perhitungan memiliki nilai yang sama, yaitu 10 ppm. Dari hasil tersebut kemudian dapat diketahui bahwa besarnya error atau ketidakakuratan alat adalah 0% dan keakuratannya sebesar 100%. Hal tersebut menunjukkan bahwa alat SSA yang digunakan sangat akurat.

Berikutnya adalah penentuan presisi alat. Presisi diartikan sebagai kedapatulangan dari sejumlah tertentu hasil pengukuran. Kepresisian hasil pengukuran dapat dilihat dari besarnya nilai deviasi standar relatif atau RSD yang dinyatakan dalam prosentase (%). Suatu hasil pengukuran dikatakan presisi

apabila besarnya nilai RSD  5%. Dari hasil percobaan diketahui bahwa nilai

RSD pada pengukuran absorbansi larutan standar 2, 10, 20, 30, 40, 50, dan 60

ppm adalah  5% sehingga hasil pengukuran tersebut sangat presisi. Sedangkan

untuk pengukuran larutan standar 4 ppm memiliki nilai RSD  5%, yakni

70,78%. Karena nilai RSD  5%, maka hasil pengukuran pada larutan standar 4

ppm tidak presisi.

Terakhir adalah pengukuran rambatan ralat (RR) dari alat-alat yang

(18)

akan tetapi untuk praktikum selanjutnya akan lebih baik lagi apabila dilakukan

pemilihan alat gelas dengan nilai ralat yang sekecil-kecilnya sebelum digunakan untuk melakukan suatu analisa yang membutuhkan ketelitian yang sangat tinggi. Hal tersebut dikarenakan besarnya rambatan ralat akan mempengaruhi keakuratan dan kepresisian alat SSA yang digunakan.

H. KESIMPULAN

1. SSA di Laboratorium Instrumentasi Kimia STTN-BATAN bekerja optimal pada range kerja (absorbansi) antara 0,0021 sampai sengan 0,501.

2. Limit deteksi SSA di Laboratorium Instrumentasi Kimia STTN-BATAN

adalah sebesar 0,0021.

3. Sensitivitas alat SSA di Laboratorium Instrumentasi Kimia STTN-BATAN adalah sebesar 11,428.

4. Ketidakakuratan (error) alat SSA di Laboratorium Instrumentasi Kimia STTN-BATAN adalah 0% dan keakuratannya sebesar 100%.

5. Keseluruhan hasil pengukuran absorbansi larutan standar sangat presisi, kecuali pada larutan standar dengan konsentrasi 4 ppm.

6. Besarnya rambatan ralat dari alat-alat yang digunakan adalah sebesar 0,287%.

I. DAFTAR PUSTAKA

Christina P, Maria. 2006. Instrumentasi Kimia I. Yogyakarta : STTN-BATAN. Christina P, Maria. 2006. Petunjuk Praktikum Instrumentasi Kimia “Analisis

Kesalahan Dalam Spektrometri Serapan Atom”. Yogyakarta : STTN-BATAN.

(19)

Yogyakarta, 14 Januari 2009 Praktikan,

Dyah Kumala Sari Asisten,