7/28/2019 UJIA TERMAL ANALISIS

1/3

metode analisis thermal

Desember 27, 2009

oleh muhammad mufty

Kata pengantar

Semoga Tuhan senantiasa menjaga perrkataan kita dari fitnah yang nyata dan yang sempat terlintas dihati kita. Amin

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah swt, atas segalah limpahan Rahmat, Nikmat Taufik serta HidayahNya sehingga penulis

dapat menyelesaikan makalah kimia analitik dengann judul Analisis Termal

BAB I

PENDAHULUANSejumlah sifat-sifat termal polimer di bahas termasuk titik lebur kristal,suhu transisi gelas,daya nyala, dan stabilitas panas. Daya nyala

dan stabilitas panas dikaitkan dengan perubahan-perubahan kimiawi, sedangkan suhu-suhu peleburan dan transisi gelas mewakili

perubahan-perubahan morfologis.

Suhu transisi gelas paling umum diukur dengan kalorimetri skan diferensial (DSC), analisis termal diferensial (DTA), atau analisis

termomekanik (TMA). Degradasi termal ditetapkan oleh analisis termogravimetri (TGA) dan kromatografi gas pirolis (PGC), yang

terakhir ini sering dikombinasikan dengan spektometri massa. Untuk mengukur daya nyala, digunakan berbagai prosedur yang

terstandarisasi, dalam laboratorium berskala kecil sampai pengujian-pengujian ruangan berskala besar.

Dalam metode DSC dan DTA, suatu sampel polimer dan referensi inert dipanaskan, biasanya dalam atmosfer nitrogen, dan kemudian

transisi-transisi termal dalam sampel tersebut dideteksi dan diukur. Pemegang sampel yang paling umum dipakai adalah cangkir

alumanium sangat kecil (emas atau granit untuk analisis-analisis diatas 8000C., dan referensi kosongnya berupa cangkir kosong atau

cangkir yang mengandung bahan inert dalam daerah temperatur yang didinginkan, misalnya alumina bebas air.

Suatu temogram DSC atau DTA yang diidealisasi untuk polimer terkristalisasi hipotesis. Tipe-tipe transisi yang memberikan daya tarik

pada kimiawan polimer suatu termogram sesungguhnya. Transisi gelas menimbulkan suatu geseran endotermik pada garis dasar(baseline) awal karena kapasitas panas sampel yqng naik. Transisi-transisi endotermik terletak di bawah garis dasar pada termogram-termogram ini, dan transisi-transisi endotermik terletak diatas, meskipun bervariasi dengan pembuatnya. Dalam melaporkan temperatur-

temperatur transisi adalah, hal yang penting untuk menunjukkan apakah suatu peak merujuk ke permukaan transisi atau ke titik infleksi

atau maksimum peak.

BAB II

PEMBAHASAN

METODE ANALISIS TERMAL

Analisis termal dalam pengertian luas adalah pengukuran sifat kimia fisika bahan sebagai fungsi suhu. Penetapan dengan metode ini

dapat memberikan informasi pada kesempurnaan kristal, polimorfisma, titik lebur, sublimasi, transisi kaca, dedrasi, penguapan, pirolisis,

interaksi padat-padat dan kemurnian. Data semacam ini berguna untuk karakterisasi senyawa yang memandang kesesuaian, stabilitas,

kemasan dan pengawasan kualitas. Pengukuran dalam analisis termal meliputi suhu transisi, termogravimetri dan analisis cemaran.

Teknik-teknik yang mencakup dalam metode analisis termal adalah:(Analisis termogravimetri termogravimetric analysis=TGA),yang didasari pada perubahan berat akibat pemanasan.

Analisis diferensial termal(diferential thermal analysis=DTA),di dasari pada perubahan kandungan panas akibat perubahan temperature

dan titrasi termometrik.

Suhu transisi meliputi DTA dan DSC. Dalam DTA (Differential Thermal Analysis),panas diserap atau diemisikan oleh sistem kimia

bahan yang dilakukan dengan pembanding yang inert (Alumina, Silikon, Karbit atau manik kaca) karena suhu keduanya ditambahkan

dengan laju yang konstan.

Dalam DSC (Differential Scanning Calorimetry), sampel dan pembanding juga bergantung pada penambahan suhu secara terus-

menerus, namun panas yang

ditambahkan baik ke sampel atau ke pembanding dilakukan seperlunya, hal ini untuk mempertahankan agar suhu keduanya selalu sama.

Penambahan panas dicatat pada recorder, panas ini digunakan untuk mengganti kekurangan atau kelebihan sebagai akibat dari reaksi

endoterm atau eksoterm yang terjadi dalam sampel.

Data yang di peroleh dari masing-masing teknik tersebut digunakan untuk memplot secara kontiyu dalam bentuk kurva yang dapat

disetarakan dengan suatu spectrum yang dikenal dengan sebagai termogram.

Sebagai contoh TGA, teknik mengukur perubahan berat suatu system bila temperaturnya berubah dengan laju tertentu. Sedangkan DTA,

merupakan teknik analisis untuk mengukur perubahan kandungan panas sebagai fungsi perubahan temperatur.

Data yang diperoleh DTA berupa perbedaan temperature antara sampel(yang ditentukan) dengan suatu senyawa pembanding sebagaifungsi temperature sampel.Ini dilakukan dengan cara memanaskan kedua zat secara serentak dan mengukur perubahan temperaturnya

bila pemanasan dilakukan pada laju terentu.

Analisis termometrik merupakan pengukuran perubahan temperatur sebagai fungsi pemanasan volume titran.

Termogram adalah suatu alat bantu untuk mengikuti absorpsi gas ataupun mengikuti proses reaksi gas dengan cara merekam secara

kontiyu perubahan volume gas yang di konsumir ataupunyang dibebaskan apabila materi tersebut dinaikkan temperaturnya pada laju

yang konstana. Analisis termogravimetri(TGA)

TGA dipakai terutama untuk menetapkan stabilitas panas polimer-polimer. Metode TGA yang paling banyak dipakai didasarkan pada

pengukuran berat yang kontinyu terhadap neraca sensitif disebut neraca panas. Ketika suhu sampel dinaikan dalam udara atau dalam

suatu atmosfer yang inert. TGA ini dinyatakan sebagai TGA Nonisoterma. Data dicatat sebagai termogram berat versus temperature.

Hilangnya berat bisa timbul dari evaporasi lembab yang tersisa atau pelarut, tetapi pada suhu-suhu yang lebih tinggi terjadi dariterurainya polimer. Selain memberikan informasi mengenai stabilitas panas, TGA bisa dipakai untuk mengkarakterisasi polimer melalui

hilangnya suatu entitas yang diketahui, sebagai HCL dari poli(vinil klorida). Dengan demikian kehilangan berat bisa dikorelasikan

dengan persen vinil klorida dalam suatu vinil klorida dalam suatu kopolimer. TGA juga bermanfaat untuk penetapan volatilitas bahan

7/28/2019 UJIA TERMAL ANALISIS

2/3

pemlastik dan bahanbahan tambahan lainnya. Penelitian-penelitian stabilitas panas akan tetapi, merupakan aplikasi utama dari TGA.

Suatalsiu temogram khas yang mengilustrasikan perbedaan stabilitas panas antara polimer yang seluruhnya aromatik dan polimer alifatik

sebagian yang berstruktur analog. Berat yang tersisa seringkali merupakan refreksi yang akurat dari pembentukan arang, yangmerupakan parameter penting dalam pengujian daya nyala.

Suatu variasi dari metode tersebut adalah mencatat kehilangan berat dengan waktu pada suhu konstan. Disebut TGA insotermal, TGA

ini kurang umum dipakai daripada TGA nonisotermal. Insturmen-insturmen TGA modern memungkinkan termogram-termogram dicatat

pada kuantitas mikrogram terhadap produk-produk degradasi yang terjadi.Analisis termogravimetri dilakukan baik secara dinamik

maupun secara static. Pada termogravimetrik dinamik, sampel dinaikkan temperaturnya secara linier terhadap waktu. Pada cara static

atau termogravimetri isothermal, sampel dipelihara temperaturnya pada suatu periode waktu tertentu, selama waktu tersebut setiapperubahan berat dicatat.

Pada rangkaian peralatannya diperlukan paling tidak tiga komponen utama, yakni timbangan berpresisi tinggi, tungku dan perekam.

Kenaikan temperatur dalam tungku haruslah berfungsi linier terhadap waktu dan mampu digunakan baik dalam lingkungan inert,oksidasi maupun reduksi.Perubahan temperatur dan berat direkam secara kontinyu sedemikian rupa Sehingga tidak ada termogram yang

terlewati.

Laju pemanasan sampel dan atmosfer sekeliling sampel dapat mempengaruhi bentuk termogram suatu senyawa tertentu. Metode analisis

termal ini diantaranya berguna untuk mengetahui formula materi hasil dekomposisi termal. Ia berguna juga untuk mengetahui range

temperatur. Ini dapat dilakukan dengan memfariasikan laju pemanasan dan mencatat perubahan beratnya. Data termogravimetri dapat

dimanfaatkan untuk mengevaluasi parameter kinetik. Order reaksi(x) dengan energi aktivitasi(EA) dapat dihitung secara grafis dari

hubungan:

Dimana R= Tetapan gas universal, T= temperatur absolute, wr= wc-w), Berat yang hilang pada saat t, wc = berat yang hilang setelah

reaksi selesai, w = berat mula-mula. Dengan mengalurkan (memplot ) grafik

terhadap , maka baik nilai EA maupun x dapat diperoleh.

b. Analisis termal diferensial(DTA)

Teknik ini dilakukan dengan cara merekam secara terus-menerus perbedaan temperature antara contoh yang diukur dengan materipembanding yang inert sebagai fungsi dari temperatur tungku. DTA dan TGA masing-masing komplementer satu terhadap lainnya,tetapi range pengukuran DTA jauh lebih besar.

Komponen peralatan utama DTA terdiri atas pemegang sampel, tungku yang dilengkapi dengan termokopel, sistem pengendali aliran,

sistem penguat sinyal, pengendali program tenaga tungku dan perekam. Untuk memperoleh data DTA, mula-mula kedalam tabung yang

berisi sampel (diameter 2 mm, kapasitas 0,1-10 mg sampel) dimasukkan termokopel yang sangat tipis. Hal yang sama juga terhadap

tabung yang berisi pembanding seperti alumina, pasir kuarsa ataupun dibiarkan kosong. Pada metode dinamik, kedua tabung diletakkan

bersisian pada blok tempat sampel, kemudian dipanaskan atau didinginkan dengan laju yang seragam. Agar memperoleh hasil yang

reprodusibel semua langkahnya sebaiknya mengikuti tata cara standar. Pertama materi sampel harus halus(100 mesh). Hasil pengaluran

antara T Sebagai fungsi T merupakan indikasi perolehan ataupun kehilangan energy dari sampel yang diteliti.

Kalorimeter bersistem scanning diferensial atau differential scanning colorimeter(DSC)adalah suatu perangkat peralatan yang mampu

merekam perbedaan tenaga listrik yang diperlukan untuk menjaga agar temperatur suatu sampel dan materi pembanding tetap selama

mereka dipanaskan atau didinginkan pada laju sampai dengan 80 /menit. DTA sering dimanfaatkan dalam bidang lempung, keramik,

mineral, telahan perubahan lempung,telahan kestabilan termal suatu senyawa, identifikasi senyawa baru hasil pemanasan, telahan reaksifase padat, trasformasi fase, kinetika reaksi, telahan degradasi padat, transformasi fase, kinetika reaksi, telahan degradasi termal dan

oksidatif.

c. Titrasi Termometrik

Variabel yang diukur pada titrasi dengan metode ini adalah panas reaksinya. Temperatur dialurkan terhadap volume titran. Titran

diteteskan dari buret terhadap suatu larutan yang terletak dalam suatu bejana yang terisolasi secara termal. Perubahan temperatur pada

setiap penambahan volume titran direkam secara terus-menerus.Titik akhir ditandai dengan belokan yang tajam pada kurva titrasi pada

media tidak berair.

Komponen utama dan metodologi dalam titrasi termometrik sangatlah sederhana. Ia terdiri atas buret dengan penetesan otomatis, kamar

titrasi adiabatis, termistor dan perekam. Perubahan temperature direkam sebagai fungsi waktu. Kurva titrasi termometrik menyatakan

ukuran perubahan etalpi total, tercakup didalamnnya perubahan entropi dan energi dalam. Metode ini digunakan untuk titrasi dan titrasi

asetat anhidrida dalam asam asetat serta studi asetilasi.

d. Metode termal dalam analisis kuantitatif

Peranan metode analisis termal, misalnya dalam pemilihan temperature yang serasi untuk mengeringkan endapan dalam analisis

gravimetri anorganik. Contohnya adalah pengendapan Mg oksinat yang dikeringkan pada 1100c. Pada temperature ini dua molekul

masih terikat dalam molekul Mg-oksinat,tetapi pada 2100c, molekul tersebut terhidrasi secara total. Sebagai pertimbangan dapat ditinjau

pengendapan kompleks besi cupferron menunjukkan bahwa komposisi pastinya pada setiap suhu tidak dapat ditentukan, untukmengatasi hal ini kompleks dibakar sehingga berat materi sebagai oksidasi pada komposisi tersebut dapat diketahui. Piranti utama untuk

pengerjaan ini adalah timbangan thermal.

TMA memperkerjakan probe sensitif dalam kontaknya dengan permukaan sampel dengan sampel polimer. Ketika sampel dipanaskan

probe tersebut merasakan adanya transisi-transisi thermal seperti Tg atau Tm, dengan mendeteksi perubahan volume

(dilatometri)ataupun perubahan modulus. Dalam kasus yang awal dipakai tip probe yang datar, dan pada yang terakhir dipakai tip yang

runcing, untuk menembus permukaan. Gerakan probe dideteksi oleh pengubah suatu variabel yang mencatat keluaran voltaseproporsional dengan pergantian tersebut. TMA biasanya lebih sensitif daripada DSC atau DTA untuk mendeteksi transisi-transisi termal.

Metode mekanik lainnya yang kurang umum dipakai adalah analisis anyaman torsi (TBA, torsional braid analisis). Dalam TBA suatu

anyaman atau benang gelas diimpregnasi dengan sampel polimer. Sampel ini kemudian dipanaskan ketika anyaman atau benang tersebut

disubyeksikan ke oskilasi-oskilasi torsi. Variasi-variasi dalam kelakuan oskilasi berkaitan dengan transisi-transisi termomekanik.

e. Kromotografi pirolis-gas (PGC)Para ilmuan telah meneliti pirolisis polimer hamper sepanjang mereka meneliti polimer-polimer, tetepi hal itu tidak sampai tahun 1954,

sebentar setelah teknik kromotografi gas pertama kali dilaporkan, sehingga produk-produk-produk pirolis polimer dipisahkan oleh

7/28/2019 UJIA TERMAL ANALISIS

3/3

metode ini. Pada tahun 1959 muncul laporan pertama mengenai perpaduan langsung alat pirolis dengan inlet kolom suatu kromotografi

gas. Sejak itu kombinasi pirolis dan kromotografi gas telah terbukti menjadi alat yang bermanfaat untuk karakterisasi polimer.

Pirolis diselesaikan dengan salah satu dengan tiga cara:Pirolis ruang tungku, pirolis kilat, atau spirolis laser. Pada masing-masing kasuskromotogram dari produk-produk pirolis disebut pirogram.Pada metode ruang tungku, suatu suatu sampel polimer yang berada dalam

perahu sampel dimasukan kedalam ruang pirolis yang belum dipanaskan cepat dari suhu ruang ke suhu pirolis. Produk-produk pirolis

terbentuk gas dialirkan langsung kedalam kromotograf gas oleh gas pengangkut. Metode pirolis kilat mempekerjakan suatu koil atau

filamel yang mempunyai resistensi tinggi yang dilapisi dengan sampel polimer dan dipasang langsung ke inlet sampel kromotograf

tersebut.Koil kemudian dipanaskan oleh penerapan arus listrik. Beberapa alat pirolis kilat menggunakn filament-filamen feromagnetik

yang dipanaskan oleh induksi frekuensi tinggi ke titik curie, yang cepat membawa sampel ke suatu suhu yang konstan dan bisaterbuktikan ulang.

Pirolis kilat memiliki beberapa kekurangan di bandingkan dengan pirolis ruang tungku: Koil logam mungkin memiliki suatu efek

katalitik terhadap degradasi, koil mungkin menjadi kotor dengan produk-produk arang, yang dengan demikian menimbulkan fluktuasi-fluktuasi suhu pirolis, dan analis-analisis kuantitatif jauh lebih sulit karena sampel tidak bisa di timbang dengan akurat.

Dalam metode pirolis laser, pirolis diselesaikan dengan suatu berkas laser yang terfokus. Pirogram-pirogram yang diperoleh biasanya

jauh lebih sederhana daripada yang diperoleh dengan dua metode lainnya.Karena tidak semua polimer menyerap sinar laser, hitam

karbon sering dicampur dengan sampel untuk mempermudah pirolis. PGC polimer-polimer bermanfaat untuk analisis kualitatif dan

kuantitatif. Dengan analisis kualitatif, polimer-polimer seringkali bisa diindentifikasi dari pola peak-peak (sidik jari) dalam program.

Bahkan homopolimer-homopolimer dengan taktisitas berbeda, atau kopolimer-kopolimer acak,blok,dan cangkok yang dipreparasi

dengan monomer-monomer sama selalu memperlihatkan program-pirogram karakteristik. Satu contoh dari analisis kuantitatif adalah

penetapan vinil asetat dalam poli [etilena-co-(vinil asetat)] dengan mengukur asam asetat yang keluar selama pirolis.

PGC juga bermanfaat dalam menjelaskan langkag-langkah degradasi termal. Sebagai contoh, program polietina terdiri dari triplet-triplet

berjarak teratur sesuai dengan Alkana, alkena, dan , alkadiena (masing-masing dengan jumlah karbon yang sama), yang

menunjukkan bahwa degradasi terjadi melalui pengguntingan acak rangka polimer . Karena terjadinya degradasi lebih lanjut produk-

produk pirolis yang mula-mula terbentuk, beberapa polimer seperti polistirena dan poli (metal metakrilat) memperlihatkan peak-peak

monomer yang besar dalam pirogramnya yang timbul dari reaksi-reaksi depolimerisasi. Spektrometri massa atau kombinasi GC danspektometri massa juga dipakai untuk mengidentifikasi produk-produk pirolis.f. Uji daya nyala

Daya nyala merupakan hal yang sulit untuk diukur dengan suatu cara yang berarti karena uji-uji laboraturium berskala kecil pada

umumnya tidak mencerminkan kelakuan pembakaran dalam kondisi pembakaran yang sesungguhnya. Misalnya, polimer seperti

poliuretana yang banyak dipakai untuk kain pelapis karpet dan furnitur, tidak terbakar dengarun baik jika di pakai korek api untuk

membakar sampel uji yang kecil : tetapi dalam suatu ruangan pembakaran di mana suhunya jauh lebih tinggi dan gas-gas yang mudah

terbakar terakumulasi, sampel yang sama bisa terbakar dengan dasyat. Pengujian-pengujian berskala dengan ruangan telah membuktikan

bahwa ketika gas-gas yang mudah terbakar terbakar terakumulasi mencapai suhu tertentu, maka terbakar spontan suatu fenomena yang

disebut flash over dan api menyebar hampir dalam sekejap ke semua objek lainnya dalam ruangan yang mudah terbakar. Oleh karenanya

tidak aneh jika telah di kembangkan sejumlah besar pengujian.

Uji skala kecil yang paling serbaguna dalam penggunaan laboratorium yang tersebar luas adalah uji indeks oksigen pembatas (LOI). LOI

adalah persentase minimum oksigen dalam campuran oksigengnitrogen yang akan memulai dan mendukung selama tiga menit

pembakaran suatu sampel polimer yang menyerupai nyala lilin, yakni:

Prosedur ini melibatkan pengempitan sampel uji dengan dimensi-dimensi yang terspesifikasi dalam suati silinder pyrex,. Suatu

campuran O2 dan N2 terukur di masukkan ke dalam dasar instrumen, dan sampel di bakar dengan nyala gas. Nilai-nilai LOI

representatif untuk beberapa polimer umum. Yang merupakan catatan berharga yaitu perbedaan antara poli (etilena oksida) isomerik

dan poli (vinil alcohol) menghasilkan pendinginan zona pirolis dengan penurunan daya nyala sebagai akibat akhirnya. Sifat-sifat tahan

nyala dari halogen juga muncul.

Prosedur pengujian lainnya yang banyak di pakai adalah mengepit sampel secara horizontal dalam udara dan mengenakan nyala api ke

salah satu ujungnya selama 30 detik. Jika, setelah nyala di hentikan, sampel gagal terbakar hingga 4 inci dari titik penyalaan, maka di

sebut pemadaman dini.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari penjelasan diatas dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. adalah pengukuran sifat kimia fisika bahan sebagai fungsi suhu. Penetapan dengan metode ini dapat memberikan informasi padakesempurnaan kristal, polimorfisma, titik lebur, sublimasi, transisi kaca, dedrasi, penguapan, pirolisis, interaksi padat-padat dan

kemurnian

B. Saran

Rate this: