estimasi ketidakp astian pengukuran kandungan

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


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



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



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

estimasi ketidakp astian pengukuran kandungan

Documents