Laju Reaksi

Kimia AnalitikSurya UniversityPENGANTAR KIMIA ANALITIK

112TOPIKPengertian Kimia AnalitikPeran Kimia AnalitikProses Analisa KimiaAnalisa KuantitatifKesalahan dalam Analisa KimiaPresisi dan AkurasiRata-rata dan MedianStandar DeviasiPerambatan KesalahanAngka PentingT-Student Test, Q-TestRegresi Linear

KIMIA ANALITIKKimia analitik: bagian ilmu kimia yang mempelajari teknik pemisahan, identifikasi, dan kuantifikasi zat kimia yang ada di dalam suatu cuplikan (sampel).Analisa:Kualitatif menentukan identitas spesies kimia yang ada dalam sampel.Kuantitatif menentukan kadar spesies kimia dalam sampel itu.

Analisa kualitatifAnalisa kuantitatif3

Crime Scene Investigation

Doping TestPERAN KIMIA ANALITIK4Real Crime Scene: Arsenic dalam rambut.

Gold MiningPERAN KIMIA ANALITIKEnvironmental Chemistry

5Hitung kandungan emas sebelum menanamkan modal untuk pertambanganHitung kandungan polutan di udaraAir, tanah, makanan, minuman dllMengambil sampelMengekstraksi analitMemisahkan analitMendeteksi, identifikasi, dan kuantifikasi analitMenentukan reliabilitas hasil analisaPROSES ANALISA KIMIA6Statistik!Instrumen analisisTitrasi, chromatography, mass spectrometry dllSecara tradisional analisa kuantitatif terbagi atas:Analisa GravimetriPenentuan massa analit/senyawa yang terkait dengannya.Analisa VolumetriPenentuan volume pereaksi yang diperlukan untuk tepat bereaksi dengan analit.ElektroanalisaPenentuan kadar analit dengan memanfaatkan sifat-sifat listrik seperti potensial, kuat arus, hambatan, atau muatan listrik (gula darah dll)SpektroskopiPenentuan kadar analit dengan mengukur interaksi antara radiasi elektromagnetik dan analit (Atomic spectroscopy dll)ANALISA KUANTITATIF7Setiap pengukuran selalu memiliki ketidakpastian kesalahan(UNCERTAINTY ANALYSIS / ERROR ANALYSIS)Kesalahan yang dapat terjadi pada suatu pengukuran:Kesalahan sistematis (systematic error)Hasil pengukuran menyimpang secara konstan (TERSTRUKTUR/SISTEMATIK) dari nilai yang sungguhnya. Contoh: membuat larutan dengan labu ukur yang tak terkalibrasi dgn baik.Dapat diatasi dengan: melakukan praktik laboratorium/alat yang baik.Kesalahan acak (random error)Variasi data eksperimen yang bersifat acak, yang disebabkan oleh kondisi percobaan yang tak dapat dikontrol.Contoh: fluktuasi nilai timbangan ketika ada angin/arus listrik tidak stabil.Dapat diatasi dengan: desain percobaan yang baik & menggunakan metode statistik yang tepat.Bisa juga karena kecerobohohan dari peneliti/teknisi

KESALAHAN DALAM ANALISA KIMIA8Akurasi digunakan untuk menjelaskan perbedaan antara hasil percobaan dan nilainya yang sesungguhnya, dan dinyatakan dalam kesalahan (absolute atau relative error) jarak nilai rata-rata terhadap nilai benar / nilai yg sesunggguhnya Presisi mengacu pada variasi hasil yang diperoleh ketika percobaan dilakukan pada kondisi yang sama (standard deviation rendah)

PRESISI DAN AKURASI9

10

Akurasi rendah/presisi tinggiAkurasi tinggi/presisi rendahAkurasi rendah/presisi rendahAkurasi tinggi/presisi tinggi11RATA-RATA DAN MEDIAN12Contoh:Erythropoieten (EPO) merupakan hormon alami yang meningkatkan kemampuan darah untuk mengangkut oksigen. Rekombinan EPO telah digunakan oleh para atlet, dan sekarang telah dilarang dalam Olimpiade. Untuk menyiapkan test EPO, seorang ahli kimia mengumpulkan sampel darah dari 8 orang sehat yang belum pernah menerima rekombinan EPO. Konsentrasi EPO yang terukur adalah: (i = 8), data: 9,1; 26,4; 32,1; 15,8; 23,7; 20,5; 13,0; dan 27,6 IU/L.

Berapakah konsentrasi rata-rata EPO dalam sampel darah tersebut? Tentukan pula median dari data tersebut.

1314Penyelesaian:Data konsentrasi EPO:

Rata-rata konsentrasi EPO dalam sampel darah adalah:

Data konsentrasi EPO yang sudah diurutkan:

EPO, IU/L9,113,015,820,523,726,427,632,1EPO12345678IU/L9,126,432,115,823,720,513,027,615STANDAR DEVIASI

Hitung dulu nilai rata-rata (Average)!Dalam suatu eksperimen, presisi hasil akhir yang diperoleh akan tergantung pada random error yang terjadi di setiap pengukuran.Merambatnya kesalahan ini dapat dihitung dengan cara sbb:

dimana

16PERAMBATAN KESALAHANPropagation of error (dalam penjumlahan, perkalian dll)

Contoh perambatan kesalahan ini dapat dilihat pada table berikut:

*a, b dan c merupakan variabel eksperimen dengan standar deviasi sa, sb dan sc. 17

PERAMBATAN KESALAHANContoh:Seorang teknisi ingin menyiapkan suatu larutan ephedrine untuk mengukur kadar zat tersebut di dalam urin. Sebuah wadah diletakkan di atas neraca digital, dinolkan, dan ditambahkan ephedrine hingga neraca menunjukkan angka 37.5 mg. Sampel ini kemudian dipindahkan ke dalam sebuah labu ukur. Wadah zat yang sudah kosong ditimbang kembali, dan menunjukkan angka 0.3 mg. Bila presisi neraca adalah + 0.05 mg, berapakah presisi massa ephedrine dalam labu ukur tersebut?Jawab: ((37.5-0.3) + 0.05) mg = 37.15 mg sampai 37.25 mg. Sampel ephedrine dalam labu ukur tersebut kemudian diencerkan dengan air deionisasi hingga tepat 250.00 mL. Bila random error volume labu ukur ini adalah + 0.10 mL, hitunglah presisi konsentrasi ephedrine (dalam mg/mL) yang terdapat dalam larutan akhir yang diperoleh. Jawab: 37.15/249.9, 37.15/250.1, 37.25/249.9, 37.25/250.1

18PERAMBATAN KESALAHANContoh:Contoh:Salah satu test yang dilakukan pada sampel urin atlet adalah mengukur pH urin. Hal ini dilakukan untuk menjamin bahwa sampel tersebut tidak diubah untuk mencegah terdeteksinya zat kimia yang dilarang. A) Bila suatu larutan standar mengandung ion H+ 4.0 (+0.2) x 10-8 M, berapakah pH dan presisi nilai pH ini? 8-log 4(+log 0.2)

B) Bila pH suatu sampel urin adalah 6.00 + 0.05, berapakah nilai dan presisi dari konsentrasi ion hidrogen yang ada di dalam sampel?10-6 + 10-(0.05) M19PERAMBATAN KESALAHANAngka penting: jumlah semua angka yang diketahui dengan pasti ditambah dengan satu digit pertama yang tidak pasti (error).Contoh:30,24 4 angka penting

Angka penting muncul karena setiap pengukuran selalu disertai ketidakpastian.Ketidakpastian ini akan menentukan jumlah angka yang diperlukan ketika melaporkan suatu hasil pengukuran.angka yang pastiangka yang tidak pasti20ANGKA PENTINGCara menentukan angka penting:Semua angka nol yang ada di depan diabaikan0.03204 4 angka penting (i.e. 3.204 x10-2)Semua angka nol yang ada di belakang diabaikan, kecuali diikuti desimal.2000 1 angka penting2,0 2 angka pentingSemua angka yang lain, termasuk angka nol yang terletak di antara angka bukan nol, adalah angka penting2012 4 angka penting

21ANGKA PENTING22ANGKA PENTING DALAM PERHITUNGANWeakest link: 24, uji relative error:1/24 x 1.08 = 0.045 = 0.05 2 decimal places! Ambil 1,08 bukan 1.1 lebih baik.Untuk membandingkan hasil percobaan dan suatu nilai referensi, kita dapat menggunakan t-student test.

23t-STUDENT TESTPengertian Uji t (t-test)Tes t atau Uji t adalah uji statistik yang digunakan untuk menguji kebenaran atau kepalsuan hipotesis nol .

Uji t pertama kali dikembangkan oleh William Seely Gosset pada 1915. Awalnya ia menggunakan nama samaran Student, dan huruf t yang terdapat dalam istilah Uji t dari huruf terakhir nama beliau. Uji t disebut juga dengan nama Student t.2. Persyaratan analisis Uji t Sampel di ambil secara acak dari populasi berdistribusi normal.

Data berskala interval dan atau rasio.Bisa one-tail test bisa two tail test.Kegunaan Uji t Alat analisis data untuk menguji satu sampel atau dua sampel. Membandingkan dua mean (rata-rata) untuk menentukan apakah perbedaan rata-rata tersebut perbedaan nyata (significantly different) atau karena kebetulan (not significantly different)

Untuk penggunaan uji t pada satu sampel, dua rata-rata yang di bandingkan adalah mean sampel dan mean populasi.

Penggolongan Uji t26Uji t Untuk Satu SampelRumus

Contoh :Seorang peneliti ingin melakukan kajian tentang kemampuan ujian peserta untuk mendapatkan Surat izin Mengemudi (SIM) kendaraan bermotor di Polres . Untuk keperluan penelitian ini di ambil sampel sebanyak 49 peserta, yang dipilih secara acak. Standar kelulusan ujian adalah skor 60 (rata-rata populasi). Dari sampel diperoleh rata-rata skor ujian adalah 55 dengan standar deviasi 15. (55 15)Berdasarkan data ini , pihak POLRES membuat pernyataan: Semua peserta ujian mempunyai kemampuan menyelesaikan soal ujian di bawah standar kelulusan.

Pertanyaan: Ujilah pernyataan (hipotesis di atas) dengan 95% confident interval

Penyelesaian

Simplenya POLRES menyatakan semua tak lulus (Ho, null hypothesis)Semua lulusOne tail test.

Bandingkan hasil perhitungan t di atas dengan tabel t.db = n -1 = 49-1 = 48 (atau df degree of freedom)ttabel =

31

Df = 48

Daerah tolak H0Daerah terima H0

t > ttabel.H0 ditolak. Kesimpulan :Terdapat peserta ujian mempunyai Kemampuan di bawah rata-rata.-2,23Bandingkan nilai t yang diperoleh dengan nilai tc yang ada di dalam tabel.Dimana derajat kebebasan: f = n 1Bila t tc, maka kita dapat mengatakan bahwa x dan tidak berbeda (dengan tingkat keyakinan seperti yang tertulis pada tabel, significantly different)Contoh: Sanksi akan diberikan kepada atlet olimpiade apabila urin mereka ditemukan mengandung kafein dengan konsentrasi melebihi 12.00 g/mL. Sampel urin salah seorang atlet memberikan nilai rata-rata konsentrasi kafein 12.16 g/mL (pengukuran dilakukan 5 kali dengan nilai rentang 12.00 12.28 g/mL). Standar deviasi untuk nilai rata-rata ini adalah 0.07 g/mL. Pelatih atlet tersebut berargumen bahwa hasil ini secara statistik tak berbeda dengan batas kafein 12.00 g/mL. Apakah kedua nilai ini bisa dikatakan sama dengan tingkat keyakinan 95%? (two tail) (12.16-12)/(0.07/50.5) = 5.11, Bandingkan dengan t-table http://rumushitung.com/2013/01/23/tabel-t-dan-cara-menggunakannya/ maka a = 2.776, t>t table, H0 ditolak, artinya, hasil ini secara statistik berbeda dengan batas kafein 12.00 mg/ml, sehingga sanksi layak diberikan.33t-STUDENT TEST34Q-TESTUJI Q-COCHRANUji Q Cochran digunakan untuk menguji apakah tiga (atau lebih) himpunan skor (proporsi atau frekuensi) berpasangan saling signifikan. Skala data yang digunakan dapat berupa skala nominal maupun ordinal yang dipisahkan (dikotomi), seperti sukses dan gagal, ya dan tidak, dan sebagainya.

35Contoh

36Penyelesaian

Tabel Q-test: http://smartstat.files.wordpress.com/2010/11/tabel-tukey-hsd.pdf37

38

Contoh:Suatu sampel urin dikirim ke beberapa laboratorium untuk diperiksa kandungan mariyuana-nya. Hasil pemeriksaan yang diperoleh adalah sebagai berikut: Lab 1 55.3 g/L, Lab 2 57.8 g/L, Lab 3 54.0 g/L, Lab 4 68.1 g/L, dan Lab 5 58.7 g/L. Gunakan uji Q untuk menentukan apakah salah satu dari hasil test tersebut dapat dikatakan merupakan pencilan (dengan tingkat keyakinan 95%).Jawab; ini tidak dapat diselesaikan dengan q-test, tapi dengan t-test atau analysis Duncan.

39Apakah salah satu data hasil pemeriksaan laboratorium (lihat soal yang terdahulu) dapat dikatakan sebagai pencilan? Gunakan Tn test pada tingkat keyakinan 95% untuk membuktikan hal ini.40REGRESI LINEARApa itu Regresi Linier ?Regresi merupakan alat ukur yg digunakan untuk mengetahui ada tidaknya korelasi antarvariabel. Analisis regresi lebih akurat dlm analisis korelasi karena tingkat perubahan suatu variabel terhdp variabel lainnya dpt ditentukan). Jadi pada regresi, peramalan atau perkiraan nilai variabel terikat pada nilai variabel bebas lebih akurat pula.Regresi linier adalah regresi yang variabel bebasnya (variabel X) berpangkat paling tinggi satu. Utk regresi sederhana, yaitu regresi linier yg hanya melibatkan dua variabel (variabel X dan Y).Persamaan Regresi Linear dari Y terhadap XY = a + bXKeterangan :Y= variabel terikatX= variabel bebasa= intersep / konstantab= koefisien regresi / slopPersamaan regresi linear di atas dpt pula dituliskan dlm bentuk

Mencari nilai a dan bRumus 1

Pendekatan Matriks

Rumus II

Contoh SoalBerikut ini data mengenai umur tanaman strawberry (bulan) dan kandungan cemaran Cesium (mSv)X= umur tanaman strawberry (bulan)Y= kandungan Cs (mSv)

Tentukan nilai a dan b (gunakan ketiga cara)!Buatkan persamaan regresinya!Berapa kandungan Cs dari tanaman tersebut yang berumur 3.5 bulan?X23256141Y5887113104Penyelesaian :XYX2Y2XY254251038964242846416572549356113612166131934101610040141164245696448198

Cara 1.Cara 2.

Cara 3

Dari ketiga cara pengerjaan tersebut diperoleh nilai a = 3,25 dan nilai b = 1,25Persamaan regresi linearnya adalah Y=3,25+1,25XNilai duga Y, jika X=3,5 adalah Y=3,25+1,25XY=3,25+1,25(3,5) =7,625

46Analytical Chemistry and Quantitative Analysis. David S. Hage, James D. Carr. 2011. Pearson Education, Inc.Fundamentals of Analytical Chemistry. Skoog, West, Holler, Crouch. 9th edition. 2014. Brooks/Cole, Cengage Learning, Belmont, CA, USA.Referensi bebas lainnya.

47PUSTAKAPUSTAKA