Contoh Makalah Tentang Fungsi dan Dasar Teori Neraca Analitik
I. Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, massa sering diartikan sebagai berat,
tetapi dalam tinjauan fisika kedua besaran tersebut berbeda. Massa tidak
dipengaruhi gravitasi, sedangkan berat dipengaruhi oleh gravitasi. Fungsi
dari neraca elektrik maupun bukan elektrik secara umum adalah sebagai
alat pengukur massa. Kegunaan neraca ini tergantung dari skala dari neraca
tersebut misal neraca/timbangan elektrik yang ada di pasar swalayan
dengan yang di laboratorium tentu sensitivitas dan skala neracanya jauh
berbeda.
II. Pendahuluan
Menimbang benda adalah menimbang sesuatu yang tidak memerlukan
tempat dan biasanya tidak dipergunakan pad reaksi kimia, seperti
menimbang cawan, gelas kimia dan lain-lain.
Menimbang zat adalah menimbang zat kimia yang dipergunakan untuk
diperlukan tempat penimbangan yang dapat digunakan seperti gelas kimia,
kaca arloji dan kertas timbang
Menimbang zat dengan penimbangan selisih dilakukan jika zat yang
ditimbang dikhawatirkan akan menempel pada tempat menimbang dan
sukar untuk dibilas. Pada penimbangan selisih aan diperoleh berat zat yang
masuk ke dalam tempat yang diinginkan bukan pada tempat menimbang.
Neraca Analitik
Neraca dengan tingkat ketelitian tinggi, mampu menimbang zat atau
benda sampai batas 0,0001 g. Beberapa hal yang perlu diperhatikan bekerja
dengan neraca ini adalah:
- neraca analitik adalah neraca yang sangat peka, karena itu bekerja
dengan neraca ini harus secara halus dan hati-hati.
- sebelum mulai menimbang persiapkan semua alat bantu yang
Langkah kerja penimbangan meliputi:
- persiapan pendahuluan alat-alat penimbangan, siapkan alat dan zat yang
akanditimbang, sendok, kaca arloji dan kertas isap
- pemeriksaan pendahuluan terhadap neraca meliputi: periksa kebersihan
neraca (terutama piring-piring neraca), kedataran dan kesetimbangan
neraca.
- penimbangan, dapat dilakukan setelah diperoleh keadaan setimbang
pada neraca dan timbangan pada posisi nol, demikian pula setelah
penimbangan selesai posisi timbangan dikembalikan seperti semula
III. Isi
Neraca Analitis Dua Lengan
Neraca ini berguna untuk mengukur massa benda, misalnya emas, batu,
kristal benda, dan lain-lain. Batas ketelitian neraca analitis dua lengan yaitu
KU.06 Neraca
Kapasitas: 311 g, pan tunggal bahan stainless steel, ketelitian 10 mg.
Bahan : Die-casting. Tipe: tiga lengan. cast aluminium body and beam,
stainless steal pan and bow.
Kegunaan
Untuk menimbang zat.
KU.06
- Neraca massa
Neraca massa merupakan perhitungan semua bahan yang ada dalam
proses. Ada kalanya bahan yang dikenakan proses berubah bentuk menjadi
senyawa lain atau menjadi konsumsi dalam sistem itu, tetapi jumlah
massanya tidak berubah. Kehilangan massa dimungkinkan dalam reaksi inti
(nuklir) sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Einsten (teori
relativitas), bahwa massa yang hilang berubah menjadi energi. Hal yang
sebenarnya, bahwa kekekalan massa haruslah terpadu dengan energi,
dipisahkan. Massa adalah suatu bentuk energi. Namun, pada bahasan
berikut ini dipisahkan antara neraca massa dan neraca energi dan sebagai
awal pelajaran sebagai mata kuliah ATK I membahas neraca massa terlebih
dahulu.
Secara keseluruhan, bentuk persamaan neraca massa adalah:
Massa yang tumbuh dan massa yang terambil diartikan bila terjadi reaksi
kimia, maka bahan yang satu bisa terambil dan membentuk senyawa lain.
- Neraca massa “steady” dan “unsteady”
Suatu gambaran proses kontinu adalah pengisian sebuah tempat dengan air
yang dialirkan melalui pengaturan katub/kran. Dibayangkan, mula-mula
tempat itu yang bisa berupa sebauh ember atau tangki penampung yang
kosong dan padanya terdapat lubang kecil/bocor. Kemudian air dikeluarkan
dengan membuka katub. Dengan demikian, ember itu akan terisi air secara
terus menerus dan keluar akibat kebocoran juga secara terus menerus.
Kalau kebocoran (yang keluar) itu lebih kecil daripada pemasukannya, maka
lama kelamaan air dalam ember semakin banyak. Hal itu menunjukkan
persamaan (IV-1), dan tidak terjadi reaksi kimia, maka tidak ada
pembentukan dan pengambilan massa, sehingga:
Akumulasi = Massa masuk - Massa keluar ………(IV-2).
Setelah beberapa lama kemudian, air dalam ember penuh dan meluap
keluar. Dalam hal ini, yang keluar dari ember itu adalah karena kebocoran
dan luapan. Neraca massanya menjadi:
Bahan masuk = bahan keluar ……….(IV-3).
Neraca massa pada persamaan (IV-2) disebut dengan keadaan “unsteady”,
artinya suatu keadaan yang tergantung pada waktu. Dengan bertambahnya
waktu akumulasi makin banyak atau keadaan selalu berubah dengan waktu.
Dalam hal peristiwa di atas, dengan bertambahnya waktu, volum air dalam
ember bertambah. Pada suatu saat tertentu, keadaan itu selalu tetap atau
air yang ada dalam ember tidak berubah volumnya. Kondisi semacam ini
disebut keadaan “steady” atau “ajeg” atau “tunak” dan persamaan neraca
- Neraca massa tanpa reaksi kimia
Pembahasan neraca masa berikut ini ditandaskan dalam keadaan ajeg.
Neraca massa dihitung untuk semua bahan yang ada dalam proses.
Perhitungan akan menjadi kompleks kalau prosesnya rumit dan dalam unit
yang besar. Beberapa hal perlu diperhatikan dalam melakukan perhitungan
neraca massa secara mudah, mengacu pada hal yang telah disebut di bagian
depan tentang langkah-langkah logis penyelesaian masalah.
1. Visualisasi : gambar diagram alir proses secara sederhana yang dapat
menunjukkan perubahan – perubahan fisis yang terjadi.
2. Objektif : data yang relevan cantumkan pada diagram, misal kecepatan
alir bahan, komposisi, suhu, tekanan, dan data fisik lainnya.
3. Rencana : pelajari data proses dan kembangkan hubungan kuantitas
yang diketahui dan yang tidak diketahui dalam neraca massa. Hubungan
ini biasanya dalam bentuk persamaan matematik. Pastikan jumlah
bilangan yang tidak diketahui dengan jumlah persamaan yang ada.
massa dalam sistem: disetiap titik yang mengalami perubahan pasti ada
persamaan yang menyertainya!!!
4. Menghitung : Pilih basis yang sesuai bila diperlukan. Selesaikan
hubungan-hubungan persamaan di atas. Neraca massa berdasarkan
pada hukum kekekalan massa dan energi: bahwa massa tidak dapat
diciptakan dan tidak ada kehilangan massa kecuali menjadi energi
(menurut Einstein).
Persamaan neraca massa dalam keadaan ajeg tertulis seperti
persamaan (IV-3). Neraca massa tanpa reaksi kimia dijumpai pada banyak
peristiwa operasi teknik kimia. Neraca massa ini menjadi titik tolak
perhitungan yang lainnya sampai pada perencanaan alat proses. Oleh
karena itu, dalam perhitungan awal ini tidak boleh salah. Umumnya, operasi
teknik kimia merupakan proses pemisahan bahan untuk dimurnikan.
Proses-proses yang akan dipelajari untuk perhitungan neraca massanya
1. Pencampuran
2. Pengeringan
3. Kristalisasi
4. Keseimbangan fase
5. Distilasi
6. Evaporasi
Secara garis besar, neraca massa dalam sebuah sistem adalah seperti
berikut ini.
Bila persamaan (2) dikenakan pada proses yang tertera dalam gambar
IV-4, maka:
MA = M1 + M2 + M3 - M4 - M5 ………..(IV-4).
Dengan, M = massa atau aliran massa dengan satuan massa atau
massa/waktu. Pada keadaan ajeg, maka akumulasi, MA = 0, sehingga neraca
M1 + M2 + M3 = M4 + M5 ……….(IV-5).
Persamaan (IV-5) merupakan persamaan neraca massa sistem secara
keseluruhan atau total. Di dalam bahan yang berupa campuran terdapat
komponen-komponen yang terkandung di dalamnya. Jika masing-masing
komponen dintayakan dalam fraksi massa, x (tak bersatuan), maka neraca
massa komponen berbentuk:
M1xi1+ M2xi2 + M3xi3 = M4xi4 + M5xi5 ..……….(IV-6).
Dalam hal ini, xi1 berarti komponen i yang ada pada aliran 1, dan
seterusnya.
Kalibrasi
1. Pengontrolan Timbangan/Neraca
Timbangan/Neraca dikontrol dengan menggunakan anak timbangan yang
sudah terpasang atau dengan dua anak timbangan eksternal, misal 10 gr
dan 100 gr. Timbangan/Neraca elektronik, harus menunggu 30 menit untuk
mengatur temperatur. Jika menggunakan timbangan yang sangat sensitif,
harus terhindar dari gerakan (angin) sebelum menimbang angka “nol” harus
dicek dan jika perlu lakukan koreksi. Penyimpangan berat dicatat pada
lembar/kartu kontrol, dimana pada lembar tersebut tercantum pula berapa
kali timbangan harus dicek. Jika timbangan tidak dapat digunakan sama
sekali maka timbangan harus diperbaiki oleh suatu agen (supplier).
2. Kebersihan timbangan
Kebersihan timbangan harus dicek setiap kali selesai digunakan, bagian dan
menimbang harus dibersihkan dengan menggunakan sikat, kain halus atau
kertas (tissue) dan membersihkan timbangan secara keseluruhan timbangan
harus dimatikan, kemudian piringan (pan) timbangan dapat diangkat dan
seluruh timbangan dapat dibersihkan dengan menggunakan pembersih
seperti deterjen yang lunak, campurkan air dan etanol/alkohol. Sesudah
dibersihkan timbangan dihidupkan dan setelah dipanaskan, cek kembali
Prosedur pengoperasian neraca analitik terdiri dari:
1. Keadaan neraca harus siap pakai
2. Neraca harus bersih (terutama piring-piring neraca)
3. Anak timbangan dalam keadaan lengkap
4. Persiapan pendahuluan terhadap alat bantu penimbangan
5. Pemeriksaan kedataran neraca dan kesetimbangan neraca
6. Pekerjaan penimbangan dan perhitungan hasil penimbangan
7. Melaporkan hasil penimbangan
Proses Pengukuran
Secara umum proses meninbang dengan neraca elektronik/digital adalah:
1. Pastikan bahwa timbangan sudah menyala.
2. Pastikan timbangan menunjukkan angka ”nol”( jika tidak perlu di
koreksi).
3. Letakakan benda yang massanya akan diukur pada piringan tempat
benda.
4. Baca skala yang tertera pada display digital sesuai skala satuan
5. Untuk pengukuran yang sensitivitasnya tinggi perlu menunggu 30 menit,
karena hanya dapat bekerja pada batas temperatur yang ditetapkan.
Langkah kerja penimbangan dengan neraca analitik meliputi:
1. Persiapan alat bantu penimbangan
Untuk menimbang zat padat diperlukan:
- Kaca arloji yang kering dan bersih, digunakan untuk menampung
kelebihan zat yang ditimbang, karena kelebihan zat tidak boleh
dikembalikan ke botol zat.
- Sendok (biasanya sendok plastik)
- Kertas isap untuk memegang tempat menimbang pada saat
memasukan/mengeluarkan alat timbang (dan zat) ke atau dari dalam
neraca
- Botol timbang sebagai tempat penimbangan
- Zat yang akan ditimbang dan setelah penimbangan selesai, botol zat
2. Pemeriksaan pendahuluan terhadap neraca adalah:
- Pemeriksaan kebersihan neraca terutama piring-piring neraca dapat
dibersihkan menggunakan sapu-sapu yang tersedia dalam neraca
- Pemeriksaan kedataran neraca dilakukan dengan cara melihat water
pass, dengan mengatur sekrup pada kaki neraca sehingga gelembung air
di water pass tepat berada di tengah
- Pemeriksaan kesetimbangan neraca dilakukan dengan membiarkan
dahulu pointer bergoyang ke kiri dan ke kanan beberapa kali. Jika
goyangan maksimum ke kiri dan ke kanan kira-kira sama jauh maka
neraca dalam keadaan setimbang
3. Pelaksanaan penimbangan benda atau zat terdiri dari langkah-langkah:
- Penentuan titik kesetimbangan awalα o dan Go
Cara menggunakan neraca analitis
o Nolkan terlebih dulu neraca tersebut
o Letakkan zat yang akan ditimbang pada bagian timbangan
o Baca nilai yang tertera pada layar monitor neraca
