estimasi ketidakp astian pengukuran kandungan
TRANSCRIPT
PROSIDING SEMINAR
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008
ESTIMASI KETIDAKP ASTIAN PENGUKURAN KANDUNGANALUMINIUM DALAM CRM SOIL-7 SECARA
SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS
Purwanto A, Susanna T.S.
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan
ABSTRAK
ESTIMASI KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN KANDUNGAN ALUMINIUM DALAMCRM SOIL-7 SECARA SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS. Telah dilakukan estimasiketidakpastian hasil pengujian kandungan logam aluminium dalam bahan standarpembanding bersertifikat CRM soil 7 dengan metode spektrofotometri UV- Vis.Ketidakpastian dihitung berdasarkan gabungan dari kesalahan percobaan (tipe A) dankesalahan berdasarkan informasi (tipe B). Diperoleh kontribusi kesalahan terbesarberasal dari konsentrasi AI dari kurva standar, sedangkan yang terendah daripenimbangan contoh uji. Berdasarkan perhitungan gabungan pada faktor cakupan k =
2 dengan tingkat kepercayaan 95 % diperoleh ketidakpastian AI = 46,362 ± 4,022mg/gKata Kunc; : ketidakpastian
ABSTRACT
ESTIMA TION OF UNCERTAINTY MEASUREMENT OF ALUMINIUM CONTENT INCRM SOIL-7 BY USING UV-V1S SPECTRO-PHOTOMETRY. An estimation ofuncertainty measurement of Aluminium (AI) in CRM soil 7 samples has been carriedout by using UV-Vis spectrophotometry method. Calculation of uncertainty was basedon experiment error (type A) and information error (type B). The greatest contributionat the analysis of AI element was obtained from the AI concentration from standardcurve, while the lowest contribution was obtained from sample weigth. Based oncalculated of combinated uncertainty at confidence level 95 % was obtained for AI =
46,362 ± 4,022 mg/g.Key word: uncertainty
PENDAHULUAN
V ualitas hasil pengujian yang akurat dan teliti~emerlukan penanganan prosedur yang benardan melalui beberapa langkah pengukuran. Saat ini,kualitas hasil pengujian dapat diukur secarakuantitatif dengan suatu besaran yang disebutketidakpastian (uncertainty), yang manadidalamnya sudah diperhitungkan semua komponenketidakpastian yzng bisa timbul selama pengukuran,sehingga nilai kuantitas yang diukur (nilai benar)dapat diperkirakan letaknya berada dalam intervalnilai tertentu yang diketahui.
Dalam rangka akreditasi laboratoriumpengujian dan kalibrasi di Indonesia umumnyamenggunakan standar nasional SN 1 19-17025-2000yang diadopsi dari standar intemasional ISO/IECGuide 17025. Menurut standar ini pada butir 5.4.6,
dinyatakan bahwa laboratorium tersebut harusmampu menghitung ketidakpastian hasilpengukuran dan juga mempunyai serta menerapkanprosedur untuk mengestimasi ketidakpastianpengukuran(lJ,I. Estimasi ketidakpastian pengukuran dapat
digunakan untuk :2. Membandingkan kesamaan hasil yang diperoleh
dari laboratorium atau sumber yang berbeda.3. Mengetahui kualitas hasil pengukuran
Membandingkan suatu hasil dengan nilaiacuan (reference value) yang diberikan olehspesifikasi atau standar.
Pada percobaan ini bertujuan untukmembandingkan hasil pengujian kandungan AIdengan nilai acuan yang tertera dalam bahan standarpembanding berserti fikat yaitu soil-7. Hasil uji
52 ISSN 1410 - 8178 Purwanto A., dkk
PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008
HASIL DAN PEMBAHASAN
Korelasi antarakonsentrasi AI
Kurva standar aluminium dibuat dengankisaran konsentrasi 50 - 300 p.p.b. Diamatiserapannya pada panjang gelombang maksimum534 nm untuk setiap variasi konsentrasi AI. Data
p.p.m dengan variasi volume: 0 (blanko); 50,100, ISO, 200, 250 dan 300 ilL sehinggakonsentrasi AI dalam [arutan adalah : 0 ; 50 ;100 ; ISO ; 200 ; 250 dan 300 p.p.b.
b. Ditambah 2,0 mL larutan bufer asetat pH 6,0 ;ditambah 2,0 mL asam askorbat 0, I %,ditambah 0,2 mL larutan H2S04 0,02 N.
c. Kemudian ditambahkan 2,0 mL larutanpereaksi eriokrom sian in 0,0 I %, ditambahakuabides sampai tanda tera, reaksi ditunggu 5- 10 menit.
d. Diukur serapannya pada panjang gelombangA...uu.s 534 nm, dan larutan blangko sebagaipembanding.
e. Dibuat kurva standar antara konsentrasi
terhadap serapan, dihitung persamaan regresiIinier hubungan antara konsentrasi denganserapan.
2. Penentuan konsentrasi AI dalam CRM Soil-7
a. Ditimbang 0,2520 gram Soil-7, dimasukkanke dalam tabung teflon kemudian dilarutkandengan I mL HN03 dan 0,5 mL HF ditutuprapat dalam tabung stainless steel bertutup ulir.Kemudian dipanaskan dalam oven suhu ± 150o C selama 3 jam. Larutan dipindah kuantitatifke dalam beker teflon ditambah I mL HCI04
dipanaskan dengan penangas pasir hinggalarut sempuma. Keasaman diturunkandengan menguapkan hampir keringkemudian ditambah akuades berulang-ulang.
b. Hasil pelarutan dipindahkan secara kuantitatifke dalam labu takar 10 mL, ditambahakuabides sampai tanda batas (Iarutan indukA). Dari larutan A diencerkan 10 kali menjadi100 mL (Iarutan B).
c. Disiapkan 6 buah labu takar 10 mL, masingmasing diisi dengan 150 ilL larutao B.Masing-masing ditambah 2,0 mL larutan buferasetat pH 6,0 ; 2,0 mL asam askorbat 0, I %,0,2 mL larutan H2S04 0,02 N.
d. Kemudian ditambahkan 2,0 mL larutaneriokrom sianin 0,0 I %, ditambah akuabidessampai tanda, reaksi ditunggu 5 hingga 10
menit. (Iarutan C).e. Diukur serapannya pada A 534 nm, dan tarutao
blangko sebagai pembanding.f. Dihitung konsentrasi aluminium dalam Soil-7
dengan memperhatikan faktor pengenceran.
semakin baik atau meningkat kualitasnya apabilanilai ketidakpastian pengukuran hasil uji yangdiperoleh semakin kecil.
Untuk mempermudah dalam mengestimasiketidakpastian pengukuran bisa dilakukan urutanlangkah-Iangkah sebagai berikut: I) Menspesifikasikuantitas yang diukur dan hubungan antarakuantitas yang diukur dengan kuantitas masukan; 2)Mengidentifikasi sumber-sumber ketidakpastiandengan cara membuat daftar semua sumberketidakpastian yang potensial yang berkontribusipada ketidakpastian; 3) Mengkuantitaskan nilainilai ketidakpastian yaitu nilai yang dikontribusikanoleh masing-masing sumber ketidakpastian baiktipe A maupun tipe B, dimana nilai ketidakpastiandinyatakan dalam bentuk standar deviasi sebagaiketidakpastian baku Cu); 4) Menghitungketidakpastian gabungan / kombinasi Cuc), yangdiperoleh dari nilai standar deviasi atauketidakpastian baku masing-masing komponendengan menggunakan aturan yang sesuai; 5)Menghitung ketidakpastian diperluas (U) yaitudengan cara mengalikan ketidakpastian gabunganatau kombinasi (Pc) dengan suatu faktor cakupan (k)
pada tingkat kepercayaan tertentu. Nilaiketidakpastian diperluas ini memberikan suaturentang nilai dimana kuantitas nilai yang diukurdiperkirakan berada(2).
Laboratorium Kimia Analitik di PTAPBBATAN telah terakreditasi baik oleh KNAPPP
maupun oleh KAN-BSN, sehingga laboratoriumtersebut diharapkan dapat menerapkan perhitunganatau estimasi ketidakpastian hasil pengukuran.Dalam percobaan ini telah dilakukan perhitunganatau estimasi ketidakpastian hasil uji Al dalamcontoh uji Soil-7 dengan metode spektrofotometriUV-Vis.
METODOLOGI PENELITIAN
Bahan-bahan yang digunakan :
Larutan standar AI(III) I 00 ppm dan 10
ppm, CRM Soil-7, HN03 pekat, HN03 supra pure,HCI04 pekat, HF, Buffer asetat pH 6, Asamaskorbat 0, I%, Asam sulfat 0,02 N, Eriokrom sianinR 0,01% dan, akuabides.
Alat-alat yang digunakan :
Spektrofotometer UV-Vis, kuvet, neracaanalitik, pH meter, kuvet, pipet mikro, beker teflon,labu takar 100 mL dan 10 mL, born digester danpenangas pasir.
Cara kerjaI. Pembuatan kurva standar
a. Disiapkan 7 buah labu takar 10 mL, masingmasing diisi dengan larutan standar AI(III) 10
serapan terhadap
Purwanto A., dkk ISSN 1410 - 8178 53
PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agustus 2008
(1)
percobaan serapan larutan standar 50 p.p.b hingga300 p.p.b ditunjukkan pada Tabel 1. dan dibuatkurva an tara konsentrasi AI (p.p.b) terhadap serapanditunjukkan pada Gambar 2.
Tabel 1. Serapan AI(1l1) konsentrasi 50-300 p.p.bpada panjang gelombang 534 nm.
Kans. AISerapanSlope
InterceptKoefisien(D.D.b)
(B)(A)korelasi (r)50
0,10702100
0,19406150
0,298300,001860,009390,9975200
0,35840
250
0,47689
3000,57712
Dari kurva kalibrasi diperoleh hubunganlinier antara konsentrasi lawan serapan denganpersamaan garis Y = 0,0019 X + 0,0094, koefisienkorelasi (r) = 0,998
0.6
0.5
0.4c:'"
~ 0.3(/) 0.2
gelombang maksimum 534 nm. Pengukurandilakukan sebanyak 6 kali pengulangan. Hasilpengukuran serapan AI pada CRM Soil-7 dari 6 kalipengulangan ditunjukkan pada Tabel 2.
Ketidakpastian pengukuran
Formula perhitungan
CA = Cc·Vt..J.·g,~~ mg I 9V2·m.1000
Data-data untuk formula di atas dapat dilihat padaTabel3.
Tabel 3. Data-data formula (persamaan 1)
Simbol KuantitasNilaiSatuan
Konsentrasirata-
CA
rataAIdalam-mg/g
samDel CRM Soil-7 Konsentrasi
rata-Cc
rata Al dari kurva175,250J.lg/Lkalibrasi VI
Volume larutan C 10mL
V2
Volume larutan B
0,15mLyang diencerkan
F
Faktor Den!lenCeran100-Massa CRM Soil-7 0,2520
myang ditimbang
gram
0.1
0.0
50 100 150 200 250 300Konsentrasi AI (ppb)
Perhitungan ketidakpastian dari masingmasing komponen
Tabel4. Ketidakpastian baku (Il) yang berasaldari timbangan
Gambar 2. Kurva standar Al 50 - 300 p.p.b dalambufer asetat pH 6
Penentuan konsentrasi Al dalam CRM 5011-7
Tabe1 2. Hasil serapan AI da1am 1arutan CRM,konsentrasi Al dalam larutan A, B, dan C
VolumeSerapan[AI] dim
[AI] dim[AI] dimlarC
lar BlarC(J.lL)
(Y)(llg/L)(mg/L)(mg/g)
150
0,33789181,41412,09447,992
150
0,32445173,68911,57945,948
150
0,33804181,50012,10048,016
150
0,33789181,41412,09447,992
150
0,31438167,90211,19344,417
150
0,30914164,89010,99243,619
Rata- rata
175,25046,362
Contoh uji yang digunakan adalah CRMSoil-7 yang dilarutkan dalam campuran HN03,
HCI04, dan HF. Pengukuran serapan AI dilakukandengan Spektrofotometer UV -Vis pada panjang
KetidakpastianKetidakpastiTipeKuantitas dari sertifikat
kalibrasi
an 11-1 (g)evaluasi 1-1
Kalibrasi (tk.kepercayaan
0,0002/1,961,020x1 0'"'Type B
95%)Linieritas
0,0002/ .J31,155x10'"'Type B
Total
~(1,020xlO-4)2 +(1,155xI0-4)2
ketidakpastian
= 1,54Ix I0-4
Tabel5. Ketidakpastian baku (Il) yang berasaldari massa
Nilai(g)
1-1 (g)Tipe
Kuantitas evaluasi IJKontribusi dari-
1,541x10Tipe BtimbanganPengulangan
0,2520 ±O,O0481,282 x 10TipeA8x)
m rata-rata
0,25202,005 x 10
Total
~(1,541X10-4) + (1,282x10-4 )
ketidakpastian
-4-2,005x10
54 ISSN 1410 - 8178 Purwanto A'I dkk
PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008
Tabel 6. Ketidakpastian berasal dari labuberukuran 10 mL
Tabel 9. Ketidakpastian berasal dari pPipetberukuran 1 mL
Kuantitas Nilai (mL)l.l(mL)Evaluasi I.l0,015Volume labu
10 ±0,015
J3Tipe Btakar (tertera)
= 8,68 x 10 -3
Pengulangan
2,730 x 10-2TipeA8 x)
1,05 x 10-2- ± 50C variasi
(1Ox5x2,1x.J3Tipe Bsuhu 10-4)= 6,062 x 10 -3
Vcontoh
102,928 x 10.2TipeA
Total
= J(8,66x1 0-2r + (7,559xl 0-4y +(6,062d0-3Y
ketidakpastian
= 2,928x10-2 Kuantitas Nilai (mL)I.l (1.l1)Evaluasi u
0,007Volume pipet
1,0 ± 0,007J3Tipe B
= 4,042 x 10-3Pengulangan5,175x10-3
TipeA8 xf
± 50C variasi
1 x 5 x 2,11,05xI0-3
J3Tipe Bsuhu
x10-4= 6,062 x 10 -4Volume
1,06,594x10-3
dipipet
Total
~(4,04V2+ (5,575x10-3Y + (6,062x10-4Y
ketidakpastian
=6,594x 10-3
Tabel7. Ketidakpastian berasal dari labuberukuran 100 roL
Tabel 8. Ketidakpastian berasal dari pipeteppendorf ukuran 150 f!L
Tabel 11. Ketidakpastian baku yang berasa1 dankurva standar
Tabel 10. Ketidakpastian baku dari faktorpengenceran (t)
NilaimL
],0
= 6,664 x 10-1
Konsentrasi AbsorbansiAI, mglL (Yi)Y
Vi _ 9)2
(X) 50
0,107020,102512,0374 x 10.5
100
0,194060,195622,4431 x 10-6
150
0,298300,288749,1395 x 10.5
200
0,358400,381865,5022 x 10-4
250
0,476890,474973,6725 x 10-6
300
0,577120,568098,1532 x 10.5
2:(Yi -9Y
7,4964 x 10-4
Total
ketidakpastian
Slope (b) = 0,00186 intercep (a) = 0,00939Koef. korelasi (r) = 0,998 Variasi residual (S2)
"
S2 = L(Yj _Y)2 = 7,496xIO·4 = 19x10-4n-2 4 '
Dimana: Y = komponen koordinat
Y = nilai dan persamaan kurva kalibrasin = jumlah analisis.
I.l(1.l1)
EvaluasiKuantitas Nilai (I.ll) I.l
1,28 xlO 3Volume 1,28 x 10.3
../3Tipe Bpresisi = 7,402 x 10 -4Pengulangan
1,282 x 10.3TipeA
1(8x)
100x5x2,
1,58 x 10 -4
- ± 5°C variasi .J3suhu1x10-4
= 9,093 x 10-5Volume
0,1500,1482
dipipetTotal
J(7A02x 10-4)2+(1,28}:1(J3Y +(9,903x1(J5)2
ketidakpastian
-1,483x1(J3
Kuantitas Nilai (mL)I.l(mL)Evaluasi I.l
0,02Volume labu 100 ±0,02
.J3Tipe Btakar (tertera) = 1,155 x 10 -2
Pengulangan7,357 x 10.2
TipeAil8 x)
0,015- ± 50C variasi
(100x5x2,.j) Tipe Bsuhu 1x10-4)= 6,062 x 10 -2
Vstandar
1009,603 X 10.2TipeA
Total
~(0,0115)2+ {1,739xlO-3f+ (6,062xlO-2f
ketidakpastian
= 9,603x 10-2
Purwanto A., dkk ISSN 1410 - 8178 55
PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008
Tabel 12. Data ketidakpastian baku (11) gabunganKuantitas NilaiJ.1(J.1/X)2Ranking Utlnilai)2
Cc
Konsentrasi (L Ig/L) 175,2507,35081,759 x 10'31V
Volume pipet (mL) 1,06,594 x 10'34,348 x 10'03VI
Volume labu takar (mL) 10,02,928 x 10'28,5732 x 10'65V2
Vol. Mikro pipet (mL) 0,1507,457 x 10'42,4714 X 10'54V
Volume labu takar (mL) 1009,603 x 10'29,2218 X 10'76f
Faktor pengenceran (kali) 1006,664 x 10-14,4409 x 10-52m
Massa CRM (gram) 0,25202,004 x 10-46,3240 X 10-77CA
Konsentrasi (mg/g) 46,362dicari
LIl = 46,36~
(7,350 r (6'59x10-3 r [2,93X10-2 J [7,46X10-4 J [9,60X10-2 r [6,66X10-1r [2,ooX10-4 r = 2 0112 mg/ g175,25 + 1 + 10 + 0,150 + 100 + 100 + 0,2520 '
2 -4
V .. () S 1,9x10 54 035anasl x = 2 = ~ = ,b 3,47x10-
Il(x,y) adalah .Jvar iasi (x) = .J54,035 = 7,351
Ketidakpastian yang diperluas (ExpandedUncertainty) : U = 2 x 2,0112 mg/g = 4,0223 ng/gSehingga kadar unsur Al dalam soil-7 = 46,362 ± 4,022 mg/g
Dengan melihat harga ketidakpastian hasilanalisis AI dalam contoh uji soil 7 menggunakanmetode spektrofotometri UV-Vis adalah 4,022 ng/gatau 8,68 %, maka bisa dikatakan bahwa metodespektrofotometri UV-Vis cukup akurat. Hal inididukungjuga dengan data-data unjuk kerja metodepengujian dengan akurasi = 98,64 %, presisi = 1,55dan bias (kesalahan) = -1,36 %. RSD = 2,98 %.
Dari hasil validasi metode menunjukkanbahwa kadar aluminium (AI) hasil pengukuranmenggunakan metode spektrofotometri UV-Visberada dalam range nilai sertifikat.
Berdasarkan urutan faktor yang palingbesar menyumbang kesalahan adalah faktorkonsentrasi regresi dari kurva standar, sedangkanfaktor penimbangan contoh uji memberikankontribusi kesalahan yang paling kecil.
KESIMPULAN
1. Hasil pengujian kandungan aluminium dalamCRM Soil-7 buatan IAEA, menunjukkan bahwakadar aluminium berada dalam rentang nilaiyang tertera dalam sertifikat.
2. Nilai ketidakpastian hasil analisis AI dalamcontoh uji menggunakan metodespektrofotometri UV-Vis = 4,022 mg/g (8,68%), sehingga kadar AI dalam Soil-7 adalah46,362 ± 4,022 mg/g, sedangkan dalam sertifikat47 mg/g, atau dalam kisaran konsentrasi 44 - 5 Img/g. Jadi hasil analisis masuk dalam kisarankonsentrasi yang tercantum dalam sertifikat.
3. Faktor yang paling besar menyumbangkesalahan adalah faktor konsentrasi dari kurva
standar, sedangkan faktor penimbanganmemberikan kontribusi kesalahan yang palingkecil
DAFTAR PUSTAKA
I. BSN, Persyaratan Umum KompetensiLaboratorium Pengujian dan LaboratoriumKalibrasi, ISO/IEC 17025, edisi kedua 15-052005.
2. WILLIAMS, A., ELLISON, S.L.R.,ROSSLEIN, M., QuantifYing Uncertainty inAnalytical Measurement, EURACHEM/CIT ACGuide, second edition, 2000.
3. SUMARDI, Validasi Metode Analisis,Pelatihan Asesor Laboratorium, BSN, Jakarta,2001.
4. JULIA, K., Dasar-dasar Prinsip KetidakpastianPengukuran, Diklat Ketidakpastian HasilPengukuran Untuk Laboratorium Penguji (ISO17025),Serpong,2003.
TANYA JAWAB
Budi Prayitno~ Hasil akhir yang diperoleh ketidakpastian AI =
(46,36±4,1O) mg/g, apakah hasil ini merupakansuatu pembulatan? Apakah sumbangan ralatterkecil dari penimbangan dapat diabaikan?Purwanto
~Hasil akhir untuk Al = (46,36±4,lO) mg/gmerupakan hasil pembulatan dua angka dibelakang koma sedang sumbangan kesalahanterkecil dari penimbangan tetap dihitung untukmenghitung ketidakpastian gabungan.Mengingat penulisan dua angka di belakangkoma sumbangan terkecil dapat diabaikanatau tidak, bisa dicoba dihitung lagi fiC tanpamengikutkan ketidakpastian daripenimbangan.
56 ISSN 1410-8178 Purwanto A" dkk