DTA
DTA (Differential Thermal Analysis)
(Differential Thermal Analysis) dan DSC
dan DSC (Differential
(Differential
Scanning Calorimetry)
Scanning Calorimetry)
DTA
DTA (Differential Thermal Analysis)
(Differential Thermal Analysis)
DTADTA (Differential Thermal Analysis)(Differential Thermal Analysis)
Analisa termal diferensial adalah suatu teknik pembandingan suhu dari sampel Analisa termal diferensial adalah suatu teknik pembandingan suhu dari sampel dengan material referen inert dimana temperatur tersebut harus terprogram (temperatur dengan material referen inert dimana temperatur tersebut harus terprogram (temperatur berbanding
berbanding lurus lurus dengan dengan waktu). waktu). Hal Hal ini ini disebabkan disebabkan karena karena perubahan perubahan temperatur temperatur bisabisa mempengaruhi perubahan fisika sampel seperti perubahan fasa dan perubahan kimia yang mempengaruhi perubahan fisika sampel seperti perubahan fasa dan perubahan kimia yang terjadi pada material referen tersebut seperti perubahan entalpi dan perubahan suhu dari terjadi pada material referen tersebut seperti perubahan entalpi dan perubahan suhu dari material tersebut. Suhu sampel dan referen akan sama apabila tidak terjadi perubahan, material tersebut. Suhu sampel dan referen akan sama apabila tidak terjadi perubahan, namun pada
namun pada saat terjadinya beberapa saat terjadinya beberapa peristiwa termal seperti pelelehan, peristiwa termal seperti pelelehan, dekomposisi dekomposisi atauatau perubahan s
perubahan struktur truktur kristal kristal pada pada sampel, sampel, suhu suhu dari dari sampel sampel dapat dapat berada berada di di bawah (bawah (apabilaapabila perubahannya bersifat endotermik atau menyerap kalor) ataupun diatas
perubahannya bersifat endotermik atau menyerap kalor) ataupun diatas (apabila perubahan(apabila perubahan bersifat eksotermik atau melepaskan kalor) suhu referen.
bersifat eksotermik atau melepaskan kalor) suhu referen.
Gambar 1: Alat DTA
Gambar 1: Alat DTA (Differential Thermal Analysis)(Differential Thermal Analysis)
DTA sering digunakan dalam bidang lempung, keramik, mineral, telahan DTA sering digunakan dalam bidang lempung, keramik, mineral, telahan perubahan
perubahan lempung, lempung, telahan telahan kestabilan kestabilan termal termal suatu suatu senyawa, senyawa, identifikasi identifikasi senyawa senyawa barubaru hasil pemanasan, telahan reaksi fase padat, trnsformasi fase, kinetika reaksi, telahan hasil pemanasan, telahan reaksi fase padat, trnsformasi fase, kinetika reaksi, telahan degradasi padat, transformasi fase, kinetika reaksi, telaha degradasi termal dan oksidatif. degradasi padat, transformasi fase, kinetika reaksi, telaha degradasi termal dan oksidatif.
Gambar 2. Metode DTA. Pada Gambar (a) sampel mengalami pemanasan pada Gambar 2. Metode DTA. Pada Gambar (a) sampel mengalami pemanasan pada laju konstan dan suhunya. Grafik (b) hasil dari set-up
laju konstan dan suhunya. Grafik (b) hasil dari set-up yang diperlihatkan pada (a) danyang diperlihatkan pada (a) dan grafik (d), jejak DTA yang umum, hasil dari pengaturan yang diperlihatkan pada (c). Pada grafik (d), jejak DTA yang umum, hasil dari pengaturan yang diperlihatkan pada (c). Pada
Gambar 2 (c) diperlihatkan
Gambar 2 (c) diperlihatkan pengaturan yang dugunakan pada DTA.pengaturan yang dugunakan pada DTA.
Instrumentasi DTAInstrumentasi DTA
Instrumen DTA komersial dapat digunakan pada range s
Instrumen DTA komersial dapat digunakan pada range s uhu -190 sampai 1600uhu -190 sampai 160000C.C. Ukuran sampel biasanya kecil, beberapa miligram, sehingga mengurangi pemunculan Ukuran sampel biasanya kecil, beberapa miligram, sehingga mengurangi pemunculan masalah akibat gradien termal dalam sampel yang dapat mengurangi sensitivitas dan masalah akibat gradien termal dalam sampel yang dapat mengurangi sensitivitas dan akurasi. Laju pemanasan dan pendinginan biasanya berada pada range 1 sampai 50 akurasi. Laju pemanasan dan pendinginan biasanya berada pada range 1 sampai 5000C C // menit. Pada penggu
menit. Pada penggunaan laju yang lebih lambat, sensitivitas akan berkurang karena ΔTnaan laju yang lebih lambat, sensitivitas akan berkurang karena ΔT bagi
bagi peristiwa peristiwa termal termal tertentu tertentu akan akan menurun menurun dengan dengan menurunnya menurunnya laju laju pemanasan. pemanasan. SelSel DTA biasanya didisain untuk memaksimumkan sensitivitasnya terhadap perubahan termal, DTA biasanya didisain untuk memaksimumkan sensitivitasnya terhadap perubahan termal, namun hal ini sering berakibat pada kehilangan respon kalorimetrik; sehingga tinggi namun hal ini sering berakibat pada kehilangan respon kalorimetrik; sehingga tinggi puncak
puncak hanya hanya berhubungan berhubungan dengan dengan besar besar perubahan perubahan entalpi entalpi secara secara kualitatif kualitatif saja.saja. Dimungkinkan untuk mengkalibrasi peralatan DTA sehingga harga entalpi yang Dimungkinkan untuk mengkalibrasi peralatan DTA sehingga harga entalpi yang kuantitatif dapat diperoleh, namun kalibrasi ini cukup rumit.
kuantitatif dapat diperoleh, namun kalibrasi ini cukup rumit.
Gambar 3: Rangkaian Instrumen DTA (
Komponen peralatan utama DTA terdiri atas pemegang sampel, tungku yang Komponen peralatan utama DTA terdiri atas pemegang sampel, tungku yang dilengkapi dengan termokopel, sistem pengendali aliran, sistem
dilengkapi dengan termokopel, sistem pengendali aliran, sistem penguat sinyal, pengendalipenguat sinyal, pengendali program tenaga t
program tenaga tungku dan perekam. ungku dan perekam. Untuk memperoleh data Untuk memperoleh data DTA (DTA ( Differential Thermal Differential Thermal Analysis
Analysis), mula-mula kedalam tabung yang berisi sampel (diameter 2mm, kapasitas 0,1-10), mula-mula kedalam tabung yang berisi sampel (diameter 2mm, kapasitas 0,1-10 mg sampel) dimasukan termokopel yang sangat tipis. Hal yang sama juga dilakukan mg sampel) dimasukan termokopel yang sangat tipis. Hal yang sama juga dilakukan terhadap tabung yang berisi pembanding seperti alumina, pasir kuarsa ataupun dibiarkan terhadap tabung yang berisi pembanding seperti alumina, pasir kuarsa ataupun dibiarkan kosong. Pada metode dinamik, kedua tabung diletakkan bersisian pada blok tempat kosong. Pada metode dinamik, kedua tabung diletakkan bersisian pada blok tempat sampel, kemudia dipanaskan atau didinginkan dengan laju yang seragam. Agar sampel, kemudia dipanaskan atau didinginkan dengan laju yang seragam. Agar mmeperoleh hasil yang reprodusibel semua langkahnya sebaiknya mengikuti tata cara mmeperoleh hasil yang reprodusibel semua langkahnya sebaiknya mengikuti tata cara standar. Pertama materi sampel harus (100 mesh). Hasil pengaluran antara ∆T sebagai standar. Pertama materi sampel harus (100 mesh). Hasil pengaluran antara ∆T sebagai fungsi T merupakan indikasi perolehan ataupun kehilangan energy dari sampel yang fungsi T merupakan indikasi perolehan ataupun kehilangan energy dari sampel yang diteliti.
diteliti.
Contoh Aplikasi DTA (Contoh Aplikasi DTA ( Differential Thermal Analysis Differential Thermal Analysis)) 1.
1. Hysteresis Pembentukan GelasHysteresis Pembentukan Gelas
Sekuen skematik DTA yang mengilustrasikan perubahan reversibel dan Sekuen skematik DTA yang mengilustrasikan perubahan reversibel dan irreversibel diperlihatkan pada Gambar 3. Dimulai dengan material terhidrasi, irreversibel diperlihatkan pada Gambar 3. Dimulai dengan material terhidrasi, dehidrasi menjadi proses pertama yang terjadi pada pemanasan dan ditunjukkan oleh dehidrasi menjadi proses pertama yang terjadi pada pemanasan dan ditunjukkan oleh suatu endoterm. Material terdehidrasi mengalami transisi polimorfik, yang juga suatu endoterm. Material terdehidrasi mengalami transisi polimorfik, yang juga endoterm, pada suhu yang lebih tinggi. Akhirnya, sampel meleleh, memberikan endoterm, pada suhu yang lebih tinggi. Akhirnya, sampel meleleh, memberikan endoterm ketiga. Pada pendinginan, lelehan mengkristal, seperti yang ditunjukkan endoterm ketiga. Pada pendinginan, lelehan mengkristal, seperti yang ditunjukkan pada
pada puncak puncak eksotermik, eksotermik, dan dan perubahan perubahan polimorfik polimorfik juga juga berlangsung, berlangsung, secarasecara eksotermal, namun rehidrasi tidak terjadi. Diagram memperlihatkan dua proses eksotermal, namun rehidrasi tidak terjadi. Diagram memperlihatkan dua proses reversibel dan satu proses irreversibel. Harus menjadi catatan penting bahwa, bagi reversibel dan satu proses irreversibel. Harus menjadi catatan penting bahwa, bagi proses
proses sejenis sejenis ini, ini, bila bila pada pada pemanasan pemanasan adalah adalah endotermik, endotermik, maka maka pada pada prosesproses kebalikannya, yaitu pendinginan, haruslah eksotermik.
kebalikannya, yaitu pendinginan, haruslah eksotermik.
Gambar 4: Skema Perubahan Reversibel dan Irreversibel Gambar 4: Skema Perubahan Reversibel dan Irreversibel
Gambar 5: Skema Kurva DTA memperlihatkan pelelehan kristal akibat Gambar 5: Skema Kurva DTA memperlihatkan pelelehan kristal akibat pemanasan dan hysteresis yang besar pada pendingin
pemanasan dan hysteresis yang besar pada pendinginan, yang menghasilkanan, yang menghasilkan pembentukan gelas.
pembentukan gelas.
Pada studi proses-proses reversibel, yang diobservasi saat pemanasan dan Pada studi proses-proses reversibel, yang diobservasi saat pemanasan dan pendinginan
pendinginan sampel, sampel, sangat sangat umum umum untuk untuk mengamati mengamati hysteresis; hysteresis; misalnya, misalnya, eksotermeksoterm yang tampak pada pendinginan dapat berbeda posisi sehingga muncul pada suhu lebih yang tampak pada pendinginan dapat berbeda posisi sehingga muncul pada suhu lebih rendah dari endoterm yang berhubungan yang muncul pada pemanasan. Idealnya, rendah dari endoterm yang berhubungan yang muncul pada pemanasan. Idealnya, kedua proses ini seharusnya muncul pada suhu yang sama namun hysteresis berkisar kedua proses ini seharusnya muncul pada suhu yang sama namun hysteresis berkisar antara beberapa derajat hingga beberapa ratus derajat, umum terjadi. Perubahan antara beberapa derajat hingga beberapa ratus derajat, umum terjadi. Perubahan reversibel yang ditunjukkan pada Gambar 4 memperlihatkan hysteresis yang rendah reversibel yang ditunjukkan pada Gambar 4 memperlihatkan hysteresis yang rendah namun teramati dengan jelas.
namun teramati dengan jelas.
Hysteresis tidak saja bergantung pada sifat material dan perubahan struktur Hysteresis tidak saja bergantung pada sifat material dan perubahan struktur yang terlibat (transisi sulit yang melibatkan pemutusan ikatan kuat berpotensi untuk yang terlibat (transisi sulit yang melibatkan pemutusan ikatan kuat berpotensi untuk menghasilkan banyak hysteresis), tetapi juga bergantung pada kondisi-kondisi menghasilkan banyak hysteresis), tetapi juga bergantung pada kondisi-kondisi eksperimen, seperti laju pemanasan dan pendinginan. Hysteresis terjadi khususnya eksperimen, seperti laju pemanasan dan pendinginan. Hysteresis terjadi khususnya pada
pada pendinginan pendinginan dengan dengan laju laju relatif relatif cepat; cepat; di di beberapa beberapa kasus, kasus, apabila apabila lajulaju pendinginan cukup cep
pendinginan cukup cepat, perubahan at, perubahan dapat dapat tiadakan sepenuhnya. tiadakan sepenuhnya. Perubahan ini Perubahan ini dapatdapat secara efektif dikategorikan irreversibel pada kondisi eksperimen tertentu. Sebagai secara efektif dikategorikan irreversibel pada kondisi eksperimen tertentu. Sebagai contohnya, adalah pembentukan gelas, peristiwa yang amat penting pada industri, contohnya, adalah pembentukan gelas, peristiwa yang amat penting pada industri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Berawal dari senyawa kristalin, silika, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Berawal dari senyawa kristalin, silika, sebuah endoterm muncul saat senyawa meleleh. Pada pendinginan, cairan tidak sebuah endoterm muncul saat senyawa meleleh. Pada pendinginan, cairan tidak mengalami rekristalisasi namun menjadi supercooled; seiring dengan menurunnya mengalami rekristalisasi namun menjadi supercooled; seiring dengan menurunnya suhu maka viskositas cairan supercooled meningkat sampai akhirnya menjadi gelas. suhu maka viskositas cairan supercooled meningkat sampai akhirnya menjadi gelas. Artinya, kristalisasi telah sepenuhnya dihilangkan; dengan kata lain, hysteresis yang Artinya, kristalisasi telah sepenuhnya dihilangkan; dengan kata lain, hysteresis yang terjadi sangat besar sehingga kristalisasi tidak berlangsung. Pada kasus SiO2, cairan terjadi sangat besar sehingga kristalisasi tidak berlangsung. Pada kasus SiO2, cairan
sangat viscous bahkan di atas titik lelehnya ~ 1700
sangat viscous bahkan di atas titik lelehnya ~ 170000C, kristalisasi sangat lambat,C, kristalisasi sangat lambat, bahkan pada laju pendinginan
bahkan pada laju pendinginan kecil.kecil. 2.
2. Transisi Fasa Polimorfik Transisi Fasa Polimorfik
Studi mengenai transisi studi mengenai transisi fasa polimorfik dapat Studi mengenai transisi studi mengenai transisi fasa polimorfik dapat dilakukan dengan mudah dan akurat menggunakan DTA; karena banyak sifat-sifat dilakukan dengan mudah dan akurat menggunakan DTA; karena banyak sifat-sifat fisik dan kimia dari sampel tertentu yang dapat dimodifikasi dan berubah sama sekali fisik dan kimia dari sampel tertentu yang dapat dimodifikasi dan berubah sama sekali sebagai konsekuensi dari suatu transisi fasa. Apabila dibandingkan dengan pencarian sebagai konsekuensi dari suatu transisi fasa. Apabila dibandingkan dengan pencarian dan preparasi material baru, maka akan lebih baik untuk memodifikasi sifat-sifat dari dan preparasi material baru, maka akan lebih baik untuk memodifikasi sifat-sifat dari material yang telah ada melalui pembentukan larutan-larutan padat dengan material yang telah ada melalui pembentukan larutan-larutan padat dengan penambahan aditif tertentu. Suhu transisi
penambahan aditif tertentu. Suhu transisi fasa sering sangat bervariasi fasa sering sangat bervariasi pada komposisipada komposisi larutan padat sehingga DTA dapat menjadi monitor yang sensitif bagi sifat dan larutan padat sehingga DTA dapat menjadi monitor yang sensitif bagi sifat dan komposisi material. Contohnya adalah:
komposisi material. Contohnya adalah: a.
a. Feroelektrik BaTiO3 memiliki suhu Curie ~120Feroelektrik BaTiO3 memiliki suhu Curie ~120 00C diperoleh melalui DTA;C diperoleh melalui DTA; substitusi ion-ion lain sebagi pengganti Ba
substitusi ion-ion lain sebagi pengganti Ba2+2+ atau Tiatau Ti4+4+ menghasilkan suhumenghasilkan suhu Curie yang bervariasi.
Curie yang bervariasi. b.
b. Pada refraktori, transisi kristobalit kuarsaPada refraktori, transisi kristobalit kuarsa atau kuarsaatau kuarsa memilikimemiliki efek yang besar pada refraktori silika karena perubahan volume yang efek yang besar pada refraktori silika karena perubahan volume yang diakibatkan oleh transisi ini akan menurunkan kekuatan mekaniknya. Transisi diakibatkan oleh transisi ini akan menurunkan kekuatan mekaniknya. Transisi ini, yang diupayakan untuk dihindari, dapat dimonitor menggunakan DTA. ini, yang diupayakan untuk dihindari, dapat dimonitor menggunakan DTA. 3.
3. Penentuan Diagram FasaPenentuan Diagram Fasa
DTA merupakan metode yang memadai pada penentuan diagram fasa, DTA merupakan metode yang memadai pada penentuan diagram fasa, terutama apabila digabungkan dengan teknik lain, seperti XRD untuk identifikasi fasa terutama apabila digabungkan dengan teknik lain, seperti XRD untuk identifikasi fasa kristalin yang muncul. Kegunaannya diilustrasikan pada Gambar 5(b) bagi dua kristalin yang muncul. Kegunaannya diilustrasikan pada Gambar 5(b) bagi dua komposisi sistem eutektik biner sederhana pada Gambar 5 (a). Pada komposisi komposisi sistem eutektik biner sederhana pada Gambar 5 (a). Pada komposisi pemanansan
pemanansan A, A, pelelehan pelelehan mulai mulai terjadi terjadi pada pada suhu suhu eutektik, eutektik, T2, T2, dan dan menghasilkanmenghasilkan puncak endotermik. Namun, puncak ini disuperposisi oleh puncak endotermik l
puncak endotermik. Namun, puncak ini disuperposisi oleh puncak endotermik l ainnyaainnya yang lebih luas dan berakhir pada suhu sekitar T1, hal ini diakibatkan pelelehan yang yang lebih luas dan berakhir pada suhu sekitar T1, hal ini diakibatkan pelelehan yang kontinyu yang muncul pada range suhu T2 hingga T1. Pada komposisi ini, penentuan kontinyu yang muncul pada range suhu T2 hingga T1. Pada komposisi ini, penentuan suhu fasa padat, T2, dan fasa cair, T1 dapat dilakukan. Komposisi B menunjukkan suhu fasa padat, T2, dan fasa cair, T1 dapat dilakukan. Komposisi B menunjukkan komposisi eutektik. Pada pemanasan, komposisi ini bertransformasi seluruhnya ke komposisi eutektik. Pada pemanasan, komposisi ini bertransformasi seluruhnya ke fasa cair pada suhu eutektik, T2, dan pada kurva DTA dihasilkan puncak endoterm fasa cair pada suhu eutektik, T2, dan pada kurva DTA dihasilkan puncak endoterm yang tunggal, dan besar pada T2.
Gambar 6: Penggunaan DTA pada penentuan diagram fasa (a) sistem eutektik Gambar 6: Penggunaan DTA pada penentuan diagram fasa (a) sistem eutektik
biner sederhana; (b) Skema jejak DTA untuk d
biner sederhana; (b) Skema jejak DTA untuk dua komposisi, A dan B, padaua komposisi, A dan B, pada pemanasan.
pemanasan.
Apabila digunakan berbagai komposisi campuran antara X dan Y pada analisis Apabila digunakan berbagai komposisi campuran antara X dan Y pada analisis DTA, maka keseluruhannya akan memberikan puncak endoterm pada T2, dengan DTA, maka keseluruhannya akan memberikan puncak endoterm pada T2, dengan intensitas puncak tergantung dari tingkat pelelehan yang terjadi pada T2, dan intensitas puncak tergantung dari tingkat pelelehan yang terjadi pada T2, dan kedekatan komposisi sampel ke komposisi eutektik, B. Selain itu, semua komposisi, kedekatan komposisi sampel ke komposisi eutektik, B. Selain itu, semua komposisi, yang jauh dari komposisi B, akan memberikan puncak endoterm lain yang luas pada yang jauh dari komposisi B, akan memberikan puncak endoterm lain yang luas pada suhu tertentu di atas T2; hal ini disebabkan pelelehan panjang yang terjadi pada suhu tertentu di atas T2; hal ini disebabkan pelelehan panjang yang terjadi pada daerah campuran fasa cair ( X + liq. dan Y+liq.). suhu terjadinya puncak ini akan daerah campuran fasa cair ( X + liq. dan Y+liq.). suhu terjadinya puncak ini akan bervariasi dengan variasi dari komposisi.
bervariasi dengan variasi dari komposisi.
Kualitas dari baseline yang diperoleh dari trace DTA merupakan faktor yang Kualitas dari baseline yang diperoleh dari trace DTA merupakan faktor yang cukup penting. Idealnya, baseline adalah garis horizontal, seperti yang diperlihatkan cukup penting. Idealnya, baseline adalah garis horizontal, seperti yang diperlihatkan pada
pada Gambar Gambar 2, 2, namun namun keadaan keadaan ini ini sulit sulit dicapai dicapai pada pada sistem sistem yang yang sesungguhnya.sesungguhnya. Baseline yang diperoleh seringkali memiliki kemiringan, dapat ke atas maupun ke Baseline yang diperoleh seringkali memiliki kemiringan, dapat ke atas maupun ke bawah,
bawah, dan dan dapat dapat pula pula berubah berubah seiring seiring dengan dengan perubahan perubahan suhu; suhu; selain selain itu itu baselinebaseline juga
juga dapat dapat berbeda berbeda di di tiap-tiap tiap-tiap sisi sisi dari dari puncak, puncak, terlebih terlebih lagi lagi bila bila pucak pucak tersebuttersebut merepresentasikan suatu peristiwa penting seperti pelelehan. Seringkali puncak merepresentasikan suatu peristiwa penting seperti pelelehan. Seringkali puncak didahului dengan pergeseran kecil baseline (premonitory) sehingga sulit untuk didahului dengan pergeseran kecil baseline (premonitory) sehingga sulit untuk menentukan suhu awal mulai terbentuknya puncak. Fenomena ini dapat disebabkan menentukan suhu awal mulai terbentuknya puncak. Fenomena ini dapat disebabkan
oleh konsentrasi dari defek kristal, misalnya pada peningkatan ketidakteraturan dan oleh konsentrasi dari defek kristal, misalnya pada peningkatan ketidakteraturan dan dimulainya transisi, pemisahan sulit untuk terjadi, sehingga pada kurva DTA dimulainya transisi, pemisahan sulit untuk terjadi, sehingga pada kurva DTA fenomena premonitory ini akan muncul.
fenomena premonitory ini akan muncul.
Gambar 7: Skema dekomposisi bertahap dari kalsium oksalat hidrat pada TGA Gambar 7: Skema dekomposisi bertahap dari kalsium oksalat hidrat pada TGA 4.
4. Entalpi dan Pengukuran PanasEntalpi dan Pengukuran Panas
Telah disebutkan sebelumnya bahwa DTA dapat digunakan untuk menentukan Telah disebutkan sebelumnya bahwa DTA dapat digunakan untuk menentukan harga entalpi reaksi atau transisi fasa secara semikuantitaif, asalkan telah dilakukan harga entalpi reaksi atau transisi fasa secara semikuantitaif, asalkan telah dilakukan kalibrasi instrumen terlebih dahulu. Untuk set instrumen dan kondisi eksperimen kalibrasi instrumen terlebih dahulu. Untuk set instrumen dan kondisi eksperimen tertentu, dimungkinkan untuk mendapatkan harga entalpi berdasarkan area tertentu, dimungkinkan untuk mendapatkan harga entalpi berdasarkan area puncak- puncak
puncak yang yang muncul muncul pada pada DTA. DTA. Untuk Untuk sel sel DSC DSC maupun maupun DTA DTA yang yang didisain didisain untuk untuk memberikan respon kalorimetrik, pengukuran ini dapat menjadi lebih akurat dan memberikan respon kalorimetrik, pengukuran ini dapat menjadi lebih akurat dan kapasitas panas dari senyawa atau fasa-fasa telah secara otomatis diukur sebagai kapasitas panas dari senyawa atau fasa-fasa telah secara otomatis diukur sebagai fungsi dari suhu. Untuk teknik ini, diperlukan perbandingan antara kurva baseline fungsi dari suhu. Untuk teknik ini, diperlukan perbandingan antara kurva baseline untuk sel kosong dengan sel yang berisi sampel, sebagaimana yang ditunjukkan pada untuk sel kosong dengan sel yang berisi sampel, sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 8. Informasi detil mengenai perhitungan tidak dibahas di sini karena Gambar 8. Informasi detil mengenai perhitungan tidak dibahas di sini karena perhitungan
perhitungan akan akan sangat sangat bergantung bergantung pada pada desain desain dari dari instrumen instrumen dan dan disain-disaindisain-disain tertentu yang ada secara komersil.
tertentu yang ada secara komersil.
Gambar 8. Skema pengukuran kapasitas panas pada temperatur T1 di atas Gambar 8. Skema pengukuran kapasitas panas pada temperatur T1 di atas
termperatur awal T0 termperatur awal T0
DSC
DSC (Differential Scanning Calorimetry)
(Differential Scanning Calorimetry)
DSCDSC (Differential Scanning Calorimetry)(Differential Scanning Calorimetry)
DSC adalah suatu teknik analisa termal yang mengukur energi yang diserap atau DSC adalah suatu teknik analisa termal yang mengukur energi yang diserap atau diemisikan oleh sampel sebagai fungsi waktu atau suhu. Ketika transisi termal terjadi diemisikan oleh sampel sebagai fungsi waktu atau suhu. Ketika transisi termal terjadi pada
pada sampel, sampel, DSC DSC memberikan memberikan pengukuran pengukuran kalorimetri kalorimetri dari dari energi energi transisi transisi daridari temperatur tertentu.
temperatur tertentu. Differential
Differential Scanning Scanning CalorimetriCalorimetri (DSC) mengukur suhu dan aliran panas yang(DSC) mengukur suhu dan aliran panas yang berhubungan dengan transisi
berhubungan dengan transisi dalam bahan sdalam bahan sebagai fungsi waktu ebagai fungsi waktu dan suhu dalam dan suhu dalam suasanasuasana yang terkendali.
yang terkendali.
Pengukuran ini memberikan informasi kuantitatif dan kualitatif tentang perubahan Pengukuran ini memberikan informasi kuantitatif dan kualitatif tentang perubahan fisik dan kimia yang melibatkan proses endotermik atau eksotermik, atau perubahan fisik dan kimia yang melibatkan proses endotermik atau eksotermik, atau perubahan kapasitas panas. Teknik ini memberikan keuntungan dari perubahan energi yang terlibat kapasitas panas. Teknik ini memberikan keuntungan dari perubahan energi yang terlibat dalam transisi fase berbagai molekul polimer tertentu yang memungkinkan suatu dalam transisi fase berbagai molekul polimer tertentu yang memungkinkan suatu material diketahui
material diketahui sifat fisika sifat fisika dan dan kimianya.kimianya.
Hal- hal yang dapat diketahui dari penggunaaan
Hal- hal yang dapat diketahui dari penggunaaan differential scanning calorimetrydifferential scanning calorimetry adalah transisi gas, titik leleh dan titik didih, waktu kristalisasi dan suhu, seberapa besar adalah transisi gas, titik leleh dan titik didih, waktu kristalisasi dan suhu, seberapa besar kristal yang ada,
kristal yang ada, energi fusi dan energi fusi dan reaksi, reaksi, suhu degradasi, stabilitas termal, energi suhu degradasi, stabilitas termal, energi kinetik kinetik dan kemurnian suatu bahan.
dan kemurnian suatu bahan.
Instrument DSCInstrument DSC
gambar proses dalam DSC gambar proses dalam DSC Dua jenis sistem
Dua jenis sistem DSC yang umum digunakan:DSC yang umum digunakan: Power-kom
Power-kompensasi pensasi DSCDSC: spesimen (TS) dan (TR) referensi suhu yang dikontrol: spesimen (TS) dan (TR) referensi suhu yang dikontrol secara independen menggunakan oven terpisah (identik). Perbedaan suhu antara
secara independen menggunakan oven terpisah (identik). Perbedaan suhu antara sampel dan referensi dipertahankan ke nol dengan memvariasikan input daya ke dua sampel dan referensi dipertahankan ke nol dengan memvariasikan input daya ke dua
tungku. Energi ini kemudian ukuran entalpi atau perubahan kapasitas panas dalam S tungku. Energi ini kemudian ukuran entalpi atau perubahan kapasitas panas dalam S spesimen uji (relatif terhadap R referensi).
spesimen uji (relatif terhadap R referensi).
heath- flux DSC
heath- flux DSC: benda uji S dan bahan referensi R (biasan: benda uji S dan bahan referensi R (biasanya pan sampelya pan sampel kosong + tutup) diapit dalam tungku yang sama bersama-sama dengan blok logam kosong + tutup) diapit dalam tungku yang sama bersama-sama dengan blok logam dengan konduktivitas panas yang tinggi yang menjamin jalur panas-aliran yang baik dengan konduktivitas panas yang tinggi yang menjamin jalur panas-aliran yang baik antara S dan R. perubahan entalpi atau kapasitas panas dalam memimpin spesimen S antara S dan R. perubahan entalpi atau kapasitas panas dalam memimpin spesimen S untuk perbedaan suhu relatif terhadap R. Hal ini menghasilkan panas tertent
untuk perbedaan suhu relatif terhadap R. Hal ini menghasilkan panas tertent u yangu yang mengalir antara S dan R, namun kecil dibandingkan dengan yang ada di DTA, karena mengalir antara S dan R, namun kecil dibandingkan dengan yang ada di DTA, karena kontak termal yang baik antara S dan R. perbedaan suhu antara AT S dan R dicatat kontak termal yang baik antara S dan R. perbedaan suhu antara AT S dan R dicatat dan selanjutnya terkait dengan perubahan entalpi dalam spesimen menggunakan dan selanjutnya terkait dengan perubahan entalpi dalam spesimen menggunakan eksperimen kalibrasi.
eksperimen kalibrasi.
Sistem heath fluks DSC adalah sistem DTA
Sistem heath fluks DSC adalah sistem DTA yang sedikit-dimodifikasi. Satu-yang sedikit-dimodifikasi. Satu-satunya perbedaan penting adalah jalur aliran panas baik
satunya perbedaan penting adalah jalur aliran panas baik antara spesimen dan cawanantara spesimen dan cawan lebur referensi.
lebur referensi.
Heat-Flux DSC Systems. Heat-Flux DSC Systems.
Perakitan utama dari sel-panas fluks khas DSC ditutupi dalam blok pemanas Perakitan utama dari sel-panas fluks khas DSC ditutupi dalam blok pemanas (misalnya Ag), yang membuang panas ke spesimen (S dan R) melalui disk constantan (misalnya Ag), yang membuang panas ke spesimen (S dan R) melalui disk constantan melekat pada blok Ag. Disk constantan memiliki dua platform di mana S (spesime melekat pada blok Ag. Disk constantan memiliki dua platform di mana S (spesime n)n) dan R (referensi) panci ditempatkan. Sebuah disk Chromel dan kawat
dan R (referensi) panci ditempatkan. Sebuah disk Chromel dan kawat menghubungkan
menghubungkan melekat pada bagian melekat pada bagian bawah latform. bawah latform. Chromel-konstanta yangChromel-konstanta yang dihasilkan termokopel digunakan untuk menentukan temperatur diferensial bahan. dihasilkan termokopel digunakan untuk menentukan temperatur diferensial bahan. Kabel Alumel juga melekat pada cakram Chromel untuk menyediakan Kabel Alumel juga melekat pada cakram Chromel untuk menyediakan Chromel-alumel persimpangan yang mengukur sampel dan suhu referensi secara terpis alumel persimpangan yang mengukur sampel dan suhu referensi secara terpis ah.ah.
Termokopel lain tertanam dalam blok Ag dan berfungsi sebagai pengontrol suhu Termokopel lain tertanam dalam blok Ag dan berfungsi sebagai pengontrol suhu untuk siklus pemanasan / pendinginan diprogram.
untuk siklus pemanasan / pendinginan diprogram.
Dalam panas-fluks DSC instrumen, perbedaan
Dalam panas-fluks DSC instrumen, perbedaan energi yang dibutuhkan untuk energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan kedua S dan R pada suhu yang sama adalah ukuran dari perubahan mempertahankan kedua S dan R pada suhu yang sama adalah ukuran dari perubahan energi dalam benda uji S (relatif terhadap R referensi lembam). Para termokopel energi dalam benda uji S (relatif terhadap R referensi lembam). Para termokopel biasanya tidak tertanam dalam baik S atau R bahan. Perbedaan
biasanya tidak tertanam dalam baik S atau R bahan. Perbedaan temperatur AT yangtemperatur AT yang berkembang antara S dan R adalah sebanding
berkembang antara S dan R adalah sebanding dengan aliran panas-antara keduanya.dengan aliran panas-antara keduanya. Dalam rangka untuk mendeteksi perbedaan suhu yang kecil tersebut, adalah penting Dalam rangka untuk mendeteksi perbedaan suhu yang kecil tersebut, adalah penting untuk memastikan bahwa kedua S dan R
DSC ThermogramDSC Thermogram
Aplikasi DSC:Aplikasi DSC: 1.
1. DSC APLIKASI DALAM BIOLOGIDSC APLIKASI DALAM BIOLOGI
Analisis ProteinAnalisis Protein
DSC menawarkan berbagai aplikasi dalam mencari faktor ber
DSC menawarkan berbagai aplikasi dalam mencari faktor ber peranperan dalam stabilitas protein. Oleh karena itu, adalah mungkin untuk menentukan dalam stabilitas protein. Oleh karena itu, adalah mungkin untuk menentukan kondisi yang paling ideal untuk menstabilkan formulasi cair protein. Dalam kondisi yang paling ideal untuk menstabilkan formulasi cair protein. Dalam DSC studi, suhu pada titik maksimum C
DSC studi, suhu pada titik maksimum C p p kurva (Tkurva (T mm) mewakili stabilitas) mewakili stabilitas
makromolekul.
makromolekul. Ada beberapa Ada beberapa laporan tentang penglaporan tentang penggunaan sampel gunaan sampel protein,protein, yang dipanaskan untuk evaluasi reversibilitas termal degradasi protein. yang dipanaskan untuk evaluasi reversibilitas termal degradasi protein.
DS asam nukleatDS asam nukleat
LipidLipid
KarbohidratKarbohidrat
Analisis mABAnalisis mAB
2.
2. Aplikasi DS dalam nanosainsAplikasi DS dalam nanosains
Kuantifikasi Nanosolids FarmasiKuantifikasi Nanosolids Farmasi
Aspek peraturan dari nanosolids farmasi dan peningkatan jumlah Aspek peraturan dari nanosolids farmasi dan peningkatan jumlah molekul larut dalam pipa perkembangan telah mendorong para ilmuwan molekul larut dalam pipa perkembangan telah mendorong para ilmuwan untuk melakukan penelitian lebih lanjut farmasi
untuk melakukan penelitian lebih lanjut farmasi dan penggunaan nanosolids.dan penggunaan nanosolids. Di antara berbagai teknik analisis, DSC telah digunakan untuk mengukur Di antara berbagai teknik analisis, DSC telah digunakan untuk mengukur fase amorf atau kristal di nanosolids. metodologi Beberapa berdasarkan jenis fase amorf atau kristal di nanosolids. metodologi Beberapa berdasarkan jenis kalorimeter (DSC konvensional atau MTDSC), parameter
kalorimeter (DSC konvensional atau MTDSC), parameter yang diukur, danyang diukur, dan kondisi eksperimental yang digunakan untuk memantau perilaku
kondisi eksperimental yang digunakan untuk memantau perilaku farmasifarmasi nanosolids.
nanosolids.
DSC kurva dari NLCs. (
DSC kurva dari NLCs. ( A A ) NLC dibuat dengan metode difusi pelarut) NLC dibuat dengan metode difusi pelarut konvensional setelah mencuci dengan 0,2 persen berat larutan SDS, (
konvensional setelah mencuci dengan 0,2 persen berat larutan SDS, ( B B )) NLC dibuat dengan metode difusi pelarut k
NLC dibuat dengan metode difusi pelarut konvensional sebelum dicucionvensional sebelum dicuci dengan larutan 0,2 persen berat SDS.
dengan larutan 0,2 persen berat SDS.
Thermoanalysis Nanopartikel koloidaThermoanalysis Nanopartikel koloida
Karakterisasi Ion-Chelating NanocarriersKarakterisasi Ion-Chelating Nanocarriers
DAFTAR PUSTAKA DAFTAR PUSTAKA http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._KIMIA/196808031992031-AGUS_SETIABUDI/Bahan_Kuliah_Karakterisasi_Material/Bab_7_Analisa_Termal.pdf AGUS_SETIABUDI/Bahan_Kuliah_Karakterisasi_Material/Bab_7_Analisa_Termal.pdf http://www.colby.edu/chemistry/PChem/lab/DiffScanningCal.pdf http://www.colby.edu/chemistry/PChem/lab/DiffScanningCal.pdf http://www.dur.ac.uk/n.r.cameron/Assets/Group%20talks/DSC%20presentation.ppt http://www.dur.ac.uk/n.r.cameron/Assets/Group%20talks/DSC%20presentation.ppt http://www1.chm.colostate.edu/Files/CIFDSC/dsc2000.pdf http://www1.chm.colostate.edu/Files/CIFDSC/dsc2000.pdf http://www.nitk.ac.in/static/assets/files/MetMat/Dr.AS/DTA.pdf http://www.nitk.ac.in/static/assets/files/MetMat/Dr.AS/DTA.pdf http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2977967/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2977967/ http://www.maths.tcd.ie/~floodea/DSC2.doc http://www.maths.tcd.ie/~floodea/DSC2.doc
