APLIKASI DETEKTOR FOTOAKUSTIK PADA KROMATOGRAFI GAS
VARIAN 3400 UNTUK MENENTUKAN KONSENTRASI
ETANOL HASIL EKSTRAKSI AIR TAPE
Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Jurusan Fisika
Oleh:
F. Yeni Anggarini
NIM : 053214003
PROGRAM STUDI FISIKA
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2010
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
APPLICATION OF PHOTOACOUSTIC DETECTOR IN GAS
CHROMATOGRAPHY VARIAN 3400 TO DETERMINE
THE CONCENTRATION OF ETHANOL IN EXTRACTED OF WATER
TAPE
A THESIS
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain The Sains Degree
In Physics Department
by :
F. Yeni Anggarini
NIM : 053214003
PHYSICS STUDY PROGRAM
PHYSICS DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2010
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Skripsi ini penulis persembahkan ini untuk:
Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria
(sumber segala kasih dan pengharapan)
Valentinus Hadi Sumitro dan Christina Sunarti Hadi
(Orang tua Penulis)
Keluarga Besar Program Studi Fisika Universitas Sanata Dharma
(Khususnya angkatan 2005)
Willybrordus Prima Abineri
Semua pihak yang telah membantu sampai terbentuknya skripsi ini
” Selalu percaya dan yakin maka semua akan berjalan baik ”
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak
memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 11 Maret 2010
Penulis
F. Yeni Anggarini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : F. Yeni Anggarini
Nomor Mahasiswa : 053214003
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
APLIKASI DETEKTOR FOTOAKUSTIK PADA KROMATOGRAFI GAS
VARIAN 3400 UNTUK MENENTUKAN KONSENTRASI
ETANOL HASIL EKSTRAKSI AIR TAPE
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 11 Maret 2010
Yang menyatakan
(F. Yeni Anggarini)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
INTISARI
APLIKASI DETEKTOR FOTOAKUSTIK PADA KROMATOGRAFI GAS
VARIAN 3400 UNTUK MENENTUKAN KONSENTRASI
ETANOL HASIL EKSTRAKSI AIR TAPE
Telah dilakukan aplikasi detektor fotoakustik pada kromatografi gas
Varian 3400. Detektor fotoakustik berdasar pada prinsip serapan cahaya. Sumber
cahaya yang digunakan pada detektor ini adalah laser CO2. Laser ini bekerja pada
panjang gelombang 9-11 µm. Serapan molekul tergantung pada panjang
gelombang cahaya yang digunakan.
Pada penelitian telah diukur konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape.
Pengukuran ini menggunakan aplikasi detektor fotoakustik pada kromatografi gas
Varian 3400. Pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape dilakukan
pada 2 garis laser yaitu garis laser 10P16 dan 10P18. Konsentrasi etanol hasil
ekstraksi air tape pada garis laser 10P16 sebesar Konsentrasi
etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P18 sebesar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
ABSTRACT
APPLICATION OF PHOTOACOUSTIC DETECTOR IN GAS
CHROMATOGRAPHY VARIAN 3400 TO DETERMINE THE
CONCENTRATION OF ETHANOL IN WATER EXTRACTED TAPE
Application of photoacoustic detector in gas chromatography varian 3400
has been done. Photoacoustic detector uses the principle of light absorption. CO2
laser was used as the light source of the detector. This laser works in the 9-11 μm
wavelength. Molecular absorption depends on the wavelength of light.
In this research, the concentration of ethanol in water extracted tape has
been measured. This measurement used the photoacoustic detector application in
gas chromatography varian 3400. The measurement is conducted by using 2 laser
lines, they are 10P16 and 10P18. Concentration of ethanol in water extracted tape
in 10P16 is And Concentration of ethanol in water extracted tape
in 10P18 is
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
karunia dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana di
Universitas Sanata Dharma.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak mungkin terwujud
tanpa bimbingan, bantuan dan pengarahan berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis menghaturkan banyak terima kasih dan penghargaan kepada:
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Dr.Ign.Edi Santosa, MS selaku dosen pembimbing serta dosen penguji
yang penuh kesabaran telah membimbing, membantu, menyemangati serta
meluangkan waktunya kepada penulis selama penelitian dan proses
penulisan skripsi ini.
3. Ir. Sri Agustini Sulandari, M.Si selaku ketua program studi Fisika
4. Ir. Sri Agustini Sulandari, M.Si dan Dwi Nugraheni Rositawati S.Si, M.Si
selaku dosen penguji.
5. Seluruh dosen fisika yang telah membagiakan ilmunya.
6. Bapak Valentinus Hadi Sumitro dan Ibu Christina Sunarti Hadi selaku
orang tua penulis serta seluruh keluarga tercinta yang selalu memberikan
dukungan dan doa.
7. Seluruh karyawan Universitas Sanata Dharma khususnya karyawan Lab
Fisika dan Lab Analisa, A. Bima Windura, Ngadiyono dan Sugito.
Terimakasih sudah banyak membantu dalam penelitian skripsi.
8. Teman-teman angkatan 2005, Lulu Qiuntriani Jisura, Laurensia Trimeta
Platini dan Fransiscus Asisi Oktora.
9. Serta semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu. Terimakasih
atas segala bantuan yang telah diberikan untukku, semoga Tuhan selalu
memberikan berkat dan rahmat-Nya yang berlimpah dalam hidup mereka.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penelitian ini.
Namun demikian, semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat yang berguna
bagi masyarakat dan perkembangan ilmu pengetahuan.
Yogyakarta, 11 Maret 2010
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR ISI
halaman
HALAMAN JUDUL...............................................................................................ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING.....................................................iii
HALAMAN PENGESAHAN.................................................................................iv
HALAMAN PERSEMBAHAN...............................................................................v
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA............................................vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS.............................................................................vii
INTISARI.............................................................................................................viii
ABSTRACT............................................................................................................ix
KATA PENGANTAR.............................................................................................x
DAFTAR ISI..........................................................................................................xii
DAFTAR TABEL..................................................................................................xv
DAFTAR GAMBAR............................................................................................xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ………………………………………………..…........1
1.2. Rumusan Masalah………………………………………………..........3
1.3. Batasan Masalah…………………………………………………….....3
1.4. Tujuan Penelitian……………………………………...……….……...3
1.5. Manfaat Penelitian……………………………………………….....…3
1.6. Sistematika Penulisan…………………………………………...……..4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
BAB II DASAR TEORI
2.1. Teori Atom…………………………………………………..…….......5
2.2. Teori Molekul…………………………………………………..….…..6
2.3. Kromatografi Gas……………………………………………….......…7
2.4. Spektroskopi Fotoakustik………………………………………...….…9
2.4.1. Detektor Fotoakustik………………………………….……......9
2.4.2. Koefisien Serapan…………………........................................13
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian……………………………………...……………..15
3.2. Alat dan Bahan……………………..…………………………...…....15
3.2.1. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian………..…..…….15
3.2.2. Bahan yang digunakan dalam penelitian…………………….18
3.3. Prosedur Penelitian………………………………….…………....…..19
3.5.1. Penentuan Spektrum Serapan Etanol……………………...…19
3.5.2. Penentuan Koefisien Serapan etanol…………………..…..…22
3.5.2. Kalibrasi Etanol Standar...........................................................23
3.5.3. Mengukur Konsentrasi Etanol Hasil Ekstraksi Air Tape.....…24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil…………………………………..……………………………..26
4.1.1. Penentuan Spektrum Serapan………………………………..26
4.1.2. Penentuan Koefisien Serapan etanol………………….......…27
4.1.2. Kalibrasi Etanol Standar……………………..………...……30
4.1.3. Pengukuran Konsentrasi Etanol Hasil Ekstraksi Air Tape…..35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
4.2. Pembahasan……………………………………………………......…38
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan……………………………………..………………………........45
5.2 Saran………………………………………………………..…………...…....45
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………….….......46
LAMPIRAN 1…………………………………………………………….……...47
LAMPIRAN 2…………………………………………………………….…......49
LAMPIRAN 3…………………………………………………………….…......50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 4.1 Tabel nilai sinyal ternormalisir etanol 8144 ppm
dan etilen 1,1 ppm pada posisi steppermotor tertentu…………...….29
Tabel 4.2 Nilai koefisien serapan etanol pada posisi steppermotor tertentu......30
Tabel 4.3 Hasil pengukuran luas sinyal ternormalisir
etanol standar untuk berbagai variasi volume injeksl……………….33
Tabel 4.4 Hasil pengukuran luas sinyal ternormalisir hasil ekstraksi
air tape untuk berbagai volume injeksi……………….……………..37
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1 Keadaan eksitasi, elektron berpindah dari
lintasan 1 ke lintasan 2………………………………………..……6
Gambar 2.2 Keadaan deksitasi, elektron berpindah dari
lintasan 2 ke lintasan 1…………………………………………..…6
Gambar 2.3 Gambar tingkat energi molekul : tingkat energi elektronik,
tingkat energi vibrasi dan tingkat energi rotasi………………....…7
Gambar 2.4 komponen-komponen dalam kromatografi gas…………….…...…7
Gambar 2.5 Bagan proses serapan cahaya pada detektor fotoakustik……...…11
Gambar 3.1 Rangkaian alat yang digunakan dalam penelitian……….….……14
Gambar 3.2 Detektor Fotoakustik yang digunakan dalam penelitian…………15
Gambar 3.3 Kromatografi Gas Varian 3400 dan transfer line yang digunakan
dalam penelitian..............................................................................17
Gambar 3.4 Rangkaian alat yang digunakan pada pengukuran
sinyal ternormalisir nitrogen…......................................................19
Gambar 3.5 Rangkaian alat yang digunakan pada pengukuran
sinyal ternormalisir etanol…..........................................................21
Gambar 3.6 Rangkaian alat yang digunakan pada pengukuran
sinyal ternormalisir etilen …..........................................................22
Gambar 3.7 Bagan proses kalibrasi etanol ........................................................24
Gambar 3.8 Bagan proses penentuan konsentrasi sampel.................................25
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara sinyal ternormalisir [au] terhadap
posisi steppermotor untuk etanol 8144 ppm yang dialirkan
ke dalam sel fotoakustik…………………………………...….…27
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara sinyal ternormalisir [au] terhadap
posisi steppermotor untuk etilen 1,1 ppm yang dialirkan
ke dalam sel fotoakustik……………………………...………..…29
Gambar 4.3 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol standar pada
garis laser 10P16 dengan volume injeksi 13µl ……..………....…31
Gambar 4.4 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol standar pada
garis laser 10P18 dengan volume injeksi 13µl…………………...32
Gambar 4.5 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap
volume injeksi injeksi [µl] pada pengukuran etanol standar untuk
garis laser 10P16……………………………...……..…………....33
Gambar 4.6 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap
volume injeksi injeksi [µl] pada pengukuran etanol standar untuk
garis laser 10P18………………………………………..…...…....34
Gambar 4.7 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol hasil ekstraksi
air tape untuk garis laser 10P16 pada variasi volume injeksi
13µl……………………………………………..…………….…..35
Gambar 4.8 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol hasil ekstraksi
air tape untuk garis laser 10P18 pada variasi volume injeksi
13µl…………………………………………………………….....36
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Gambar 4.9 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap
volume injeksi injeksi [µl] pada pengukuran etanol hasil ekstraksi
air tape untuk garis laser 10P16………………………..……......37
Gambar 4.10 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap
volume injeksi [µl] pada pengukuran etanol hasil ekstraksi
air tape untuk garis laser 10P18………………….........................38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi terjadi di segala bidang.
Perkembangan ini juga berdampak pada dunia penelitian khususnya dalam hal
pengukuran. Salah satu dampak nyatanya adalah kebutuhan akan suatu alat ukur
yang mudah digunakan dan hasil pengukurannya akurat.
Salah satu alat ukur yang banyak digunakan saat ini adalah kromatografi
gas. Kromatografi gas banyak digunakan dalam berbagai bidang ilmu, misalnya
dalam ilmu kimia organik, ilmu medis dan lingkungan. Dalam ilmu kimia
organik, kromatografi gas digunakan untuk mengetahui konsentrasi dari suatu
senyawa yang terkandung dalam sampel [Taswa, 1996]. Dalam ilmu medis,
kromatografi gas banyak digunakan untuk menginvestigasi fluida badan
contohnya air liur. Dengan investigasi pada air liur, jenis penyakit yang diderita
seorang pasien dapat diketahui. Sedangkan dalam bidang lingkungan,
kromatografi gas dapat digunakan untuk mengetahui kualitas air [Amin, 2009].
Prinsip dasar dari kromatografi gas adalah memisahkan molekul-molekul
yang terkandung dalam suatu sampel. Salah satu komponen penting dalam
kromatografi gas adalah detektor. Beberapa detektor yang biasanya digunakan
pada kromatografi gas yaitu Flame Ionization Detector (FID) dan Electron
Capture Detector (ECD). Pada pengukuran konsentrasi menggunakan
kromatografi gas dengan dua detektor tersebut, identifikasi jenis molekul yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
terkandung dalam sampel didapatkan dengan membandingkan waktu retensi dari
sampel dengan waktu retensi dari standar yang ada. Identifikasi jenis molekul
dengan cara ini memungkinkan terjadinya kesalahan. Kesalahan ini disebabkan
adanya waktu retensi molekul lain yang hampir sama dengan waktu retensi
standarnya.
Sejalan dengan ditemukannya laser, bidang spektroskopi semakin
berkembang dengan memanfaatkan kelebihan laser. Spektroskopi fotoakustik
merupakan salah satu bidang spektroskopi yang sangat cepat berkembang sesuai
dengan perkembangan laser. Salah satu contoh instrumen yang memanfaatkan
prinsip spektroskopi fotoakustik adalah detektor fotoakustik.
Prinsip kerja detektor fotoakustik didasarkan pada prinsip serapan cahaya.
Dengan ditemukannya laser dan mikropon yang peka, detektor fotoakustik
menjadi alat ukur konsentrasi yang sangat sensitif. Pada sistem fotoakustik, laser
digunakan sebagai sumber cahaya. Laser yang digunakan sangat mempengaruhi
pengukuran. Hal ini dikarenakan serapan molekul tergantung pada panjang
gelombang cahaya yang digunakan. Laser CO2 adalah salah satu contoh jenis laser
yang dapat digunakan sebagai sumber cahaya pada detektor fotoakustik. Laser
CO2 ini bekerja di daerah dengan panjang gelombang 9-11 µm [Santosa, 2008].
Dengan mengetahui serapan molekul maka dapat ditentukan jenis molekul yang
terkandung dalam sampel.
Pada penelitian ini dilakukan aplikasi detektor fotoakustik pada
kromatografi gas. Dengan dilakukannya aplikasi detektor fotoakustik pada
kromatografi gas maka dapat ditentukan jenis dan konsentrasi molekul yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
terkandung dalam suatu sampel.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut dapat dirumuskan masalah yaitu
bagaimana cara mengaplikasikan detektor fotoakustik pada kromatografi gas
untuk mengetahui konsentrasi molekul yang terkandung dalam suatu sampel?
1.3 Batasan Masalah
1. Penelitian ini difokuskan pada pengukuran konsentrasi etanol hasil
ekstraksi air tape.
2. Konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape diukur menggunakan
kromatografi gas dengan detektor fotoakustik.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui konsentrasi etanol hasil
ekstraksi air tape menggunakan kromatografi gas dengan detektor fotoakustik.
1.5 Manfaat Penelitian
Bagi dunia penelitian di Indonesia, metode dan hasil penelitian ini
diharapkan dapat digunakan sebagai acuan dalam penelitian selanjutnya,
khususnya yang berkaitan dengan pengukuran menggunakan kromatografi gas
dengan detektor fotoakustik. Selanjutnya, hasil penelitian ini diharapkan dapat
menambah pengetahuan bagi peneliti sehingga dapat digunakan untuk
menentukan konsentrasi dan jenis dari sampel yang diukur menggunakan
kromatografi gas dengan detektor fotoakustik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
1.6 Sistematika Penulisan
BAB I Pendahuluan
Pada Bab I diuraikan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,
pembatasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika
penulisan.
BAB II Dasar Teori
Pada Bab II diuraikan tentang dasar teori yang mendukung dalam
penelitian tentang aplikasi detektor fotoakustik pada kromatografi gas.
BAB III Metode Penelitian
Pada Bab III diuraikan tentang alat-alat yang akan digunakan serta
langkah-langkah yang dilakukan saat penelitian.
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Pada Bab IV diuraikan tentang hasil penelitian dan pembahasan hasil
penelitian.
BAB V Penutup
Bab V berisi kesimpulan dari hasil penelitian dan saran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Teori Atom
Pada tahun 1911 Rutherford mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti
dan elektron, dimana inti bermuatan positif dan elektron bermuatan negatif yang
mengelilingi inti. Kemudian pada tahun 1913, seorang fisikawan Denmark
bernama Niels Bohr mengemukakan bahwa atom ternyata mirip sebuah sistem
planet mini dengan elektron-elektron mengedari inti atom seperti halnya planet-
planet mengedari matahari [Krane,1992].
Elektron-elektron yang berputar mengelilingi inti, berada pada kedudukan
tertentu dengan tingkat energi yang tertentu pula. Elektron dapat berpindah dari
satu tingkat energi ke tingkat energi yang lain. Perpindahan elektron dari tingkat
energi yang rendah (E1) ke tingkat energi yang lebih tinggi (E2) disebut sebagai
eksitasi. Untuk melakukan eksitasi, elektron membutuhkan energi dari luar yang
sesuai dengan energi transisi dari kedua tingkat energi. Selisih tingkat energi ( )
saat proses eksitasi sesuai dengan persamaan 2.1 berikut.
Perpindahan elektron dari tingkat energi yang tinggi ke tingkat energi yang
lebih rendah disebut sebagai deeksitasi [Krane,1992]. Berbeda dengan eksitasi,
saat melakukan deeksitasi, elektron memancarkan energi dalam bentuk
gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi ν dengan besar energi
adalah:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
dengan h = tetapan Planck (6,63 x 10-34 J.s)
Proses eksitasi dan deeksitasi ditunjukkan secara berturut-turut pada gambar 2.1
dan 2.2.
Gambar 2.1 Keadaan eksitasi, elektron berpindah dari lintasan 1 ke lintasan 2
Gambar 2.2 Keadaan deeksitasi, elektron berpindah dari lintasan 2 ke
lintasan 1
2.2. Teori Molekul
Sebuah molekul adalah gabungan dari dua atau lebih atom yang saling
mengikat. Sama seperti sifat dasar atom, molekul dapat menyerap dan
memancarkan energi [Krane, 1992]. Setiap molekul memiliki tingkat energi
tertentu. Tingkat energi tersebut meliputi tingkat energi elektronik, tingkat energi
vibrasi dan tingkat energi rotasi. Dari masing-masing tingkat energi elektronik,
ada beberapa kemungkinan tingkat energi vibrasi. Dari masing-masing tingkat
energi vibrasi terdapat beberapa kemungkinan tingkat energi rotasi [Beiser, 1983].
Gambar tingkat energi elektronik, tingkat energi vibrasi dan tingkat energi rotasi
ditunjukkan oleh gambar 2.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Gambar 2.3 Gambar tingkat energi molekul : tingkat energi elektronik, tingkat energi vibrasi dan tingkat energi rotasi
2.3. Kromatografi Gas
Teknik kromatografi digunakan untuk memisahkan molekul-molekul yang
terkandung di dalam sampel. Kromatografi gas terdiri dari beberapa komponen
penting yaitu gerbang injeksi, kolom, oven dan detektor. Gambar 2.4 menunjukkan
gambar komponen-komponen yang terdapat pada kromatografi gas.
Gambar 2.4 Komponen-komponen dalam kromatografi gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Pada kromatografi gas, sampel yang akan dipisahkan diinjeksikan
menggunakan syringe ke dalam gerbang injeksi. Selanjutnya gas pembawa berperan
untuk mendorong sampel yang akan dipisahkan melewati kolom. Kolom terletak di
dalam oven yang temperaturnya dapat diatur. Saat berada di dalam kolom, sampel
akan berinteraksi dengan fase diam pada kolom. Interaksi antara molekul-molekul
penyusun sampel dengan fase diam akan mengakibatkan ditahannya sampel oleh fase
diam secara selektif sehingga terjadi pemisahan. Hasil pemisahan molekul-molekul
penyusun sampel akan dideteksi oleh detektor. Hasil pendeteksian tersebut akan
ditampilkan sebagai puncak-puncak. Setiap puncak mewakili satu molekul dalam
campuran yang sampai pada detektor. Jika temperatur dalam kolom dijaga tetap stabil
maka molekul yang tampak dapat diidentifikasi dengan menggunakan waktu
retensinya [Mc Nair dan Bonelli, 1988]. Waktu retensi (waktu tambat) adalah waktu
yang diperlukan senyawa untuk melewati kolom dan akhirnya sampai ke detektor.
Waktu ini diukur berdasarkan waktu saat sampel diinjeksikan sampai dengan titik
dimana tampilan menunujukkan tinggi puncak maksimum untuk molekul tersebut.
Pendeteksian yang telah terjadi di detektor selanjutnya akan direkam oleh recorder.
Beberapa detektor yang biasanya digunakan pada kromatografi gas antara lain
Flame Ionization Detector (FID) dan Electrone Capture Detector(ECD). Pada
pengukuran menggunakan kedua detektor tersebut, identifikasi jenis molekul dari
sampel dilakukan dengan membandingkan waktu retensi molekul dari sampel dengan
waktu retensi dari standarnya. Proses identifikasi jenis molekul seperti ini
memungkinkan terjadinya kesalahan. Kesalahan dalam proses identifikasi jenis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
molekul disebabkan adanya molekul lain yang memiliki waktu retensi yang hampir
sama dengan waktu retensi standar.
2.4. Spektroskopi Fotoakustik
Sejalan dengan ditemukannya laser, berbagai macam teknik dan terapan
spektroskopi mulai banyak dikembangkan. Spektroskopi fotoakustik merupakan salah
satu bidang spektroskopi yang berkembang dengan sangat cepat [Santosa, 2008].
Spektroskopi fotoakustik berdasarkan prinsip serapan cahaya. Serapan molekul
tergantung pada panjang gelombang cahaya yang digunakan. Karena itulah jenis laser
yang digunakan sangat mempengaruhi pengukuran. Salah satu jenis laser yang
digunakan dalam sistem fotoakustik adalah laser CO2. Laser ini bekerja pada panjang
gelombang 9-11 µm.
2.4.1. Detektor Fotoakustik
Detektor fotoakustik digunakan untuk mendeteksi gas-gas berkadar rendah
karena detektor ini sangat sensitif dan berkepekaan hingga taraf ppb (part per bilion).
Sistem fotoakustik mengukur langsung intensitas cahaya yang diserap oleh sampel
[Santosa, 2008].
Jika frekuensi laser disamakan dengan frekuensi transisi dari molekul yang
berada di dalam sel fotoakustik, sebagian molekul dengan tingkat energi yang lebih
rendah akan dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Selanjutnya molekul-
molekul dengan tingkat energi yang lebih tinggi akan melepaskan tenaga eksitasinya
secara non radiasi. Saat proses deeksitasi secara non radiasi, molekul akan
menyerahkan energi eksitasinya ke molekul yang ditumbuknya. Oleh molekul yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
ditumbuknya, energi eksitasi yang diserahkan akan diubah menjadi energi translasi.
Proses ini akan mengakibatkan kenaikan energi translasi.
Kenaikan energi translasi inilah yang mengakibatkan kenaikan suhu dan
tekanan di dalam sel fotoakustik. Apabila laser dimodulasi maka tekanan akan
berubah secara periodik di dalam sel fotoakustik. Perubahan tekanan secara periodik
disebut sebagai bunyi. Bunyi akan diukur menggunakan mikrofon. Kemudian
keluaran mikrofon akan diperkuat oleh lock-in amplifier. Keluaran dari mikrofon
disebut sinyal akustik. Daya laser akan diukur menggunakan powermeter. Bunyi ini
yang selanjutnya akan disebut sinyal akustik. Selanjutnya sinyal dan daya akan diolah
oleh komputer.
Sinyal keluaran mikrofon dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain daya
laser, koefisian serapan gas, dan konsentrasi gas. Jika di dalam sel fotoakustik hanya
terdapat satu macam gas ’g’. Hubungan antara sinyal keluaran mikrofon dengan
besaran-besaran di atas adalah sebagai berikut:
Keterangan :
Sl = sinyal keluaran mikrofon [Volt] pada garis laser ‘l’
Pl =daya laser pada garis laser ‘l’ [Watt].
C = konstanta sel fotoakustik
Cg = konsentrasi gas ‘g’ yang ada di dalam sel fotoakustik
αgl = koefisien serapan gas ‘g’ pada garis laser ‘l’ [cm-1]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Kemudian diperoleh sinyal ternormalisasi dengan daya laser sebagai berikut
[Santosa,2008]:
Telah disebutkan bahwa sinyal keluaran mikrofon dipengaruhi oleh beberapa
hal, antara lain daya laser, koefisian serapan gas, dan konsentrasi gas. Pernyataan ini
sesuai dengan persamaan 2.8.
Jika gas A adalah gas yang belum diketahui konsentrasinya dan gas B adalah
gas yang sudah diketahui konsentrasinya. Maka konsentrasi gas A didapatkan dengan
membandingkan konsentrasi gas A dengan konsentrasi gas B sesuai dengan
persamaan 2.10 berikut:
Jika konstanta sel fotoakustik dan koefisen serapan konstan maka konsentrasi
gas A ditentukan dengan mengukur sinyal ternormalisir gas A dan sinyal
ternormalisir gas B pada masing-masing garis laser sesuai dengan persamaan 2.11
berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Proses penyerapan yang terjadi pada detektor fotoakustik dapat dijelaskan secara
sederhana dengan bagan 2.5 berikut
Gambar 2.5 Bagan proses serapan cahaya pada detektor fotoakustik
Laser sebagai sumber cahaya
Proses penyerapan tenaga laser oleh molekul dari sampel
Terjadi kenaikan tenaga translasi
Kenaikan suhu dan tekanan di dalam sel fotoakustik
Laser dimodulasi sehingga tekanan berubah secara periodik
Sinyal akustik diukur oleh mikrofon dan daya laser diukur oleh powermeter
Pengukuran konsentrasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
2.4.2. Koefisien Serapan Gas
Garis laser yang berdaya tinggi sering digunakan karena lebih stabil daripada
yang berdaya rendah. Garis laser tersebut juga spesifik untuk satu komponen gas
yang akan diukur. Hal ini berarti pada setiap garis laser yang digunakan, hanya satu
komponen gas yang mempunyai koefisien serapan yang tinggi [Santosa, 2008].
Koefisien serapan menunjukkan kemampuan serapan suatu gas pada tiap garis
laser. Diketahui bahwa hubungan antara sinyal keluaran mikrofon dengan konstanta
sel fotoakustik, daya laser, konsentrasi gas dan koefisien serapan gas adalah seperti
persamaan (2.8).
Jika gas A adalah gas yang belum diketahui koefisien serapannya dan gas B
adalah gas yang sudah diketahui koefisien serapannya maka persamaan sinyal
ternormalisir untuk masing-masing gas menjadi seperti persamaan (2.12) dan (2.13)
di bawah ini:
Keterangan :
= sinyal ternormalisir untuk gas A yang belum diketahui koefisien
serapannya pada garis laser ‘l’ [Volt/Watt]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
= sinyal ternormalisir untuk gas B yang sudah diketahui koefisien
serapannya pada garis laser ‘l’ [Volt/Watt]
C = konstanta sel fotoakustik
Cgas A = konsentrasi gas A
Cgas B = konsentrasi gas B
αgas A_l = koefisien serapan gas A pada garis laser ‘l’ [cm-1]
αgas B_l = koefisien serapan gas B pada garis laser ‘l’ [cm-1]
Jika persamaan (2.12) dan (2.13) dibandingkan maka akan didapatkan
perbandingan antara sinyal ternormalisir untuk gas A dengan sinyal ternormalisir
untuk gas B, yang dipenuhi oleh persamaan 2.14 dibawah ini:
.........................................................................(2.14)
Sehingga koefisien serapan dari gas A dapat ditentukan menggunakan persamaan
2.15 berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Analisa Kimia Fisika Pusat Kampus
III Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Paingan Maguwoharjo Depok Sleman
Yogyakarta.
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi air
tape. Pengukuran ini dilakukan menggunakan kromatografi gas dengan detektor
fotoakustik. Kromatografi gas dihubungkan dengan detektor fotoakustik
menggunakan transfer line. Gambar 3.1 menunjukkan rangkaian alat yang digunakan
dalam penelitian ini.
Gambar 3.1 Rangkaian alat yang digunakan dalam penelitian ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
A. Kromatografi Gas Varian 3400
Prinsip dasar dari kromatografi gas adalah memisahkan molekul-molekul
yang terkandung di dalam sampel. Kromatografi gas terdiri dari beberapa komponen
penting yaitu gerbang injeksi, kolom, oven dan detektor. Sampel yang akan diukur
diinjeksikan menggunakan syringe melalui gerbang injeksi. Gerbang injeksi
berfungsi sebagai jalan masuk sampel ke dalam aliran gas. Sampel yang telah
diinjeksikan akan didorong oleh gas pembawa ke dalam kolom. Kolom terletak di
dalam oven yang temperaturnya dapat diatur. Di dalam kolom, sampel akan terpisah
menjadi moleku-molekul penyusun sampel.
Jenis kolom yang digunakan dalam penelitian ini adalah DB-WAX dengan
diameter kolom 0.32 mm dan panjang 30 m. Fase diamnya adalah Polyethylene
Glycol (PEG). Gambar 3.2 merupakan gambar Kromatografi Gas varian 3400 dan
transfer line yang digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 3.2 Kromatografi Gas Varian 3400 dan transfer line yang digunakan dalam penelitian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
B. Detektor Fotoakustik
Detektor fotoakustik adalah salah satu komponen penting dalam penelitian ini.
Pada penelitian ini detektor fotoakustik digunakan untuk mendeteksi molekul-
molekul penyusun sampel yang telah melalui proses pemisahan dalam kolom. Sistem
kerja detektor ini adalah berdasarkan prinsip serapan cahaya. Gambar 3.2 merupakan
gambar dari detektor fotoakustik.
Gambar 3.3 Detektor Fotoakustik yang digunakan dalam penelitian
Pada penelitian ini laser CO2 digunakan sebagai sumber cahaya. Laser terdiri
dari medium aktif, resonator optis dan power supply. Medium aktif terdiri dari
campuran gas He, N2 dan CO2. Resonator optis terdiri dari kisi dan cermin. Pada
detektor fotoakustik, berkas laser dimodulasi menggunakan chopper. Laser yang
dimodulasi akan menghasilkan sinyal akustik. Sinyal akustik dihasilkan karena terjadi
penyerapan tenaga laser oleh molekul gas di dalam sel fotoakustik. Sinyal akustik
inilah yang kemudian akan ditangkap oleh mikrofon. Sinyal keluaran dari mikrofon
kemudian akan diperkuat oleh lock-in amplifier sebelum diolah oleh komputer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
C. Komputer
Komputer digunakan untuk mengamati dan menampilkan proses pengukuran.
Komputer juga digunakan untuk mengatur steppermotor dan piezo.
D. Flowmeter
Flowmeter digunakan untuk mengatur aliran gas yang masuk ke dalam sel
fotoakustik serta untuk mengetahui aliran gas yang melewati sel fotoakustik.
E. Labu ukur 5 ml
Labu ukur digunakan sebagai tempat untuk mengekstraksi air tape.
F. Pipet ukur 1 ml
Pipet ukur 1 ml digunakan untuk mengambil hexan yang akan digunakan untuk
mengekstraksi air tape.
3.2.2. Bahan yang digunakan dalam penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi:
A. Etanol
Etanol digunakan dalam proses kalibrasi.
B. Air tape 3,5 ml
Air tape digunakan sebagai sampel dalam penelitian. Sebelum dilakukan
pengukuran air tape terlebih dahulu diekstraksi.
C. Hexan
Hexan digunakan untuk mengekstraksi air tape.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
D. Gas nitrogen
Nitrogen digunakan sebagai gas pembawa yang bertugas membawa sampel
melewati kolom menuju sel fotoakustik.
E. Gas etilen
Gas etilen digunakan sebagai standar dalam penentuan koefisien serapan etanol.
3.3. Prosedur Penelitian
Penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan sebagai berikut:
3.3.1. Penentuan Spektrum Serapan Etanol
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan spektrum serapan etanol. Spektrum
serapan etanol diperlukan untuk mengetahui pada panjang gelombang mana etanol
memiliki serapan. Spektrum serapan etanol didapatkan dengan membandingkan
sinyal ternormalisir nitrogen dengan sinyal ternormalisir etanol. Gambar rangkaian
alat yang digunakan untuk mendapatkan sinyal ternormalisir nitrogen ditunjukkan
pada gambar 3.4.
Gambar 3.4 Rangkaian alat yang digunakan pada pengukuran sinyal ternormalisir nitrogen
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gas nitrogen dialirkan ke dalam sel fotoakustik. Kecepatan alirannya diatur
menggunakan flowmeter. Selanjutnya dilakukan pengukuran daya dan sinyal pada
setiap posisi steppermotor. Posisi steppermotor menunjukkan panjang gelombang
cahaya. Dari kedua pengukuran tersebut akan didapatkan sinyal ternormalisir
nitrogen.
Setelah didapatkan sinyal ternormalisir nitrogen, langkah selanjutnya adalah
mengalirkan gas etanol ke dalam sel fotoakustik. Gas etanol yang digunakan berasal
dari etanol cair yang diletakkan di dalam kuvet. Berdasarkan data penelitian tentang
tekanan parsial etanol pada suhu tertentu, diketahui bahwa etanol pada suhu 190C
tekanan parsialnya 40 mmHg, sedangkan pada suhu 34,90C tekanan parsialnya 100
mmHg [Weast, 1979]. Dengan menentukan tekanan parsial etanol pada suhu tertentu
didapatkan konsentrasi etanol yang berada di dalam kuvet. Hasil perhitungan dapat
dilihat pada lampiran 1.
Pada teori dikatakan bahwa sinyal dipengaruhi oleh beberapa faktor salah
satunya adalah daya laser. Untuk mencegah daya laser habis diserap maka
konsentrasi yang digunakan harus kecil. Setelah konsentrasi etanol dalam kuvet
diketahui, perlu dilakukan pengenceran dengan mencampurkan gas nitrogen dan gas
etanol. Pengenceran ini dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan konsentrasi
etanol yang lebih kecil. Gambar rangkaian alat yang digunakan untuk pada
pengukuran sinyal ternormalisir etanol ditunjukkan oleh gambar 3.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Gambar 3.5 Rangkaian alat yang digunakan pada pengukuran sinyal ternormalisir etanol
Gas nitrogen yang berasal dari tabung dialirkan dan diatur kecepatan
alirannya menggunakan flowmeter. Selanjutnya dilakukan pencampuran antara gas
nitrogen dengan gas etanol. Gas etanol didapatkan dari etanol cair yang diuapkan di
dalam kuvet. Untuk dapat mengalirkan gas etanol dari kuvet menuju sel fotoakustik,
gas etanol perlu didorong menggunakan gas nitrogen. Gas nitrogen ini dialirkan
masuk ke dalam kuvet yang berisi etanol. Kecepatan aliran gas nitrogen ini diatur
dengan flowmeter yang berbeda dengan flowmeter sebelumnya. Pada proses
pencampuran ini akan didapatkan gas etanol dengan konsentrasi tertentu. Konsentrasi
ini didapatkan dengan cara mengatur komposisi kecepatan aliran gas etanol dan gas
nitrogen yang masuk ke dalam sel fotoakustik. Kecepatan aliran gas hasil
pencampuran tersebut dapat dilihat pada flowmeter digital. Dengan mengamati sinyal
ternormalisir nitrogen dan sinyal ternormalisir etanol dapat diketahui spektrum
serapan etanol.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
3.3.2. Penentuan Koefisien Serapan Etanol
Koefisien serapan etanol digunakan untuk mengetahui kemampuan etanol
menyerap daya laser. Koefisien serapan etanol ditentukan dengan membandingkan
sinyal ternormalisir etanol dan sinyal ternormalisir etilen sesuai dengan persamaan
2.15 yang telah disebutkan dalam teori. Sinyal ternormalisir etanol telah diperoleh
pada bagian penentuan spektrum serapan etanol.
Pada penentuan koefisien serapan etanol, perlu diketahui sinyal ternormalisir
etilen. Untuk mendapatkan sinyal ternormalisir etilen perlu dilakukan pencampuran
gas etilen dengan gas nitrogen. Pencampuran kedua gas ini juga bertujuan untuk
mendapatkan konsentrasi gas etilen yang lebih kecil. Gambar 3.6 adalah gambar
rangkaian alat yang digunakan pada pengukuran sinyal ternormalisir etilen.
Gambar 3.6 Rangkaian alat yang digunakan pada pengukuran sinyal ternormalisir etilen
Gas nitrogen yang berasal dari tabung dialirkan dan diatur kecepatan
alirannya menggunakan flowmeter. Kemudian gas nitrogen tersebut dicampurkan
dengan gas etilen yang berasal dari tabung etilen. Konsentrasi gas etilen dari tabung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
adalah 10 ppm. Kecepatan aliran gas etilen diatur menggunakan flowmeter yang
berbeda dengan flowmeter sebelumnya. Selanjutnya pencampuran dilakukan dengan
komposisi kecepatan aliran gas yang tertentu untuk masing-masing gas. Kecepatan
aliran gas hasil pencampuran tersebut dapat dilihat pada flowmeter digital.
3.3.3. Kalibrasi Etanol Standar
Pada proses kalibrasi etanol, nitrogen dialirkan terlebih dahulu melewati
kolom pada kromatografi gas kemudian menuju sel fotoakustik. Setelah beberapa
menit, etanol langsung diinjeksikan ke kromatografi gas dengan volume injeksi yang
telah ditentukan. Injeksi dilakukan untuk volume injeksi 5 µl, 7 µl, 10 µl dan 13 µl.
Setelah dilakukan pengukuran untuk berbagai volume injeksi, didapatkan grafik
hubungan antara sinyal ternormalisir terhadap waktu untuk tiap volume yang
diinjeksikan ke dalam kromatografi gas. Selanjutnya dari grafik tersebut dibuat grafik
hubungan antara luasan sinyal ternormalisir terhadap volume injeksi untuk masing-
masing garis laser. Selanjutnya dari grafik hubungan antara luasan sinyal
ternormalisir terhadap volume injeksi dapat diketahui persamaan hasil kalibrasinya.
Gradien garis atau kemiringan garis dari persamaan hasil kalibrasi ini menunjukkan
nilai luasan sinyal ternormalisir tiap 1 µl volume yang diinjeksikan ke dalam
kromatografi gas. Persamaan tersebut yang akan digunakan untuk menentukan
konsentrasi gas pada pengukuran sampel. Bagan proses kalibrasi ditunjukkan pada
gambar 3.7 dibawah ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
Gambar 3.7 Bagan proses kalibrasi etanol
3.3.4. Mengukur Konsentrasi Etanol Hasil Ekstraksi Air Tape
Tahap berikutnya dari penelitian ini adalah mengukur konsentrasi dari sampel.
Pada pengukuran ini sampel yang digunakan adalah air tape. Sebelum dilakukan
pengukuran, dilakukan ekstraksi sampel. Air tape dengan volume 3,5 ml diekstraksi
menggunakan hexan. Volume hexan pada masing-masing ekstraksi adalah 1 ml.
Untuk setiap satu kali ekstraksi diambil cairan yang paling atas. Cairan paling atas
inilah yang merupakan cairan etanol yang berasal dari air tape. Setelah itu dilakukan
ekstraksi lagi sehingga total ekstraksinya sebanyak 3 kali. Ekstraksi dilakukan
menggunakan labu ukur yang sama. Ini dimaksudkan agar kandungan etanol dari tape
tidak terbuang. Setelah 3 kali ekstraksi, kemudian ditambahkan hexan ke dalam labu
Etanol standar dengan berbagai volume injeksi
Nilai luasan sinyal ternormalisir untuk tiap volume injeksi
Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir terhadap volume
injeksi
Persamaan garis dari grafik hasil kalibrasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
ukur sampai larutan hasil ekstraksi menjadi 5 ml.
Setelah proses ekstraksi, etanol diinjeksikan ke dalam kromatografi gas.
Volume etanol yang dinjeksikan sebesar 5 µl, 7 µl, 10 µl dan 13 µl. Dari hasil
pengukuran tersebut, didapatkan grafik hubungan antara luasan sinyal ternormalisir
terhadap volume injeksi untuk masing-masing garis laser. Dari grafik tersebut dicari
persamaan garis untuk masing-masing garis laser. Selanjutnya nilai konsentrasi etanol
dapat diketahui dengan membandingkan gradien garis dari sampel dengan gradien
garis dari etanol standar. Gambar 3.8 merupakan bagan dari proses penentuan
konsentrasi etanol hasil ekstraksi air air tape
Gambar 3.8 Bagan proses penentuan konsentrasi sampel
Etanol hasil ekstraksi air tape dengan berbagai volume injeksi
Nilai luasan sinyal ternormalisir untuk tiap volume injeksi
Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir terhadap volume
injeksi
Didapatkan nilai konsentrasi sampel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil
4.1.1. Penentuan Spektrum Serapan Etanol
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi air
tape. Sebelum dilakukan pengukuran perlu diketahui terlebih dahulu spektrum
serapan etanol. Spektrum serapan etanol perlu ditentukan untuk mengetahui pada
panjang gelombang mana etanol memiliki serapan. Penentuan spektrum serapan
etanol dilakukan dengan mengalirkan gas nitrogen ke dalam sel fotoakustik dengan
kecepatan aliran 33,3 ml/menit. Pada pengukuran ini akan didapatkan grafik
hubungan antara daya terhadap posisi steppermotor dan grafik hubungan antara sinyal
terhadap posisi steppermotor. Dari kedua grafik tersebut akan dihasilkan grafik sinyal
ternormalisir terhadap posisi steppermotor.
Setelah didapatkan sinyal ternormalisir nitrogen, kemudian gas etanol
dialirkan ke dalam sel fotoakustik. Gas nitrogen dialirkan melewati kuvet yang berisi
etanol cair. Nilai konsentrasi etanol yang dialirkan ke dalam sel fotoakustik
didapatkan dari hasil perhitungan. Berdasarkan data penelitian tentang tekanan parsial
etanol pada suhu tertentu, diketahui bahwa etanol pada suhu 190C tekanan parsialnya
40 mmHg, sedangkan pada suhu 34,90C tekanan parsialnya 100 mmHg [Weast,
1979]. Dengan menggunakan interpolasi dari kedua titik tersebut, diperoleh nilai
tekanan parsial etanol pada suhu 250C. Berdasarkan tekanan parsial tersebut, didapat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
konsentrasi gas etanol dalam kuvet sebesar 82430 ppm. Hasil perhitungan dapat
dilihat pada lampiran 1.
Konsentrasi etanol yang dihasilkan terlalu besar yaitu 82430 ppm. Karena itu
gas etanol dengan konsentrasi 82430 ppm perlu diencerkan untuk mencegah
terjadinya serapan yang terlalu tinggi. Proses pengenceran dilakukan dengan cara
mencampurkan gas etanol dan gas nitrogen. Gas nitrogen dengan kecepatan aliran
30,0 ml/menit dicampurkan dengan gas etanol 82430 ppm dengan kecepatan aliran
3,3 ml/menit. Dari pencampuran tersebut dihasilkan gas etanol dengan konsentrasi
8144 ppm.
Gas etanol dengan konsentrasi 8144 ppm kemudian dialirkan ke dalam sel
fotoakustik. Selanjutnya dilakukan pengukuran sinyal ternormalisir etanol 8144 ppm
pada posisi steppermotor 5700-6900. Hasil pengukuran etanol 8144 ppm ditunjukkan
oleh grafik hubungan sinyal ternormalisir terhadap posisi steppermotor yang
ditunjukkan pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara sinyal ternormalisir [au] terhadap posisi steppermotor untuk etanol 8144 ppm yang dialirkan ke dalam sel fotoakustik
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa terdapat 6 buah spektrum serapan yang
berada pada posisi steppermotor 6020, 6103, 6188, 6277, 6458, dan 6649. Dengan
membandingkan sinyal ternormalisir gas nitrogen dan sinyal ternormalisir gas etanol
dapat ditentukan spektrum serapan etanol.
4.1.2. Penentuan Koefisien Serapan Etanol
Koefisien serapan etanol menunjukkan kemampuan etanol menyerap daya
laser. Pada teori dikatakan bahwa setiap molekul memiliki serapan pada panjang
gelombang tertentu. Pada penelitian ini digunakan laser CO2 sebagai sumber cahaya.
Dengan mengetahui koefisien serapan etanol pada daerah kerja laser CO2 maka dapat
dilakukan pengukuran konsentrasi etanol.
Nilai koefisien serapan etanol didapatkan dengan membandingkan nilai sinyal
ternormalisir untuk etanol 8144 ppm dan sinyal ternormalisir untuk etilen. Sinyal
ternormalisir etanol 8144 ppm telah didapatkan pada bagian penentuan spektrum
serapan etanol.
Untuk mendapatkan sinyal ternormalisir etilen dilakukan dengan cara
mencampurkan gas etilen 10 ppm dengan gas nitrogen. Etilen dengan konsentrasi 10
ppm didapatkan dari tabung gas etilen yang telah dikalibrasi. Gas nitrogen dengan
kecepatan aliran 30,2 ppm dicampurkan dengan gas etilen 10 ppm. Gas etilen yang
dialirkan dengan kecepatan aliran 3,6 ml/menit. Dari pencampuran kedua gas tersebut
akan menghasilkan gas etilen dengan konsentrasi 1,1 ppm. Selanjutnya etilen dengan
konsentrasi 1,1 ppm dialirkan ke dalam sel fotoakustik. Hasil pengukuran sinyal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
ternormalisir etilen 1,1 ppm ditunjukkan oleh grafik hubungan sinyal ternormalisir
terhadap posisi steppermotor yang ditunjukkan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara sinyal ternormalisir [au] terhadap posisi steppermotor untuk etilen 1,1 ppm yang dialirkan ke dalam sel fotoakustik
Nilai sinyal ternormalisir untuk etanol 8144 ppm dan etilen 1,1 ppm
ditampilkan pada tabel 4.1 berikut ini.
Tabel 4.1: Nilai sinyal ternormalisir etanol 8144 ppm dan etilen 1,1 ppm pada posisi steppermotor tertentu.
Posisi steppermotor
Sinyal tenormalisir [au] etanol 8144
ppm etilen 1,1 ppm
(standar) 6020 27,2 7,0 6103 13,8 0,3 6188 12,5 0,2 6277 13,0 0,2 6458 14,0 0,9 6649 12,1 0,3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Koefisien serapan etanol ditentukan dengan membandingkan sinyal
ternormalisir etanol dan sinyal ternormalisir etilen sesuai dengan persamaan 2.15.
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai koefisien serapan etanol untuk tiap garis laser.
Hasil perhitungan dapat dilihat pada lampiran 2. Nilai koefisien serapan etanol pada
tiap posisi steppermotor ditunjukkan oleh tabel 4.2.
Tabel 4.2: Nilai koefisien serapan etanol pada posisi steppermotor tertentu.
Posisi
steppermotor
Koefisien
serapan etanol
[cm-1]
6020 0,014
6103 0,007
6188 0,006
6277 0,007
6458 0,007
6649 0,006
4.1.3. Kalibrasi Etanol Standar
Kalibrasi dilakukan untuk menunjukkan hubungan antara luasan sinyal
ternormalisir per satu satuan volume etanol standar yang diinjeksikan ke dalam
kromatografi gas. Parameter yang digunakan pada kromatografi gas pada saat proses
kalibrasi adalah sebagai berikut suhu kolom diatur pada temperatur 700C. Suhu
injektor diatur pada temperatur 700C. Tekanan kolom diatur sebesar 43 Psi. Jenis
kolom yang digunakan adalah DB-WAX dengan diameter kolom 0,32 mm dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
panjang 30 m. Fase diamnya adalah Polyethylene Glycol (PEG). Nitrogen digunakan
sebagai gas pembawa dengan kecepatan aliran gas nitrogen = 3,9 ml/menit.
Kalibrasi didapatkan dengan melakukan pengukuran etanol standar untuk
berbagai volume injeksi. Etanol yang digunakan sebagai standar memiliki konsentrasi
96%. Pada pengukuran etanol standar dihasilkan grafik hubungan antara sinyal
ternormalisir terhadap waktu untuk garis laser 10P16 dan garis laser 10P18.
Gambar 4.3 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol standar pada garis laser 10P16 dengan volume injeksi 13µl
Gambar 4.3 menunjukkan proses pengukuran etanol standar dengan volume
injeksi 13µl pada garis laser 10P16. Dari gambar tersebut terlihat beberapa keadaaan.
Keadaan A adalah keadaan saat etanol standar belum diinjeksikan ke dalam
kromatografi gas. Pada saat ini yang mengalir melalui kolom sampai ke detektor
fotoakustik hanya gas nitrogen yang berfungsi sebagai gas pembawa. Keadaan B
adalah keadaan setelah etanol standar dengan volume 13 µl diinjeksikan ke dalam
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
kromatografi gas. Luas sinyal ternormalisir pada keadaan B menunjukkan banyaknya
etanol yang sampai ke detektor fotoakustik.
Proses pengukuran etanol standar pada garis laser 10P18 diperlihatkan pada
gambar 4.4. pada gambar ini juga ditunjukkan keadaan yang sama dengan gambar
4.3.
Gambar 4.4 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol standar pada garis laser 10P18 dengan volume injeksi 13µl
Pengukuran etanol standar juga dilakukan dengan volume injeksi 5µl, 7 µl
dan 10 µl. Dari pengukuran ini dibuat grafik yang sama dengan grafik pada gambar
4.4 dan 4.5. Setelah didapatkan grafik sinyal ternormalisir terhadap waktu pada tiap
garis laser dengan berbagai volume injeksi kemudian ditentukan luasan sinyal
ternormalisir. Luasan sinyal ternormalisir ditentukan pada tiap garis laser untuk
masing-masing volume injeksi. Tabel 4.3 menunjukkan hasil pengukuran luas sinyal
ternormalisir untuk garis laser 10P16 dan 10P18 dengan berbagai volume injeksi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Tabel 4.3 : Hasil pengukuran luas sinyal ternormalisir etanol standar untuk berbagai volume injeksi.
volume (µl) Luasan sinyal ternormalisir [au x jam]
10P16 10P18 5 0,015 0,017
7 0,018 0,018
10 0,025 0,029
13 0,040 0,046
Setelah didapatkan nilai luasan sinyal ternormalisir pada tiap garis laser dibuat
grafik hubungan antara luasan sinyal ternormalisir terhadap volume injeksi untuk
masing-masing garis laser (gambar 4.5 dan gambar 4.6). Dari grafik tersebut
didapatkan persamaan garis hasil kalibrasi masing-masing untuk garis laser 10P16
dan 10P18.
Gambar 4.5 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap volume injeksi [µl] pada pengukuran etanol standar untuk garis laser 10P16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 4.6 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap volume injeksi injeksi [µl] pada pengukuran etanol standar untuk garis laser 10P18
Persamaan garis hasil kalibrasi pada garis laser 10P16 adalah
Persamaan garis hasil kalibrasi pada garis laser 10P18 adalah
Dengan L adalah luasan sinyal ternormalisir jam] dan v adalah volume
etanol standar yang diinjeksikan ke dalam kromatografi gas [µl].
4.1.4. Pengukuran Konsentrasi Etanol Hasil Ekstraksi Air Tape
Setelah kalibrasi selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan pengukuran
konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape untuk berbagai volume injeksi. Pada setiap
pengukuran, kromatografi gas diatur dengan pengaturan yang sama seperti saat
kalibrasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Untuk mendapatkan konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape, perlu diketahui
terlebih dahulu luasan sinyal ternormalisir untuk etanol hasil ekstraksi air tape. Untuk
itu dilakukan pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P16 dan
10P18 untuk berbagai volume injeksi. Pada pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape
dihasilkan grafik hubungan antara sinyal ternormalisir terhadap waktu pada garis
laser 10P16 dan garis laser 10P18. Grafik hubungan antara sinyal ternormalisir
terhadap waktu untuk garis laser 10P16 dan 10P18 pada variasi volume injeksi 13µl
ditunjukkan pada gambar 4.7 dan gambar 4.8 di bawah ini.
Gambar 4.7 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape untuk
garis laser 10P16 pada variasi volume injeksi 13µl
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Gambar 4.8 Proses yang terjadi pada pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape untuk garis laser 10P18 pada variasi volume injeksi 13µl
Sama seperti proses kalibrasi etanol standar, pada proses pengukuran etanol
hasil ekstraksi air tape terlihat beberapa keadaan (gambar 4.7 dan gambar 4.8).
Gambar 4.7 menunjukkan proses pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape pada garis
laser 10P16 dan gambar 4.8 menunjukkan proses pengukuran etanol hasil ekstraksi
air tape pada garis laser 10P18.
Dari kedua gambar tersebut terlihat beberapa keadaaan. Keadaan A adalah
keadaan saat etanol hasil ekstraksi air tape belum diinjeksikan ke dalam kromatografi
gas. Pada saat ini nitrogen sebagai gas pembawa dialirkan melewati kolom sampai
pada detektor. Luas daerah B menunjukkan luas sinyal ternormalisir yang dihasilkan
dari pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape dengan volume 13 µl. Pada keadaan ini
terjadi serapan daya laser oleh molekul etanol hasil ekstraksi air tape. Serapan ini
ditunjukkan oleh peningkatan sinyal ternormalisir pada masing-masing garis laser.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Hasil pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape ditunjukkan pada tabel 4.3.
Hasil pengukuran luasan sinyal ternormalisir etanol hasil ekstraksi air tape untuk
berbagai volume injeksi ditunjukkan oleh table 4.4 dan dinyatakan pada gambar 4.9
dan gambar 4.10.
Tabel 4.4 : Hasil pengukuran luas sinyal ternormalisir etanol hasil ekstraksi air tape untuk berbagai volume injeksi. Volume
injeksi
(µl)
Luasan sinyal
ternormalisir
[au x jam]
10P16 10P18
5 0,0006 0,0007
7 0,0009 0,001
10 0,0016 0,0019
13 0,002 0,0023
Gambar 4.9 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap volume injeksi injeksi [µl] pada pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape untuk garis laser
10P16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Gambar 4.10 Grafik hubungan luasan sinyal ternormalisir [au x jam] terhadap volume injeksi injeksi [µl] pada pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape untuk garis
laser 10P18
Pada pengukuran ini dihasilkan dua buah persamaan garis. Persamaan garis
untuk garis laser 10P16 adalah
persamaan garis untuk garis laser 10P18 adalah
Dengan L adalah luasan sinyal ternormalisir jam] dan v adalah volume
etanol hasil ekstraksi air tape yang diinjeksikan ke dalam kromatografi gas [µl].
Gradien garis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
4.2. Pembahasan
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi air
tape. Pengukuran dilakukan menggunakan kromatografi gas dengan detektor
fotoakustik. Sebelum dilakukan pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi air
tape, penelitian diawali dengan menentukan spektrum serapan dan koefisien serapan
etanol. Spektrum dan koefisien serapan etanol perlu ditentukan untuk mengetahui
serapan etanol pada daerah kerja laser CO2. Dengan mengetahui serapan etanol pada
daerah kerja CO2 maka dapat dilakukan pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi
air tape.
Untuk dapat menentukan spektrum serapan dan koefisien serapan etanol
dilakukan pengukuran sinyal ternormalisir untuk etanol 8144 ppm dan etilen 1,1 ppm.
Pengukuran sinyal ternormalisir etanol 8144 ppm dilakukan dengan mencampurkan
gas nitrogen dengan etanol 82430 ppm. Pada pengukuran sinyal ternormalisir etilen
1,1 ppm dilakukan pencampuran gas nitrogen dengan etilen 10 ppm. Kedua
pencampuran tersebut dimaksudkan untuk mengurangi konsentrasi etanol dan etilen.
Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya serapan yang terlalu tinggi.
Serapan yang terlalu tinggi terjadi karena konsentrasi etanol dan etilen yang
diukur terlalu besar. Jika konsentrasi yang diukur terlalu besar akan mengakibatkan
daya laser berkurang atau bahkan hilang. Pada teori dikatakan bahwa salah satu hal
yang mempengaruhi sinyal adalah daya laser. Karena itu jika daya laser hilang maka
tidak akan ada sinyal yang dihasilkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Penentuan spektrum serapan dilakukan dengan membandingkan sinyal
ternormalisir nitrogen dengan sinyal ternormalisir etanol. Pada pengukuran nitrogen
tidak menunjukkan adanya serapan. Hal ini dibuktikan dari sinyal ternormalisir
nitrogen yang datar selama pengukuran. Pada gambar 4.1 ini tampak bahwa ada 6
buah spektrum serapan yang dihasilkan pada pengukuran sinyal ternormalisir dari
posisi steppermotor 5700-6900. Spektrum serapan yang dihasilkan menandakan
terjadinya serapan daya laser oleh molekul etanol. Serapan paling tinggi berada pada
posisi steppermotor 6020. Posisi ini adalah garis laser 10P14. Garis laser dengan
serapan tertinggi biasanya digunakan dalam pengukuran. Pemilihan garis laser ini
dimaksudkan agar pengukuran lebih sensitif untuk etanol.
Pada penelitian ini sinyal ternormalisir bersatuan sebarang. Satuan ini biasa
disebut arbitrary unit [au]. Hal ini dikarenakan daya laser dan sinyal yang dihasilkan
belum dikalibrasi. Karena itulah daya laser dan sinyal yang dihasilkan tidak dapat
dikatakan memiliki satuan watt [W] dan volt [V].
Penentuan koefisien serapan etanol bertujuan untuk mengetahui kemampuan
serapan etanol di tiap garis laser. Dengan mengetahui serapan etanol pada daerah
kerja laser CO2 maka dapat dilakukan pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi
air tape. Untuk mendapatkan koefisien serapan etanol digunakan persamaan 2.15
seperti pada teori. Nilai koefisien serapan dapat dilihat pada tabel 4.1.
Di awal telah dikatakan bahwa pengukuran dilakukan pada garis laser dengan
serapan tertinggi dengan maksud agar pengukuran lebih sensitif. Pada penelitian ini
garis laser dengan serapan tertinggi adalah garis laser 10P14. Namun pada prakteknya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
pengukuran konsentrasi etanol dilakukan pada garis laser 10P16 dan garis laser
10P18. Garis laser 10P16 ditunjukkan oleh posisi steppermotor 6103 dan garis laser
10P18 ditunjukkan oleh posisi steppermotor 6188. Pemilihan kedua garis laser
tersebut dikarenakan saat dilakukan pengecekan garis laser 10P14 tidak tampil lagi.
Setelah didapatkan koefisien serapan etanol langkah selanjutnya adalah
melakukan kalibrasi. Kalibrasi dilakukan pada garis laser 10P16 dan 10P18 dengan
melakukan pengukuran luasan sinyal ternormalisir untuk berbagai volume injeksi dari
etanol standar. Konsentrasi etanol standar yang digunakan adalah 96%. Hasil
pengukuran luas sinyal ternormalisir etanol standar untuk berbagai volume injeksi
dapat dilihat pada tabel 4.3. Dari tabel 4.3 dan grafik hasil kalibrasi (gambar 4.5 dan
4.6), dapat dilihat bahwa semakin besar volume etanol yang diinjeksikan ke dalam
kromatografi gas maka semakin besar pula nilai luasan sinyal ternormalisirnya.
Kalibrasi menghasilkan dua buah persamaan garis masing-masing pada garis laser
10P16 dan 10P18. Persamaan garis hasil kalibrasi pada garis laser 10P16 adalah
sebagai berikut:
Persamaan garis hasil kalibrasi pada garis laser 10P18 adalah sebagai berikut:
Dari kedua persamaan garis hasil kalibrasi didapatkan dua buah nilai gradien.
Gradien pada garis laser 10P16 adalah . Gradien pada garis laser
10P18 adalah .
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Kedua nilai gradien yang didapatkan dari persamaan garis hasil kalibrasi
menunjukkan nilai luas sinyal ternormalisir etanol standar tiap µl untuk masing-
masing garis laser. Kedua persamaan garis hasil kalibrasi ini hanya berlaku untuk
kondisi pengukuran yang dilakukan menggunakan Kromatografi Gas Varian 3400
dengan parameter sebagai berikut suhu kolom diatur pada temperatur 700C. Suhu
injektor diatur pada temperatur 700C. Tekanan kolom diatur sebesar 43 Psi. Jenis
kolom yang digunakan adalah DB-WAX dengan diameter kolom 0,32 mm dan
panjang 30 m. Fase diamnya adalah Polyethylene Glycol (PEG). Nitrogen digunakan
sebagai gas pembawa dengan kecepatan aliran gas nitrogen = 3,9 ml/menit. Jenis
detektor yang digunakan adalah detektor fotoakustik dengan sumber cahaya laser
CO2 jenis sealed off. Pengukuran dilakukan saat tegangan sebesar -11,27 KV dan
arus sebesar -10,75 mA.
Setelah proses kalibrasi selesai, kemudian dilakukan pengukuran sampel.
Sampel yang digunakan adalah air tape. Sebelum dilakukan pengukuran, air tape
harus diekstraksi terlebih dahulu. Hal ini dilakukan untuk memisahkan etanol dari
komponen-komponen lain yang terdapat dalam air tape. Pada proses ekstraksi,
diambil cairan yang paling atas. Cairan inilah yang merupakan cairan etanol hasil
ekstraksi air tape.
Setelah proses ekstraksi, dilakukan pengukuran etanol dengan memvariasikan
volume yang diinjeksikan ke dalam kromatografi gas. Variasi volume injeksinya
adalah 5µl, 7µl, 10µl dan 13 µl. Tabel 4.4 menunjukkan hasil pengukuran luasan
sinyal ternormalisir. Pada pengukuran etanol hasil ekstraksi air tape didapatkan 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
buah persamaan garis (gambar 4.9 dan gambar 4.10). Persamaan garis untuk garis
laser 10P16 adalah
persamaan garis untuk garis laser 10P18 adalah
Dari kedua persamaan garis hasil pengukuran sampel didapatkan dua buah
nilai gradien. Gradien garis yang dihasilkan pada garis laser 10P18 adalah
Gradien garis yang dihasilakan pada garis laser 10P18 adalah
. Kedua nilai gradien yang didapatkan dari hasil pengukuran
etanol hasil ekstraksi air tape menunjukkan nilai luas sinyal ternormalisir etanol hasil
ekstraksi air tape tiap µl untuk masing-masing garis laser.
Tahap selanjutnya adalah menentukan konsentrasi etanol hasil ekstraksi air
tape. Berdasarkan persamaan 2.11 konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
didapatkan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut
Sinyal ternormalisir etanol pada garis laser l ditunjukkan dengan
nilai gradien etanol hasil ekstraksi air tape. Sinyal ternormalisir standar pada garis
laser l ditunjukkan dengan nilai gradien etanol standar. Nilai
gradien ini menunjukkan luas sinyal ternormalisir untuk tiap satuan volume masing-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
masing etanol yang diinjeksikan ke dalam kromatografi gas. Dengan demikian
konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape didapatkan dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut
Pada penelitian ini pengukuran konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
dilakukan pada dua garis laser yaitu garis laser 10P16 dan garis laser 10P18.
Diketahui gradien etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P16 sebesar
. Gradien etanol standar pada garis laser 10P16 sebesar
.
Untuk mendapatkan nilai konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada garis
laser 10P16 ditentukan nilai konsentrasi dan ralat absolut konsentrasi etanol hasil
ekstraksi air tape. Nilai konsentrasi didapatkan dari perhitungan sesuai dengan
persamaan 2.11. Langkah selanjutnya adalah menentukan ralat relatif etanol standar
dan ralat relatif etanol hasil ekstraksi air tape. Dari kedua ralat relatif ini didapatkan
nilai ralat relatif konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape. Setelah diketahui ralat
relatif konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape dapat ditentukan ralat absolutnya.
Dari hasil perhitungan didapatkan nilai konsentrasi etanol hasil ekstraksi air
tape pada garis laser 10P16 sebesar Dengan cara yang sama
didapatkan konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape untuk garis laser 10P18 yaitu
sebesar Perhitungan lengkap tentang pengukuran konsentrasi etanol
hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P16 dan garis laser 10P18 dapat dilihat pada
lampiran 3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa
1. Detektor fotoakustik dapat diaplikasikan pada kromatografi gas Varian 3400.
2. Aplikasi detektor fotoakustik pada kromatografi gas Varian 3400 ini
digunakan untuk menentukan konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape. Dari
hasil pengukuran didapatkan konsnetrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada
garis laser 10P16 dan 10P18. Nilai konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
berturut-turut pada garis laser 10P16 dan 10P18 adalah dan
5.2. Saran
Untuk penelitian lebih lanjut menggunakan aplikasi detektor fotoakustik pada
kromatografi gas harus diperhatikan parameter pada kromatografi gas. Temperatur
kolom pada kromatografi gas harus disesuaikan dengan titik didih senyawa yang akan
diukur.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
DAFTAR PUSTAKA
Amin, M. 2009. Kromatografi dan Aplikasinya pada Bidang Lain. www. Chem-is-
try.org. Tanggal mengakses 26 September 2009.
Krane, K. S., 1992, Fisika Modern. Jakarta : Universitas Indonesia.
McNair, H.M. dan Bonelli, E.J., 1988. Dasar Kromatografi Gas. Bandung : ITB.
Santosa, I. E., 2008, Pengukuran Konsentrasi Gas menggunakan Detektor
Fotoakustik. Lab. Analisa Kimia Fisika Pusat : Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta.
Taswa, E.S dan Ahmadi, Drs.H. Abdul. 1996. Kamus Lengkap Fisika. Jakarta : Bumi
Aksara Jakarta.
Weast Ph.D, Robert C.. 1979. Handbook Of Chemistry And Physics. 60th edition.
Boca Raton, Florida 33431: CRC Press, Inc.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
LAMPIRAN 1
Penentuan Konsentrasi Etanol dalam Kuvet
Hasil perhitungan:
Konsentrasi etanol yang ada di dalam kuvet dapat ditentukan dengan
menentukan tekanan parsial etanol pada suhu 250C. Penentuan tekanan parsial etanol
didasarkan pada tabel 6.1 [Weast, 1979].
Tabel 6.1 : Tabel hubungan tekanan parsial etanol ( mmHg ) terhadap suhu (0C)
Suhu (0C) -31,3 -2,3 19,0 34,9 63,5 78,4
Tekanan (mmHg) 1 10 40 100 400 760
Dengan menggunakan interpolasi dari data tekanan parsial etanol pada suhu
190C dan pada suhu 34,90C, didapatkan tekanan parsial etanol pada suhu 250C.
Dengan menggunakan program Logger Pro didapatkan persamaan garis sebagai
berikut
dengan:
P = tekanan [mmHg]
T = suhu [celsius]
Gradien garis = 3,744
Perpotongan garis dengan sumbu vertikal = -31,7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Dari persamaan garis tersebut, diperoleh tekanan parsial etanol pada suhu
250C sebesar 62,65 mmHg. Diketahui tekanan di udara adalah 1 atm atau sama
dengan 760 mmHg. Dengan mengunakan persamaan garis di atas maka konsentrasi
etanol yang terkandung dalam tekanan udara 1 atm adalah sebagai berikut:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
LAMPIRAN 2
Penentuan Koefisien Serapan Etanol
Hasil perhitungan:
Diketahui bahwa koefisien serapan etilen pada konsentrasi 1 ppm untuk garis
laser 10P14 adalah 26,7. Nilai koefisien serapan etilen yang digunakan dalam
perhitungan adalah nilai koefisien serapan etilen untuk konsentrasi etilen 1,1 ppm.
Konsentrasi etanol yang dialirkan adalah 8144 ppm. Dengan menggunakan
persamaan 2.13, maka hasil perhitungan koefisien serapan etanol untuk garis laser
10P14 adalah sebagai berikut:
Dengan cara yang sama didapatkan nilai koefisien serapan etanol untuk berbagai
garis laser.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
LAMPIRAN 3
Penentuan Konsentrasi Etanol Hasil Ekstraksi Air Tape
Konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape didapatkan dengan membandingkan
gradien etanol hasil ekstraksi air tape dengan gradien etanol standar pada masing-
masing garis laser sesuai dengan persamaan 2.11.
1. Penentuan Konsentrasi Etanol Hasil Ekstraksi Air Tape pada garis laser
10P16
Gradien etanol standar pada garis laser 10P16 sebesar .
Gradien etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P16 sebesar
• Penentuan ralat relatif etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser
10P16 ( )
• Penentuan ralat relatif etanol standar pada garis laser 10P16
( )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
• Dengan demikian ralat relatif konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
pada garis laser 10P16 sebesar 0,194.
• Penentuan konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser
10P16
• Penentuan ralat absolut konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada
garis laser 10P16
Konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P16
adalah
Keterangan :
= gradien etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P16
= ralat gradien etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P16
= ralat relatif etanol hasil esktraksi air tape pada garis laser
10P16
= ralat relatif etanol standar pada garis laser 10P16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
= ralat absolut konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
= konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
2. Penentuan konsentrasi Etanol Hasil Ekstraksi Air Tape pada garis laser 10P18
Gradien etanol standar pada garis laser 10P18 sebesar .
Gradien etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P18 sebesar
.
• Penentuan ralat relatif etanol hasil esktraksi air tape pada garis laser
10P18 ( )
• Penentuan ralat relatif etanol standar pada garis laser 10P18
( )
• Dengan demikian ralat relatif konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
pada garis laser 10P18 sebesar 0,189.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
• Penentuan konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser
10P18
• Penentuan ralat absolut konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada
garis laser 10P18
Konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P18 adalah
Keterangan:
= gradien etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P18
= ralat gradien etanol hasil ekstraksi air tape pada garis laser 10P18
= ralat relatif etanol hasil esktraksi air tape pada garis laser
10P18
= ralat relatif etanol standar pada garis laser 10P18
= ralat absolut konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
= konsentrasi etanol hasil ekstraksi air tape
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI