## Stannum : Jurnal Sains dan Terapan Kimia
Website: https://journal.ubb.ac.id/index.php/stannum doi:
Research paper
Uncertainty Estimation of the Fe Content Measurement in the Clean Water Using UV-Vis Spectrophotometer
Estimasi Ketidakpastian pada Pengujian Kandungan Besi dalam Air Bersih Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis
Adisyahputra *
Department of Chemistry, University of Bangka Belitung Kampus Terpadu Universitas Bangka Belitung, Bangka, Bangka Belitung, 33172
* Corresponding author: putra_4d88@yahoo.com

## ABSTRACT
Good  laboratories  should  be  able  to  apply  procedures  uncertainty  for  measuring  of  both conventional  and  instrument  equipment.  As  well  as  the  testing  for  Fe  content  using  UV-Vis Spectrophotometer. As for the purpose for calculating the uncertainty estimated to determine the range of values within which estimated the true value of the testing standard solution Fe using UV- Vis  Spectrophotometer.  The  uncertainty  estimation  are  influenced  by  several  factors  such  as sample used,  reading  of  spectrophotometer,  repeatability, sample volume.  The uncertainty  of the calculation obtained a value of ± 0,02 mg/L. Further testing of Fe content in the clean water using UV-Vis Spectrophotometer  at the 500 nm wavelength which forms an orange solution as indication of  Fe  content  in  the  water.  The  result  of  Fe  content  has  quality  standards  according  to  the spesifications issued by ministry of health Republic of Indonesia  in 2010 for drinking water.
Kata kunci : UV-Vis Spectrophotometer, Estimation, Uncertainty

## PENDAHULUAN
Pengadaan  air  bersih  untuk  kebutuhan  air minum  harus  memenuhi  persyaratan  sesuai dengan PerMenKes No.492/Menkes/
Per/IV/2010. Salah satu komponen kimia yang dipersyaratkan  adalah  kandungan  besi  (Fe). Kadar  maksimum  Fe  yang  diperbolehkan sesuai  dengan  syarat  yang  dikeluarkan  oleh Menteri  Kesehatan  Tahun  2010  yaitu maksimum sebesar 0,3 mg/L.
Pengujian  kuantitatif  kandungan  Fe  dalam air secara umum dapat dilakukan menggunakan spektorofotometer UV-Vis. Penggunaan instrumentasi ini biasa digunakan sebagai standar penentuan kadar Fe dalam air karena  prosedur  yang  mudah  dan  hasil  yang cukup  baik  sebagai  pertimbangannya.  Metode
analisis kuantitatif yang baik harus memenuhi beberapa  persyaratan  seperti  mempunyai ketelitian  yang  tingi,  akurat,  liniearitas  tinggi, limit deteksi-kuantitasi yang memenuhi syarat.
Kualitas  dari  hasil  pengujian  memerlukan penanganan  prosedur  yang  benar  dan  melalui beberapa langkah pengukuran.  Yang dimaksud dengan  proses  pengukuran  itu  sediri  adalah suatu proses yang meliputi spesifikasi besaran ukur,  metode  pengukuran  dan  prosedur pengukuran.  Secara  umum,  hasil  pengukuran hanya  merupakan  taksiran  atau  pendekatan nilai  besaran  ukur,  oleh  karena  itu  hasil tersebut  hanya  lengkap  bila  disertai  dengan pernyataan  ketidakpastian  dari  taksiran tersebut.
Nilai  kualitas  hasil  pengujian  dapat  diukur secara  kuantitatif  dengan  suatu  besaran  yang
disebut ketidakpastian, yang mana didalamnya sudah  diperhitungkan  semua  komponen ketidakpastian  yang  bisa  timbul  selama pengukuran,  sehingga  nilai  kuantitas  yang diukur  dapat  diperkirakan  letaknya  berada dalam  interval  tertentu.  Pada  dasarnya  nilai tertentu yang diketahui pengukuran kuantitatif hanya  merupakan  suatu  perkiraan  terhadap nilai  benar (true  value) dari  sifat  yang  diukur. Ada  beberapa  faktor  yang  menjadi  sumber ketidakpastian  antara  lain  standar  ukur  atau bahan  acuan,  metode  pengukuran,  peralatan uji,  personil  yang  melakukan  uji,  benda  ukur atau maupun kondisi lingkungan.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menentukan nilai ketidakpastian dari pengujian kandungan Fe  dalam  air  bersih  sehingga  hasilnya  nanti dapat  digunakan  untuk  membandingkan kesamaan hasil yang diperoleh dari laboratorium  atau  sumber  yang  berbeda  serta membandingkan suatu hasil dengan nilai acuan ( reference  value )  yang  diberikan  oleh spesifikasi atau standar tertentu.

## METODOLOGI
Bahan FerroVer® Iron Reagent , Sampel air bersih, Larutan standar Fe, K 2 CrO 4 dan H 2 SO 4

## Alat
Pipet  Ukur,  Pipet  volume  10  ml.,  Cuvet  1 inch  10  ml,  Filter  Glass  Holmium  Oksida,  dan Spektrofotometer HACH DR 5000.
Prosedur a. Sampling air Sampel  yang  digunakan  diambil  dari beberapa  sumber  air  bersih  yang  digunakan untuk air minum.
b. Kalibrasi absorbansi (DP.01.17 SR-03) Larutan  K 2 CrO 4 60  ppm  yang  direaksikan dengan larutan H 2 SO 4 0,01 N digunakan untuk mengukur  nilai  absorbansi  yang  memiliki spesifikasi pada panjang gelombang 235, 257, 313 dan 350 nm.
c. Kalibrasi panjang gelombang
Dilakukan scanning dari panjang gelombang  yang  lebih  tinggi  ke  yang  lebih rendah  menuju  ke  panjang  gelombang  yang nominal.  Panjang  gelombang  yang  dikalibrasi yaitu pada  279,30 nm, 360,85 nm, 536,40 nm, 637 nm.
d. Pembuatan larutan standar dan pengujian sampel. (HACH 8146)
Besi  dalam  suasana  asam,  direduksi  oleh hidroksilamin  hidroksida  menjadi  Fe
2+ .  Fe 2+ dengan 1,10- phenantroline membentuk senyawa  kompleks ferro  phenantroline yang berwarna orange dan  diukur  absorbansinya pada panjang gelombang 500 nm.
e. Penentuan estimasi ketidakpastian pengukuran Penentuan estimasi ketidakpastian dilakukan dengan mengidentifikasi sumber- sumber  yang  mungkin  dapat  mengakibatkan timbulnya  ketidakpastian  dalam  pengujian kadar  Fe  yang  berasal  dari  tahapan  yang diamati dalam pengujian Fe, seperti pembacaan  dari  spektrofotometer,  volume sampel,  repeatabilitas  berupa  presisi  dan akurasi  pengukuran  standar.  Sumber-sumber ketidakpastian  dari  pengujian  tersebut  dapat dijabarkan  dalam cause  and  effect  diagram seperti yang ditampilkan pada gambar 1.
Gambar 1. Cause and Effect diagram

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian kalibrasi absorbansi Kalibrasi  absorbansi  dilakukan  untuk mengetahui apakah pembacaan absorbansinya masih tepat atau tidak dengan mengukur pada panjang  gelombang  yang  telah  ditentukan. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali  seperti yang ditampilkan pada tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian kalibrasi absorbansi
Panjang Hasil Pembacaan Spec Gelombang (nm) Ke-1 Ke-2 Ke-3  Rerata 235 0,740  0,741  0,741  0,741 0,740- 0,756 257 0,861  0,861  0,862  0,861 0,856- 0,874 313 0,289  0,291  0,291  0,290 0,289- 0,295 350 0,638  0,638  0,639  0,638 0,634- 0,646
Dari  hasil  pnegujian  kalibrasi  absorbansi yang  telah  dilakukan  diperoleh  rerata  dari beberapa  panjang  gelombang  yang  telah ditentukan.  Dari  hasil  pengujian  tersebut dikatakan  baik  dikarenakan  masih  masuk  ke dalam spesifikasi yang diacu.

## Pengujian kalibrasi panjang gelombang
Kalibrasi  panjang  gelombang  dilakukan menggunakan filter glass holmium oksida yang mempunyai panjang gelombang acuan. Kalibrasi  panjang  gelombang  dilakukan  untuk mengukur kemampuan
suatu spektrofotometer  untuk  kembali  pada  posisi spektral  yang  sama,  yang  ditentukan  dari panjang  gelombang  yang  telah  diketahui apabila  dibaca  pada  panjang  gelombang  yang telah  ditentukan.  Hasil  pembacaan  kalibrasi panjang gelombang dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengujian kalibrasi panjang gelombang (λ)
Nilai Standar (nm) Pembacaan Alat (nm) Selisih (nm) Spec 279,30 278,6 0,7 Max. ± 1nm 360,85 361,0 -0,1 536,40 536,0 0,4 637,70 637,4 0,3
Dari  hasil  pengujian  kalibrasi  panjang gelombang  dari  beberapa  titik  panjang gelombang  yang  telah  ditentukan  sebagai acuan  masih  sesuai  dengan  spesifikasi  yang diacu.  Hal  ini  dilakukan  untuk  melihat ketidakpastian  yang  bersumber  kesalahan pembacaan yang terjadi pada alat instrumentasi.
Pengujian larutan standar Tabel 3. Hasil pemabacaan larutan standar
Kadar Fe (mg/L) %Rec (Xi) Rerata ( SD 1,03 103 100,88 9
2,1111 4,4568 1,9003 1,02 102 1,1111 1,2346 0,99 99 -1,8889 3,5679 1,02 102 1,1111 1,2346 1,03 103 2,1111 4,4568 1,02 102 1,1111 1,2346 0,98 98 -2,8889 8,3457 0,99 99 -1,8889 3,5679 1,00 100 -0,8889 0,7901 1. Ketidakpastian baku individual (Ui)
a. Ketidakpastian dari akurasi spektrofotometer (U 1 ) Nilai  ketidakpastian  yang  diberikan  berasal dari  pembacaan  spektrofotometer  yang
kemungkinan memberikan nilai ketidakpastian berdasarkan  pengukuran  dengan  perhitungan menggunakan  nilai  standar  deviasi  dari  % recovery menggunakan rumus pada persamaan 1:
Dari  hasil  perhitungan  diperoleh  nilai ketidakpastiannya    sebesar  0,6467,  dengan nilai standar deviasinya = 1,9003.
b. Ketidakpastian  dari  pengukuran  volume (U 2 )
Ketidakpastian    dari  volume  sampel  ini berdasarkan evaluasi ketidakpastian baku tipe- B  yang  diperoleh  dengan  cara  selain  analisis statistik  dari  serangkaian  pengukuran  yang biasanya  didasarkan  pada  pembenaran  secara ilmiah  menggunakan  semua  informasi  yang relevan  seperti  data  pengukuran  sebelumnya, resolusi  pembacaan  alat  ukur  dan  data sertifikat kalibrasi.
Perhitungan  kalibrasi  pipet  dan  efek temperatur  ditentukan  dengan  distribusi segiempat  atau rectangular, karena  distribusi tersebut digunakan jika batas dapat ditentukan namun  nilai  besaran  ukur  tampak  berada disemua tempat dalam rentang tersebut.
b.1 kalibrasi pipet (U cal ) Evaluasi  ketidakpastian  volume  dilakukan menggunakan evaluasi tipe-B berupa sertifikat dengan nilai ketidakpastian sebesar 0,002mL
Dari hasil perhitungan menggunakan rumus berdasarkan  pada  persamaan  2  sehingga  nilai ketidakpastiannya diperoleh sebesar
0,00115mL.
b.2 efek temperatur (U temp )
Untuk  efek  temperatur  sendiri  dari pehitungan  diperoleh  nilai  ketidakpastiannya sebesar  0,00364mL  dengan  nilai  Y  =  0,00021 °C, C = 10 mL dan nilai T = 3 °C. Sehingga nilai ketidakpastian volume (U 2 ) sebesar
0,003817mL  yang  diperoleh  dari  gabungan nilai  ketidakpastian  kalibrasi  pipet  dan  efek temperature dengan menggunakan umus pada persamaan 4:
............. (1) ............. (2) ............. (3) ............. (4)

## c. Ketidakpastian repeatibiltas metode (U 3 )
Ketidakpastian  repeatabilitas  metode  ini menggunakan  evaluasi  ketidakpastian  baku tipe-A  dimana  data  diperoleh  dengan  analisis statistik  untuk  mencari  nilai  ketidakpastian dari  repeatabilitas  metode  sesuai  dengan pesamaan 5.
Dari  hasil  perhitungan  diperoleh  nilai ketidakpastian  repeatibilitas  sebesar  0,0063. Dengan nilai standar deviasi sebesar 0,0190.

## d. Ketidakpastian gabungan
Evaluasi  ketidakpastian  baku  gabungan diambil  untuk  mewakili  taksiran  standar deviasi  dari  hasil  pengukuran  yang  diperoleh dengan  menggabungkan  ketidakpastian  baku tipe-A  dan  ketidakpastian  baku  tipe-B  atau menggabungkan  ketidakpastian  baku  setiap taksiran dari model pengukuran.
Dari  hasil  perhitungan  ketidakpastian gabungan  dari  semua  sumber  ketidakpastian yang didentifikasikan sesuai dengan cause and effect  diagram dan  dihitung  sesuai  dengan persamaan  6  dan  7  diperoleh  nilai ketidakpastian sebesar 0,0090.

## e. Ketidakpastian baku diperluas (U
95 ) Ketidakpastian  baku  diperluas  diperlukan untuk memenuhi kemungkinan yang memadai, yang  diperoleh  dari  perkalian  antara  evaluasi ketidakpastian  baku  gabungan  dengan  nilai tingkat kepercayaan. Nilai tingkat kepercayaan akan berubah sesuai dengan tingkat kepercayaan  yang  dipilih.  Sedangkan  untuk tingkat kepercayaan pada 95%  nilai k=2. Nilai tingkat kepercayaan 95% menunjukkan bahwa terdapat  5  kali  kemungkinan  pada  100  kali pengukuran  mempunyai  nilai  diluar  rentang ketidakpastian  bentangan  yang  dilaporkan. Perhitungan  ketidakpatian  baku  diperluas menggunakan rumus:
Dari  hasil  perhitungan  nilai  ketidakpastian baku  diperluas  diperoleh  sebesar  0,02. Sehingga selanjutnya pelaporan hasil pengujian sampel dimasukkan nilai ketidakpastian ± 0,02.
f. Pengujian sampel
Hasil  analisa  sampel  digunakan  untuk menunjukkan  bahwa Spektrofotometer  UV-Vis yang telah terkalibrasi dan telah dihitung nilai ketidakpastiannya dari pengukuran standar Fe, sehingga  diharapkan  hasil  pengujian  kadar  Fe dalam sampel air dapat diyakini kebenarannya dengan nilai ketidakpatian yang telah dihitung sebelumnya.  Hasil  pengujian  sampel  air  dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil pengujian sampel air Parameter  Sampel Hasil (mg/L) Spec (mg/L) Besi (Fe) 1 0,24 Max.
0,3 2 0,17 3 0,19 4 0,18 5 0,19 6 0,14 7 0,10 Dari  hasil  pengujian  diperoleh  dari  semua sampel yang diuji masih masuk ke dalam baku mutu  kualitas  air  minum  yang  dipersyaratkan oleh  Menteri  Kesehatan  Tahun  2010  dengan kadar maksimum 0,3 mg/L.
Gambar 2. Grafik hasil pengujian sampel air
Nilai keridakpastian yang diperoleh sebelumnya  dimasukkan  ke  dalam  hasil pengujian  sampel  air  untk  dilaporkan  seperti yang ditampilkan pada gambar 2. Dengan nilai ketidakpastian  sebesar  ±  0,02  hasil  dari pengujian  tesebut  masih  bisa  diterima  karena masih  masuk  kedalam  baku  mutu  dengan rentang nilai 0,08 – 0,026 mg/L.

## KESIMPULAN
Estimasi  ketidakpastian  pengukuran  dalam suatu  pengujian  di  laboratorium  khususnya menggunakan  instrumentasi  dalam  rangka menjamin  kualitas    dari  hasil  pengujian.  Hasil
............. (5) ............. (6) ............. (7) ............. (8)
pengujian kualitasya semakin baik dengan nilai ketidakpastian  semakin  kecil.  Selain  itu, ketidakpastian  juga  dapat  digunakan  untuk membandingkan kesamaan
hasil yang diperoleh  dari  laboatorium  atau  sumber  yang berbeda  serta  membandingkan  suatu  hasil dengan  nilai  acuan  (reference  value)  yang diberikan oleh spesifikasi atau standar tetentu terhadap toleransi nilai karaktesitik dari suatu produk  serta digunakan  untuk  pengguna  data hasil  uji  untuk  mengevaluasi  kehandalan  data dan  mengevaluasi  kesesuaian  dengan  data hasil uji tehadap penggunaannya.

## REFERENSI
Hach  Company.  2005.  DR  5000  Procedure Manual 2 nd Edition. USA Komite  Akreditasi  Nasional.  2003.  DP.01.23. Pedoman Evaluasi dan Pelaporan Ketidakpastian.  Jakarta.  Badan  Standar Nasional Indonesia Komite  Akreditasi  Nasional.  2004.  DP.01.17:
SR-03  Persyaratan  Tambahan  Untuk Akreditasi  Laboratorium  Pengujian  Kimia dan Biologi. Jakarta. Badan Standar Nasional Indonesia.
Ellison.S.L.R.  et.  al.  2000.  Quantifying Uncertainty  in  Analytial  Measurement  2 nd Edition. UK. CITAC