Kimia analisis: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Gas Chromatography Laboratory.jpg|thumbjmpl|300 px|Laboratorium [[kromatografi gas]]]]

'''Kimia analisis''' adalah studi [[Proses pemisahan|pemisahan]], identifikasi, dan [[Kuantifikasi (sains)|kuantifikasi]] komponen [[Zat kimia|kimia]] dalam bahan alam maupun buatan.<ref>Holler, F. James; Skoog, Douglas A.; West, Donald M. (1996).  ''Fundamentals of analytical chemistry''. Philadelphia: Saunders College Pub.  [[ISBN]]  [[:en:Special:BookSources/0-03-005938-0|0-03-005938-0]].</ref> [[Analisis kualitatif]] memberikan indikasi identitas [[spesies kimia]] di dalam sampel. Sedangkan [[analisis kuantitatif]] menentukan jumlah komponen tertentu dalam suatu zat. Pemisahan komponen seringkalisering kali dilakukan sebelum melakukan analisis.

Metode analisis dapat dibagi menjadi klasik dan instrumental.<ref>Nieman, Timothy A.; Skoog, Douglas A.; Holler, F. James (1998).  ''Principles of instrumental analysis''. Pacific Grove, CA: Brooks/Cole.  [[ISBN]]  [[:en:Special:BookSources/0-03-002078-6|0-03-002078-6]].</ref> Metode klasik (dikenal juga sebagai metode [[kimia basah]]) menggunakan pemisahan seperti [[Presipitasi (kimia)|pengendapan]], [[ekstraksi]], dan [[distilasi]] serta analisis kualitatif berdasarkan warna, bau, atau titik leleh ([[organoleptis]]). Analisis kuantitatif klasik dilakukan dengan menentukan berat atau volum. Metode instrumental menggunakan suatu peralatan untuk menentukan kuantitas fisik suatu analit seperti [[Absorpsi|serapan cahaya]], [[fluoresens]]i, atau [[Konduktivitas listrik|konduktivitas]]. Pemisahan dilakukan menggunakan metode [[kromatografi]], [[elektroforesis]] atau [[fraksinasi aliran medan]].

[[Berkas:Bunsen-Kirchhoff.jpg|thumbjmpl|200 px|Gustav Kirchhoff (kiri) and Robert Bunsen (kanan)]]

Analisis instrumental pertama adalah spektrometri emisi nyala yang dikembangkan oleh [[Robert Bunsen]]  dan  [[Gustav Robert Kirchhoff|Gustav Kirchhoff]] dengan menemukan [[rubidium]] (Rb) dan [[Sesium|caesium]] (Cs) pada tahun 1860.<ref>Arikawa, Yoshiko (2001).  [https://www.jstage.jst.go.jp/article/analscisp/17icas/0/17icas_0_i571/_pdf "Basic Education in Analytical Chemistry"]  (pdf).  ''Analytical Sciences''  (The Japan Society for Analytical Chemistry)  '''17'''  (Supplement): i571–i573. </ref>

Sebagian besar perkembangan dalam bidang kimia analitik terjadi pasca 1900. Selama periode ini, analisis instrumental menjadi semakin dominan. Khususnya, semakin banyaknya teknik-teknik dasar spektroskopi dan spektrometri yang ditemukan di awal abad 20 dan disempurnakan di akhir abad ke-20.<ref>Miller, K; Synovec, RE (2000). "Review of analytical measurements facilitated by drop formation technology".  ''Talanta''  '''51'''  (5): 921–33.  [[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1016/S0039-9140(99)00358-6|10.1016/S0039-9140(99)00358-6]].[[PubMed|PMID]]  [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18967924 18967924].</ref>

Ilmu pemisahan mengikuti pola perkembangan ilmu kimia analisis dan juga bertransformasi menuju peralatan berkinerja tinggi.<ref>Bartle, Keith D.; Myers, Peter (2002). "History of gas chromatography".  ''TrAC Trends in Analytical Chemistry''  '''21'''  (9–10): 547.  [[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1016/S0165-9936(02)00806-3|10.1016/S0165-9936(02)00806-3]].</ref> Pada tahun 1970an banyak dari teknik-teknik ini mulai digunakan secara bersama-sama untuk memecahkan karakterisasi sampel secara lengkap.

Sejak sekitar tahun 1970an hingga sekarang, kimia analisis semakin inklusif untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan biologi (kimia bioanalisis), di mana selama ini sangat fokus pada molekul anorganik atau [[Molekul kecil|organik renik]]. Penggunaan laser dalam bidang kimia terus mengalami peningkatan sebagai alat bantu analisis maupun influenser untuk berbagai [[reaksi kimia]]. Pada akhir abad ke-20, terlihat pula ekspansi penerapan kimia analisis yang luar biasa, mulai dari menjawab soalan akademis hingga memecahkan masalah [[Kimia forensik|forensik]], [[Kimia lingkungan|lingkungan]], [[Kimia industri|industri]], [[Kimia farmasi|medis]], dan bahkan [[histologi]].<ref>Laitinen, H.A. (1989). "History of analytical chemistry in the U.S.A".  ''Talanta''  '''36'''  (1–2): 1–9.  [[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1016/0039-9140(89)80077-3|10.1016/0039-9140(89)80077-3]].  [[PubMed|PMID]]  [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18964671 18964671].</ref>

Kimia analisis moderenmodern didominasi oleh analisis instrumental. Banyak analis kimia fokus pada satu jenis instrumen. Akademisi cenderung juga untuk fokus pada aplikasi dan pengembangan baru atau pada metode analisis baru. Penemuan adanya bahan kimia di dalam darah yang meningkatkan risiko kanker membuka jalan bahwa analis kimia dapat terlibat di dalamnya. Metode baru yang sedang dikembangkan adalah dengan melibatkan penggunaan laser yang dapat diatur untuk meningkatkan spesifisitas dan sensitivitas metode spektrometri. Banyak metode, salah satunya sedang dikembangkan, untuk mengarsip data sehingga dapat digunakan sebagai acuan dalam waktu lama. Ini diperlukan terutama untuk keperluan ''[[Quality Assurance]]'' (QA) industri, serta aplikasi forensik dan lingkungan. Peran kimia analisis semakin penting di bidang industri farmasi, selain QA, dalam hal pengembangan obat baru dan aplikasi klinisnya untuk memahami interaksi antara obat dan pasien.

[[Berkas:Flame test.jpg|thumbjmpl|rightka|200px|Adanya [[tembaga]] dari percobaan analisaanalisis kualitatif ini ditunjukkan dengan warna api yang hijau-kebiruan.]]

=== AnalisaAnalisis kualitatif ===

AnalisaAnalisis kualitatif menentukan ada atau tidaknya sebuah senyawa, tapitetapi tidak massa atau konsentrasinya. AnalisaAnalisis kualitatif tidak menghitung jumlah.

==== AnalisaAnalisis gravimetri ====

AnalisaAnalisis gravimetri menentukan massa dari suatu analit dengan menimbang sampel sebelum dan/atau setelah mengalami beberapa perubahan. Contoh yang umum adalah menentukan massa air dalam suatu hidrat dengan memanaskan sampelnya untuk menghilangkan air yang ada, sehingga akan ada perbedaan massa karena molekul air akan terlepas.

==== AnalisaAnalisis volumetri ====

[[Berkas:Analytical instrument.png|thumbjmpl|300 px|Diagram balok sebuah instrumen analisis yang menunjukkan stimuli dan pengukuran respon]]

[[Berkas:1 MV accelerator mass spectrometer.jpg|thumbjmpl|leftkiri|200 px|[[Akselerator spektrometer massa]] yang digunakan untuk [[penanggalan radiokarbon]] dan analisis lainnya]]

{{details|Metode elektroanalisis}}Metode elektroanalisis menentukan [[Potensial listrik|potensial]] (volts) dan/atau [[Arus listrik|arus]] ([[Ampere|amps]]) dalam suatu [[sel elektrokimia]] yang mengandung analit.<ref>Bard, A.J.; Faulkner, L.R.  '''Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications.'''  New York: John Wiley & Sons, 2nd Edition,  '''2000'''.</ref><ref>Skoog, D.A.; West, D.M.; Holler, F.J.  '''Fundamentals of Analytical Chemistry'''  New York: Saunders College Publishing, 5th Edition,  '''1988'''.</ref> Metode ini dapat dikategorikan menurut aspek dari sel yang dikendalikan dan ditentukan. Tiga kategori utama adalah: [[potensiometri]] (pengukuran perbedaan potensial elektrode), [[coulometri]] (penentuan arus sel selama waktu tertentu), dan [[voltametri]] (pengukuran arus sel selama potensial sel diubah-ubah).

[[Berkas:TLC black ink.jpg|thumbjmpl|200 px|Pemisahan komponen tinta hitam pada pelat [[kromatografi lapisan tipis]]]]

Kombinasi teknik-teknik di atas menghasilkan teknik "hibrida" atau "tandem".<ref>Wilkins, C. (1983). "Hyphenated techniques for analysis of complex organic mixtures".''Science''  '''222'''  (4621): 291–6.  [[Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/1983Sci...222..291W 1983Sci...222..291W].[[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1126/science.6353577|10.1126/science.6353577]].  [[PubMed|PMID]]  [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6353577 6353577].</ref><ref>Holt, R. M.; Newman, M. J.; Pullen, F. S.; Richards, D. S.; Swanson, A. G. (1997). "High-performance Liquid Chromatography/NMR Spectrometry/Mass Spectrometry:Further Advances in Hyphenated Technology".  ''Journal of Mass Spectrometry''  '''32'''  (1): 64–70.[[Pengenal objek digital|doi]]:10.1002/(SICI)1096-9888(199701)32:1<64::AID-JMS450>3.0.CO;2-7.[[PubMed|PMID]]  [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9008869 9008869].</ref><ref>Ellis, Lyndon A; Roberts, David J (1997). "Chromatographic and hyphenated methods for elemental speciation analysis in environmental media".  ''Journal of Chromatography A''  '''774'''(1–2): 3–19.  [[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1016/S0021-9673(97)00325-7|10.1016/S0021-9673(97)00325-7]].  [[PubMed|PMID]]  [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9253184 9253184].</ref><ref>Guetens, G; De Boeck, G; Wood, M; Maes, R.A.A; Eggermont, A.A.M; Highley, M.S; Van Oosterom, A.T; De Bruijn, E.A; Tjaden, U.R (2002). "Hyphenated techniques in anticancer drug monitoring".  ''Journal of Chromatography A''  '''976'''  (1–2): 229–38.[[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1016/S0021-9673(02)01228-1|10.1016/S0021-9673(02)01228-1]].  [[PubMed|PMID]]  [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12462614 12462614].</ref><ref>Guetens, G; De Boeck, G; Highley, M.S; Wood, M; Maes, R.A.A; Eggermont, A.A.M; Hanauske, A; De Bruijn, E.A; Tjaden, U.R (2002). "Hyphenated techniques in anticancer drug monitoring".  ''Journal of Chromatography A''  '''976'''  (1–2): 239–47.  [[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1016/S0021-9673(02)01227-X|10.1016/S0021-9673(02)01227-X]].  [[PubMed|PMID]]  [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12462615 12462615].</ref> Beberapa contoh yang populer digunakan saat ini dan teknik-teknik hibrida baru sedang dalam pengembangan. Contohnya: [[kromatografi gas-spektrometri massa]] (GC-MS), kromatografi gas-[[spektroskopi inframerah]] [[transformasi Fourier]] (GC-FTIR), [[kromatografi cair-spektrometri massa]] (LC-MS), kromatografi cair-[[spektroskopi resonansi magnet inti]] (LC-NMR), kromatografi gas-''[[inductively coupled plasma]]'' (GC-ICP), dan sebagainya. Teknik tandem saat ini sudah sangat berkembang, sehingga dapat menggabungkan hingga tiga teknik analisis. Contoh paling populer adalah ''[[capillary zone electrophoresis]]''-''inductively coupled plasma''-spektrometri massa (dikenal dengan CZE-ICP-MS).

Teknik tandem merujuk pada kombinasi dua (atau lebih) teknik untuk mendeteksi dan memisahkan bahan kimia dari larutannya. Teknik yang paling banyak digunakan adalah dari kromatografi. Teknik tandem banyak digunakan dalam kimia dan [[biokimia]]. Penulisan teknik tandem kadang menggunakan garis miring ("/"), terutama jika nama dari salah satu metodenya mengandung tanda minus ("-").

[[Berkas:3D-SIM-3 Prophase 3 color.jpg|thumbjmpl|200 px|Citra [[mikroskop fluoresens]] dua inti sel tikus dalam [[profase]] (batang skala 5 µm)<ref>{{cite journal |doi=10.1126/science.1156947 |title=Subdiffraction Multicolor Imaging of the Nuclear Periphery with 3D Structured Illumination Microscopy |year=2008 |last1=Schermelleh |first1=L. |last2=Carlton |first2=P. M. |last3=Haase |first3=S. |last4=Shao |first4=L. |last5=Winoto |first5=L. |last6=Kner |first6=P. |last7=Burke |first7=B. |last8=Cardoso |first8=M. C. |last9=Agard |first9=D. A. |last10=Gustafsson |first10=M. G. L. |last11=Leonhardt |first11=H. |last12=Sedat |first12=J. W. |journal=Science |volume=320 |issue=5881 |pages=1332–6 |pmid=18535242 |pmc=2916659|bibcode = 2008Sci...320.1332S }}</ref>]]

== Galat / Kesalahan (''error'') ==

{{Main|Kesalahan aproksimasi}}Kesalahan (''error'') didefinisikan sebagai sejumlah perbedaan antara nilai teramati dengan nilai sebenarnya.<ref>G.L. David -  ''Analytical Chemistry''</ref>

<math display="block">\frac{E}{T} \times 100 = \%error</math>

[[Berkas:Calibration curve.png|thumbjmpl|200 px|Kurva kalibrasi menunjukkan [[limit deteksi]], [[limit kuantifikasi]], rentang dinamis, dan limit linearitas]]

== SignalSinyal dan derau ==

Salah satu komponen terpenting pada kimia analisis adalah memaksimalkan signalsinyal yang diinginkan, bersamaan dengan itu, meminimalkan [[derau]].<ref name=":0">Crouch, Stanley; Skoog, Douglas A. (2007).  ''Principles of instrumental analysis''. Australia: Thomson Brooks/Cole.  [[ISBN]]  [[:en:Special:BookSources/0-495-01201-7|0-495-01201-7.]]</ref> Nilai kepantasan analitik dikenal sebgaisebagai ''[[signal-to-noise ratio]]'' (S/N atau SNR)

[[Berkas:Analyse_thermo_gravimetrique_bruit.png|thumbjmpl|200x200px|Noise in a [[thermogravimetric analysis]]; lower noise in the middle of the plot results from less human activity (and environmental noise) at night|rightka]][[Derau lingkungan]] muncul dari lingkungan sekeliling instrumen analisis. Sumber derau elektromagnetik adalah [[kabel listrik]], stasiun televisi dan radio, [[Nirkabel|perangkat nirkabel]], [[lampu fluoresen kompak]]<ref>[http://www.emrpolicy.org/science/forum/08_havas_cfl_scenihr.pdf "Health Concerns associated with Energy Efficient Lighting and their Electromagnetic Emissions"]  (PDF). Trent University, Peterborough, ON, Canada. Retrieved  2011-11-12.</ref> dan [[motor listrik]]. Kebanyakan sumber derau ini mempunyai lebar pita sempit dan oleh karena itu dapat dihindari. [[Isolasi vibrasi|Isolasi]] temperatur dan [[Isolasi vibrasi|vibrasi]] mungkin diperlukan untuk beberapa instrumen.

Reduksi derau dapat diperoleh baik dengan menggunakan [[perangkat keras]] maupun [[Perangkat lunak|lunak]] komputer. Contoh perangkat keras yang dapat mengurangi derau antara lain menggunakan [[kabel berpelindung]], [[penyaringan analog]], dan [[Modulasi sinyal|modulasi signal]]. Contoh perangkat lunak yang dapat mengurangi derau antara lain [[penyaringan digital]], ''[[ensemble average]]'',  ''[[boxcar average]]'', dan metode [[korelasi]].<ref name=":0" />

Penelitian kimia analisis sebagian besar didorong oleh kinerja (sensitivitas (kepekaan), selektivitas, validitas, [[rentang linear]], akurasi (ketepatan), presisi (ketelitian), dan kecepatan), dan biaya (pembelian, operasional, pelatihan, waktu, dan tempat). Di antara cabang utama analisis kontemporer spektrometri atom, paling banyak dan umum digunakan adalah spektrometri massa dan optik.<ref>Bol'Shakov, Aleksandr A; Ganeev, Aleksandr A; Nemets, Valerii M (2006). "Prospects in analytical atomic spectrometry".  ''Russian Chemical Reviews''  '''75'''  (4): 289.[[arXiv]]:[https://arxiv.org/abs/physics/0607078 physics/0607078].  [[Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/2006RuCRv..75..289B 2006RuCRv..75..289B].[[Pengenal objek digital|doi]]:[[doi:10.1070/RC2006v075n04ABEH001174|10.1070/RC2006v075n04ABEH001174]].</ref> Untuk analisis unsur pada sampel padat, trend saat ini dipegang oleh ''[[laser-induced breakdown spectroscopy]]'' dan spektrometri massa [[ablasi laser]], serta teknik-teknik pemindahan produk-produk ablasi laser ke ''inductively coupled plasma'' (ICP). Manfaat rancangan laser diode dan osilator parametrik optik mendorong pengembangan dalam bidang spektrometri pendaran dan ionisasi. Penggunaan metode berbasis plasma dan laser terus meningkat. Minat terhadap analisis absolut (nirstandar) terus dikembangkan, terutama dalam spektrometri emisi.

Usaha keras sedang dilakukan untuk menciutkan teknik analisis seukuran ''[[Sirkuit terpadu|chip]]''. Meskipun demikian ada beberapa contoh sistem semacam ini yang dapat bersaing dengan teknik analisis tradisional. Keuntungan potensialnya mencakup: ukuran/portabilitas, kecepatan analisis, dan biaya. (''micro  [[:en:Total Analysis System|Total Analysis System]]  (µTAS)'' atau  ''[[:en:Lab-on-a-chip|Lab-on-a-chip]]''). [[Mikrokimia|Kimia skala mikro]] menghemat jumlah bahan kimia yang digunakan.

* Bettencourt da Silva, R; Bulska, E; Godlewska-Zylkiewicz, B; Hedrich, M; Majcen, N; Magnusson, B; Marincic, S; Papadakis, I; Patriarca, M; Vassileva, E; Taylor, P; Analytical measurement: measurement uncertainty and statistics, 2012,  [[ISBN]] [[:en:Special:BookSources/9789279230707|978-92-79-23070-7]].

* [https://www.dmoz.org/Science/Chemistry/Analytical Analytical Chemistry]  {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20151120105109/https://www.dmoz.org/Science/Chemistry/Analytical |date=2015-11-20 }} pada  [[DMOZ]]