Teori Kesalahan Dalam Analisis Kuantitatif

Sebagai seorang analis, kita diwajibkan untuk memperoleh hasil yang sedekat mungkin dengan nilai sebenarnya, dengan menerapkan prosedur-prosedur yang benar. Baik itu saat praktikum atau saat melakukan penelitian. Namun dalam faktanya, kesalahan dalam suatu analisis masih sering terjadi. Pemahaman akan teori kesalahan dalam kimia analisis menjadi sangat penting. Untuk itu, pada artikel kali ini akan dibahas Kesalahan Dalam Analisis Kuantitatif dan Cara Menguranginya.
Kesalahan Dalam Analisis Kuantitatif Kimia Analitik

Keterbatasan Metode-Metode Analisis Kuantitatif

Sebelum kita mulai lebih jauh, perlu diketahui faktor-faktor yang mempengaruhi keterbatasan dari metode-metode analisis, yaitu:
  • Ketepatan
  • Ketelitian
  • Sumber kesalahan
  • Ilmui kimia yang terlibat dalam proses analisis

Ketepatan (Akurasi)

Ketepatan adalah kesesuaian antara hasil yang terukur dengan nilai yang sebenarnya. Ada 2 cara untuk menentukan ketepatan yaitu dengan menggunakan metode mutlak (absolut) dan metode perbandingan (komparatif).

1. Metode Mutlak
  • Membuat larutan zat murni yang telah diketahui konsentrasinya (standar primer)
  • Melakukan analisis dengan prosedur yang akan ditentukan ketepatannya, dilakukan beberapa kali, kemudian dirata-rata.
  • Membandingkan hasil analisis dengan kadar zat yang sebenarnya.
2. Metode Perbandingan
Menggunakan pembanding (bukan zat murni misalnya mineral) yang telah ditetapkan kadarnya dengan metode yang dianggap lebih tepat (metode standar).

Ketelitian (Presisi)

Ketelitian adalah kesesuaian antara nilai-nilai dari suatu deret pengukuran dari suatu kuantitas yang sama. Jadi semisal kita melakukan pengukuran, antara hasil pengukuran satu dengan lainnya hasilnya sama atau paling tidak berdekatan. Ketelitian selalu menyertai ketepatan, tetapi ketelitian yang tinggi tidak selalu mengandung arti " tepat ".

Ukuran dari ketelitian biasa disebut deviasi rata-rata atau harga koefisien variasi (KV). Rumus untuk menghitung ketelitian:
Perhitungan ketelitian Kimia Analitik

S: Simpangan baku
X: Nilai masing-masing pengamatan
x bar: Nilai rata-rata masing-masing pengamatan
N: Jumlah data/Banyaknya pengamatan

Suatu metode dikatakan mempunyai ketelitian yang baik jika KV kurang dari 3%.

Kesalahan Absolut (E) dan Relatif (E rel)
Kesalahan atau yang biasa disebut eror akan banyak ditemui di analisis kuantitatif. Kesalahan absolut adalah perbedaan antara hasil analisis (x) dengan harga sebenarnya. Sedangkan Kesalahan relatif adalah selisih antara hasil analisis (x) dengan harga sebenarnya dibanding dengan harga sebenarnya.

Jenis-Jenis Kesalahan Dalam Analisis Kuantitatif

Ada 2 jenis kesalahan mendasar dalam analisis kuantitatif yaitu:

1. Kesalahan tertetapkan (determinate error)

Kesalahan tertetapkan merupakan kesalahan yang bisa dihindari, besarnya dapat ditetapkan, dan terjadi berulang-ulang (satu arah). Kesalahan tertetapkan dibagi menjadi 4 bagian yaitu:

Kesalahan operasional
Kesalahan yang disebabkan karena manusia yang mengalisis itu sendiri dan tidak ada hubungannya dengan metode atau prosedur percobaan.

Contoh:
  • Perlakuan yang tidak kuantitatif dari analis saat melakukan percobaan
  • Pencucian endapan yang kurang kuantitatif
  • Pemijaran/pemanasan endapan pada temperature yang kurang tepat
  • Pendinginan kurs yang kurang cukup sebelum digunakan menimbang
  • dll
Kesalahan Instrumen dan Reagensia
Kesalahan analis saat menggunakan instrumen maupun memilih reagen.

Contoh:
  • Instrumen/alat yang digunakan tidak dikalibrasi terlebih dahulu sebelum digunakan.
  • Buret berlemak/kotor tidak dibersihkan terlebih dahulu sebelum digunakan
  • Reagen yang digunakan tidak murni
  • dll
Kesalahan Metode

Contoh:
  • Pengambilan sampel yang kurang tepat
  • Reaksi tidak sempurna
  • Adanya pengotor pada endapan saat menggunakan Gravimetri
  • Pemilihan indikator yang kurang tepat untuk menentukan titik akhir titrasi
Kesalahan Aditif dan Sebanding (Proporsional)
Nilai mutlak kesalahan aditif tidak bergantung pada kuantitas konstituen zat yang ditetapkan, sedangkan pada kesalahan proporsional hal tersebut sangat berpengaruh.

Contoh 1:
  • Hilangnya bobot kurs pada waktu pemijaran tidak akan mempengaruhi kuantitas konstituen zat yang diletakkan dalam kurs tersebut nantinya.
Contoh 2:
  • Adanya zat pengotor pada larutan standar menyebabkan terjadinya kenaikan kuantitas konstituen secara linier maupun tidak, sehingga bisa berakibat adanya kesalahan nilai normalitas (N) suatu larutan standar.

2. Kesalahan tidak tertetapkan (accidental error)

Kesalahan yang terjadi walaupun si analis sudah bekerja dengan metode yang baik dan benar secara hati-hati. Misalnya, masih terjadi sedikit perbedaaan dalam pengukuran berulang. Hal ini ditimbulkan oleh sebab-sebab yang tidak dapat dikendalikan oleh si analis dan umumnya sulit untuk dipahami.

Cara Memperkecil Kesalahan Dalam Analisis Kuantitatif

Ada beberapa cara untuk memperkecil kesalahan diantaranya:

1. Mengkalibrasi alat dan melakukan koreksi
Instrumen dikalibrasi da dikoreksi terhadap pengukuran standar dengan tujuan untuk mengetahui apakah instrumen yang digunakan dalam keadaan baik (tidak rusak). Selain kalibrasi, penting juga untuk mencuci peralatan gelas berukuran (misal: biuret, pipet volume) hingga bersih dan bebas pengotor.

2. Melakukan penetapan blanko
Melakukan penetapan secara terpisah terhadap blanko. Tujuannya adalah mengetahui adanya pengotor dalam reagen dan koreksi larutan standar untuk mencapai titik akhir titrasi. Nilai koreksinya tidak boleh terlalu besar (tidak tepat dan tidak teliti).

3. Melakukan penetapan pengawasan
Dengan kondisi identik, dilakukan penetapan terhadap sampel dan standar yang mengandung konstituen dengan bobot yang sama seperti yang terkandung dalam sampel.

4. Menggunakan metode analisis perbandingan
Analisis dengan menggunakan metode yang berbeda, misalnya penentuan kadar besi (Fe) dalam sampel secara Gravimetri dibandingan dengan metode Volumetri. Metode yang digunakan benar apabila hasil yang didapatkan tidak berbeda secara bermakna.

5. Melakukan penetapan pararel
Mengecek hasil yang didapatkan dari analisis dan melakukan penetapan secara berulang. Misalnya, titrasi dilakukan sebanyak 3 kali bukan hanya satu kali untuk mendapatkan hasil yang tepat. Akan tetapi, volume titrasi yang didapatkan tidak boleh berbeda jauh atau lebih dari 0,05 (harus presisi).

Angka Bermakna

Selain hal-hal diatas, untuk mengurangi kesalahan dalam analisis kuantitatif juga sangat penting untuk memahami angka bermakna. Angka bermana adalah digit yang menunjukkan banyakknya kuantitas. Maksud kuantitas disini adalah semua angka " pasti " ditambah satu angka " tidak " pasti. Angka 0 merupakan angka bermakna, kecuali jika merupakan angka pertama dari suatu bilangan.

Contoh:
1. 1,350 dan 1,0024, nol disini merupakan angkat bermakna. Jadi 1,350 dan 1,0024 memiliki 5 angka bermakna.

Lalu bagaimana 0 yang tidak bermakna? Misalkan 0,0035 kg, nol disini bukan angka bermakna karena hanya berfungsi untuk menentukan tempat desimal.

Aturan Untuk Perhitungan

1. Perhatikan angka bermakna dalam setiap hasil sehingga hanya ada satu angka tidak pasti
Setiap alat mempunyai kepekaan (sensitivitas) yang berbeda, misalnya untuk neraca analisis dengan kepekaan 0,1 mg, berat penimbangan harus ditulis empat angka dibelakang koma (satuan mg). Contoh: 2,3456 mg.

Untuk alat lainnya misalnya:
  • Labu ukur 100 ml harus ditulis 100,0 ml
  • Pipet volume 10 ml harus ditulis 10,0 ml
  • Buret dengan skala 0,1 volumenya harus ditulis 2 angka dibelakang koma 
  • Buret dengan skala 0,01 volumenya harus ditulis 3 angka dibelakang koma

2. Pembulatan angka
Jika angka terakhir <5, maka angka tersebut bisa dibuang atau tidak perlu dituliskan.
Jika angka terakhir >5, maka angka tersebut dibulatkan keatas.
Jika angka terakhir =5, maka angka tersebut dibulatkan keatas jika angka depannya bilangan genap.

Contoh: 

4,75 bisa dibulatkan menjadi 4,8
4,25 bisa dibulatkan menjadi 4,2

3. Penambahan dan pengurangan
Hasil akhir mempunyai angka desimal sesuai desimal paling kecil

Contoh:
152,12 + 5,034 + 0,5672 (desimal terkecil 2 angka), jadi harus ditulis 152,12 + 5,03 + 0,56 = 157,71

4. Perkalian dan pembagian
Jumlah angka bermakna dari hasil akhir adalah sama dengan jumlah angka bermakna dari data yang paling kecil angka bermaknanya.

Terima kasih sudah membaca artikel Teori Kesalahan Dalam Analisis Kuantitatif.

Baca juga: Analisa Volumetri