Perbedaan Kesalahan Sistematis dan Kesalahan Acak dalam Analisa

Perbedaan Kesalahan Sistematis dan Kesalahan Acak dalam Analisa

Perbedaan kesalahan sistematis dan kesalahan acak adalah

Dalam suatu pengujian / analisa, hasil yang valid merupakan harapan semua pihak baik itu laboratorium sebagai pihak yang melakukan pengujian ataupun pihak berkepentingan seperti mahasiswa untuk penelitian, pelanggan perusahaan untuk pelulusan produk, pihak berkepentingan untuk kegiatan tertentu misalnya penyidikan, kegiatan uji banding antar laboratorium, dll.

Untuk mendapatkan data yang valid tersebut tentunya dipengaruhi banyak faktor, antara lain kompetensi analis, kondisi lingkungan pengujian, tingkat akurasi alat ukur, dll. Keterbatasan alat ukur baik dari segi resolusi, akurasi, dll dapat menyebabkan setiap pengukuran akan mengandung kesalahan dan sebagai konsekuensinya hasil analisis kimia juga pasti mengandung kesalahan Karena analisis kimia tadi didasarkan pada data yang dihasilkan pada saat pengukuran.

Dalam artikel ini kita akan sedikit belajar mengenai jenis kesalahan baik itu kesalahan sistematis dan kesalahan acak serta contohnya dan bagaimana pengaruhnya dalam hasil pengujian / analisa.

Perbedaan Kesalahan Sistematis dan Kesalahan Acak

Berikut ini adalah video pendek terkait dengan perbedaan kesalahan sistematis dan kesalahan acak.

Kesalahan dalam analisis kimia dibagi menjadi tiga, yaitu :

  • Kesalahan Total / gross error

Kesalahan total dapat terjadi karena banyak sebab, misalnya : Pereaksi yang kita gunaakan sudah terkontaminasi, buret yang kita gunakan pada titrasi tidak bersih. Sehingga akibat dari kesalahan total / gross error ini adalah akan menyebabkan hasil analisis jauh berbeda dari nilai sebenarnya.

  • Kesalahan Sistematis

Salah satu penyebab kesalahan sistematis adalah apabila kita melakukan cara pengukuran yang salah secara sistematis, misalkan : Ketika kita membaca permukaan (miniskus) larutan di dalam buret, mata kita selalu dibawah permukaan larutan sehingga hal ini akan menyebabkan pembacaan akan selalu lebih besar dari nilai yang seharusnya.

Contoh lain : jika alat ukur yang kita gunakan tidak dikalibrasi dengan benar, maka kita akan selalu mendapatkan hasil yang secara konsisten lebih besar atau lebih kecil (tergantung koreksinya apakah + atau -) dari nilai yang sebenarnya.

  • Kesalahan Acak / random error

Sumber kesalahannya acak ini tidak bisa kita kendalikan, misalnya : temperatur di dalam laboratorium yang tidak stabil selama anda melakukan eksperimen / analisa, Walaupun kita sudah menggunakan AC di laboratorium, kemungkinan besar suhunya juga tidak akan konstan. Kelembaban udara di dalam laboratorium yang juga berubah-ubah yang bisa mengakibatkan hasil pengukuran kita lebih besar / lebih kecil dari nilai sebenarnya.

Jadi random error bisa menyebabkan hasil analisis kita lebih besar atau lebih kecil dari nilai sebenarnya.

Untuk mendapatkan hasil analisis yang baik di dalam analisis kimia, kita tidak boleh melakukan kesalahan total ataupun kesalahan sistematis. Karena sumber kesalahan total dan sumber kesalahan sistematis bisa kita identifikasi dan bisa kita eliminasi, maka kita bisa menghindari melakukan kesalahan total atau kesalahan sistematis tersebut.

Namun kesalahan acak atau random Error itu tidak bisa kita hindari, Jadi jika ada random error maka hasil analisis kita akan bisa lebih besar atau lebih kecil dari nilai yang sebenarnya.

Untuk memahami hal diatas kita perhatikan contoh berikut ini :

Pada suatu analisis besi (Fe) yang kadarnya 20 ppm oleh seorang mahasiswi diminta untuk melakukan analisis 6 x, hasilnya adalah sebagai berikut :

kesalahan sistematis dan kesalahan acak

Jadi kalau kita perhatikan data diatas, nilai yang diperoleh dari 6 x pengukuran tersebut bisa lebih besar atau lebih kecil dari 20 ppm.

Lalu bagaimana kita melaporkan hasil pengukuran tersebut?

Jika kita anggap 20 ppm terebut adalah nilai yang sebenarnya, maka kita akan lihat bahwa nilai tengah dari hasil pengukuran ini akan mendekati nilai yang sebenarnya.

Jadi biasanya kita melaporkan hasil pengukuran kita dengan nilai tengah. jika terdapat variasi hasil pengukuran terhadap nilai tengah tersebut merupakan ukuran ketidakpastian dari nilai tengah tersebut.

Jadi nilai tengah ini bukan nilai yang sebenarnya, tetapi nilai yang mendekati nilai yang sebenarnya.

Point Penting yang bisa kita simpulkan adalah…

Di dalam analisis kimia, kita tidak akan pernah mendapatkan nilai yang sebenarnya, yang akan anda peroleh adalah nilai tengan yang mendekati nilai yang sebenarnya.

Kenapa anda tidak bisa mendapatkan nilai yang sebenarnya?

Karena di dalam pengukuran kita pasti melakukan kesalahan.

Rata-Rata vs Median Dalam Hasil Analisa

Nilai tengah dari suatu pengukuran dapat dinyatakan dengan 2 cara :

Dengan menghitung rata-rata

Dengan menghitung median

Rumusnya nilai rata-rata

Rata-rata adalah Jumlah dari semua hasil pengukuran dibagi dengan jumlah pengukurannya.

Jadi kalau kita mempunyai 6 hasil pengukuran seperti data diatas, maka hasil pengukurannya dijumlahkan semua lalu dibagi jumlah data (6) atau jika kita menggunakan excel cukup dengan formula :

=average(drag semua data yang ingin dirata-rata)

Jadi nilai tengah dan Nilai rata-rata dari hasil pengukuran diatas adalah

(19.4+19.5+19.6+19.8+20.1+20.3)/6 = 19,8 ppm.

Sedangkan median adalah nilai tengah dari satu set data jika data-data tersebut diurutkan dari yang terkecil hingga yang terbesar atau jika kita menggunakan excel cukup dengan formula :

=median(drag semua data yang ingin dirata-rata)

Jadi dari 6 data diatas, jika kita urutkan datanya adalah :

19.4 ; 19.5 ; 19.6 ; 19.8 ; 20.1 ; 20.3

Maka nilai tengah berada diantara 19.6 dan 19.8

Sehingga nilai tengan (median) nya adalah = (19.6 + 19.8)/2 = 19.7 ppm.

Dari perhitungan diatas, dapat kita lihat bahwa nilai rata-rata tidak sama dengan nilai tengah (median), lalu mana yang ingin kita pakai?

Tidak masalah kita mau menggunakan nilai rata-rata atau nilai median karena itu adalah hasil pengukuran, bukan nilai yang sebenarnya. 

Presisi vs Akurasi

akurasi vs presisi

Paling tidak ada dua hal yang harus kita pahami untuk memberikan arti pada hasil analisis.

  1. Ketelitian atau presisi
  2. Ketepatan atau Akurasi

Untuk memberikan pemahaman mengenai kedua hal diatas (presisi dan Akurasi) maka kita coba bayangkan lingkaran pada gambar diatas sebagai target ketika orang memanah. Target kita tentunya busur panah tepat mengenai di tengah-tengah lingkaran. Nah jika kita melakukan tembakan (memanah) dengan anak panah 9 x. 

  • Untuk tembakan yang berada di lingakaran A, jika kita ambil rata-ratanya, maka kurang lebih posisinya agak jauh dari tengah lingkaran (posisinya tidak di tengah atau nilai yang sebenarnya). Hal tersebut menunjukkan akurasi dari tembakan kita rendah karena rata-ratanya tidak di tengah-tengah lingkaran. 

Selain itu hasil tembakan kita tersebar kemana-mana atau antara satu tembakan dengan tembakan lain saling berjauhan, hal ini menunjukkan tidak presisi atau tidak teliti.

Jadi lingkaran A tersebut adalah hasil tembakan yang akurasinya rendah dan presisinya rendah.

  • Kemudian untuk lingkaran B, jika kita lihat dan rata-rata hasilnya juga terlihat jauh dari target (titik tengah lingkaran) hal ini menandakan akurasinya rendah. Namun Jarak antara satu tembakan dengan tembakan yang lain berdekatan sehingga bisa dikatatan presisinya tinggi.
  • Untuk lingkaran C, dimana jika hasil beberapa tembakan kita rata-ratakan maka posisinya dekat dengan target (titik tengah lingkaran), sehingga bisa dikatakan akurasinya tinggi. Namun jarak antara satu tembakan dengan tembakan yang lain itu berjauhan sehingga presisinya rendah.
  • Untuk lingkaran D bisa kita lihat bahwa jika beberapa tembakan tersebut kita rata-rata maka hasilnya mendekati target (titik tengah lingkaran), selain itu jarak antara tembakan satu dengan yang lainnya juga berdekatan. Jadi bisa dikatakan mempunyai akurasi dan presisi yang tinggi. Data inilah yang kita harapkan dalam setiap pengujian atau pengukuran. Meskipun perlu proses dan pengalaman, dan peningkatan kompetensi untuk mendapatkannya.

Pemahaman mengenai istilah kesalahan sistematis, kesalahan acak, akurasi, presisi ini sangat penting terlebih dalam rangkaian suatu kegiatan verifikasi dan validasi metode analisis.

Semoga bermanfaat.

Referensi :

www.youtube.com/watch?v=Cn5XOo3He_o&t=349s
www.youtube.com/watch?v=pl9fJ7JujCc&t=36s