Makalah Analisis Spektrometri
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Perkembangan
ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini berdampak pada makin meningkatnya
pengetahuan serta kemampuan manusia.Betapa tidak setiap manusia lebih dituntut
dam diarahkan
kearah lmu pengetahuan di segala bidang.Tidak ketinggalan pula
ilmu kimia yang identik dengan ilmu mikropun tidak luput dari sorotan
perkembangan iptek.Belakangan ini telah lahir ilmu pengetahuan dan teknologi
yang mempermudah dalam analisis kimia.Salah satu dari bentuk kemajuan ini
adalah alat yang disebut dengan Spektrometri Serapan Atom (SSA).
Para
ahli kimia sudah lama menggunakan warna sebagai suatu pembantu dalam
mengidentifikasi zat kimia.Dimana, serapan atom telah dikenal
bertahun-tahun
yang lalu.Dewasa ini penggunaan istilah spektrofotometri menyiratkan pengukuran
jauhnya penyerapan energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai fungsi
dari panjang gelombang tertentu.Perpanjangan spektrofotometri serapan atom ke
unsur-unsur lain semula merupakan akibat perkembangan spektroskopi pancaran
nyala. Bila disinari dengan benar, kadang-kadang dapat terlihat tetes-tetes
sampel yang belum menguap dari puncak nyala, dan gas-gas itu terencerkan oleh
udara yang menyerobot masuk sebagai akibat tekanan rendah yang diciptakan oleh
kecepatan tinggi, lagi pula sistem optis itu tidak memeriksa seluruh nyala,
melainkan hanya mengurusi suatu daerah dengan jarak tertentu di atas titik
puncak pembakar.
Prinsip
analisis dengan SSA adalah interaksi antara energi radiasi dengan atom unsur
yang dianalisis.AAS banyak digunakan untuk analisis unsur. Atom suatu unsur
akan menyerap energi dan terjadi eksitasi atom ke tingkat energi yang lebih
tinggi. Keadaan ini tidak stabil dan akan kembali ke tingkat dasar dengan
melepaskan sebagian atau seluruh tenaga eksitasinya dalam bentuk radiasi.
Frekuansi radiasi yang dipancarkan karakteristik untuk setiap unsur dan
intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang tereksitasi yang kemudian
mengalami deeksitasi.Teknik ini dikenal dengan SEA (spektrofotometer emisi
atom). Untuk SSA keadaan berlawanan dengan cara emisi yaitu, populasi atom pada
tingkat dasar dikenakan seberkas radiasi, maka akan terjadi penyerapan energi
radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat dasar tersebut. Penyerapan ini
menyebabkan terjadinya pengurangan intensitas radiasi yang diberikan.
Pengurangan intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang berada pada tingkat
dasar tersebut.
Selain
dengan metode serapan atom unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat juga
dianalisis dengan fotometri nyala, tetapi untuk unsur-unsur dengan energi
eksitasi tinggi hanya dapat dilakukan dengan spektrometri serapan atom. Untuk
analisis dengan garis spectrum resonansi antara 400-800 nm, fotometri nyala
sangat berguna, sedangkan antara 200-300 nm, metode AAS lebih baik dari
fotometri nyala. Untuk analisis kualitatif, metode fotometri nyala lebih
disukai dari AAS, karena AAS memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode).
Kemonokromatisan dalam AAS merupakan syarat utama. Suatu perubahan temperature
nyala akan mengganggu proses eksitasi sehingga analisis dari fotometri nyala
berfilter. Dapat dikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS merupakan
komplementer satu sama lainnya.
1.2
Rumusan Masalah
1.2.1
Apa yang dimaksud spektrometri serapan atom (SSA) ?
1.2.2
Bagaimanakah prinsip kerja dan instrumentasi yang
digunakan dalam Spektrometri Serapan Atom (SSA)?
1.2.3
Bagaimanakah proses serapan atom,atomisasi dan nyala?
1.3
Tujuan
1.3.1
Untuk mengetahui tentang spektrometri serapan atom.
1.3.2
Untuk mengetahui prinsip kerja dan instrumentasi yang
digunakan dalam Spektrometri Serapan
Atom (SSA).
1.3.3
Untuk mengetahui proses serapan atom, atomisasi dan
nyala.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1
Pengertian Spektrometri Serapan Atom (SSA)
Sejarah singkat
tentang serapan atom pertama kali diamati oleh Frounhofer, yang pada saat itu menelaah garis-garis hitam pada
spectrum matahari. Sedangkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang
analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh di tahun 1995. Sebelumnya ahli kimia banyak
tergantung pada cara-cara spektrofotometrik atau metode spektrografik. Beberapa
cara ini dianggap sulit dan memakan banyak waktu, kemudian kedua metode
tersebut segera diagantikan dengan Spektrometri Serapan Atom (SSA).
Spektrometri
Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk
penentuan unsur-unsur logam dan metalloid yang pengukurannya berdasarkan
penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam
keadaan bebas (Skooget al., 2000). Metode ini sangat tepat untuk analisis zat
pada konsentrasi rendah. Teknik ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan
dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Memang selain dengan metode
serapan atom, unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat juga dianalisis
dengan fotometri nyala, akan tetapi fotometri nyala tidak cocok untuk
unsur-unsur dengan energy eksitasi tinggi. Fotometri nyala memiliki range ukur
optimum pada panjang gelombang 400-800 nm, sedangkan AAS memiliki range ukur
optimum pada panjang gelombang 200-300 nm (Skoog et al., 2000).Untuk analisis
kualitatif, metode fotometri nyala lebih disukai dari AAS, karena AAS
memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode). Kemonokromatisan dalam AAS
merupakan syarat utama. Suatu perubahan temperature nyala akan mengganggu
proses eksitasi sehingga analisis dari fotometri nyala berfilter. Dapat
dikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS merupakan komplementer satu sama
lainnya.
Absorpsi atom dan spektra emisi memiliki
pita yang sangat sempit di bandingkan spektrometri molekuler. Emisi atom adalah
proses di mana atom yang tereksitasi kehilangan energi yang disebabkan oleh
radiasi cahaya. Misalnya, garam-garam logam akan memberikan warna di dalam
nyala ketika energi dari nyala tersebut mengeksitasi atom yang kemudian
memancarkan spektrum yang spesifik. Sedangkan absorpsi atom merupakan proses di
mana atom dalam keadaan energy rendah menyerap radiasi dan kemudian
tereksitasi. Energi yang diabsorpsi oleh atom disebabkan oleh adanya interaksi
antara satu elektron dalam atom dan vektor listrik dari radiasi
elektromagnetik.
Ketika menyerap radiasi, elektron
mengalami transisi dari suatu keadaan energi tertentu ke keadaan energi
lainnya. Misalnya dari orbital 2s ke orbital 2p. Pada kondisi ini, atom-atom di
katakan berada dalam keadaan tereksitasi (pada tingkat energi tinggi) dan dapat
kembali pada keadaan dasar (energi terendah) dengan melepaskan foton pada
energy yang sama. Atom dapat mengadsorpsi atau melepas energi sebagai foton
hanya jika energy foton (hν) tepat sama dengan perbedaan energi antara keadaan
tereksitasi (E) dan keadaan dasar (G) seperti Gambar di bawah ini:
Absorpsi dan emisi dapat terjadi
secara bertahap maupun secara langsung melalui lompatan tingkatan energi yang
besar.Panjang gelombang yang diserap oleh atom dalam keadaan dasar akan sama
dengan panjang gelombang yang diemisikan oleh atom dalam keadaan tereksitasi,
apabila energi transisi kedua keadaan tersebut adalah sama tetapi dalam arah
yang yang berlawanan. Lebar pita spektra yang diabsorpsi atau diemisikan akan
sangat sempit jika masing-masing atom yang mengabsorpsi atau memancarkan
radiasi mempunyai energi transisi yang sama.
Secara umum, komponen-komponen
spektrometer serapan atom (SSA) adalah sama dengan spektrometer UV/Vis.
Keduanya mempunyai komponen yang terdiri dari sumber cahaya, tempat sample,
monokromator, dan detektor. Analisa sample di lakukan melalui pengukuran
absorbansi sebagai fungsi konsentrasi standard dan menggunakan hukum Beer untuk
menentukan konsentrasi sample yang tidak diketahui. Walaupun
komponen-komponenya sama, akan tetapi sumber cahaya dan tempat sampel yang
digunakan pada SSA memiliki karakteristik yang sangat berbeda dari yang
digunakan dalam spektrometri molekul (misal: UV/Vis). Unsur-unsur
yang dapat dianalisis dengan menggunakan GFAAS adalah sama dengan unsur-unsur
yang dapat dianalisis dengan GFAAS tungsten: Hf, Nd, Ho, La, Lu Os, Br, Re, Sc,
Ta, U, W, Y dan Zr. Hal ini disebabkan karena unsur tersebut dapat bereaksi
dengan graphit.
Petunjuk praktis penggunaan GFAAS:
1. Jangan
menggunakan media klorida, lebih baik gunakan nitrat
2.
Sulfat dan
fosfat bagus untuk pelarutsampel, biasanya setelah sampel ditempatkan dalam
tungku.
3.
Gunakan cara
adisi sehingga bila sampel ada interfensi dapat terjadi pada sampel dan
standar.
4.
Untuk mengubah
unsur metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energy panas.
Temperatur harus benar-benar terkendali dengan sangat hati-hati agar proses
atomisasinya sempurna. Ionisasi harus dihindarkan dan ionisasi ini dapat
terjadi apabila temperatur terlampau tinggi. Bahan bakar dan oksidator
dimasukkan dalam kamar pencamput kemudian dilewatkan melalui baffle menuju ke
pembakar. Hanya tetesan kecil dapat melalui baffle. Tetapi kondisi ini jarang
ditemukan, karena terkadang nyala tersedot balik ke dalam kamar pencampur
sehingga menghasilkan ledakan. Untuk itu biasanya lebih disukai pembakar dengan
lubang yang sempit dan aliran gas pembakar serta oksidator dikendalikan dengan
seksama.
5.
Dengan gas
asetilen dan oksidator udara bertekanan, temperature maksimum yang dapat
tercapai adalah 1200oC. untuk temperatur tinggi biasanya digunakan
N:O: = 2:1 karena banyaknya interfensi dan efek nyala yang tersedot balik,
nyala mulai kurang digunakan, sebagai gantinya digunakan proses atomisasi tanpa
nyala, misalnya suatu perangkat pemanas listrik. Sampel sebanyak 1-2 ml
diletakkan pada batang grafit yang porosnya horizontal atau pada logam tantalum
yang berbentuk pipa. Pada tungku grafit temperatur dapat dikendalikan secara
elektris. Biasanya temperatur dinaikkan secara bertahap, untuk menguapkan dan
sekaligus mendisosiasi senyawa yang dianalisis.
Metode tanpa nyala lebih disukai dari metode nyala. Bila ditinjau dari
sumber radiasi, metode tanpa nyala haruslah berasal dari sumber yang kontinu.
Disamping itu sistem dengan penguraian optis yang sempurna diperlukan untuk
memperoleh sumber sinar dengan garis absorpsi yang semonokromatis
mungkin. Seperangkat sumber yang dapat memberikan garis emisi yang tajam dari
suatu unsur spesifik tertentu dikenal sebagai lampu pijar Hollow cathode.
Lampu ini memiliki dua elektroda, satu diantaranya berbentuk silinder dan
terbuat dari unsur yang sama dengan unsur yang dianalisis. Lampuini diisi
dengan gas mulia bertekanan rendah, dengan pemberian tegangan pada arus
tertentu, logam mulai memijar dan atom-atom logam katodanya akan teruapkan
dengan pemercikkan. Atom akan tereksitasi kemudian mengemisikan radiasi pada
panjang gelombang tertentu.
2.2.Prinsip Kerja dan
Instrumentasi Spektrometri Serapan Atom (SSA)
a.
Prinsip Kerja Spektrometri Serapan Atom (SSA)
Telah dijelaskansebelumnya bahwa metode
AAS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya
tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya
Spektrometri Serapan Atom (SSA) meliputi absorpsi sinar oleh atom-atom netral
unsur logam yang masih berada dalam keadaan dasarnya (Ground state). Sinar yang
diserap biasanya ialah sinar ultra violet dan sinar tampak. Prinsip
Spektrometri Serapan Atom (SSA) pada dasarnya sama seperti absorpsi sinar oleh
molekul atau ion senyawa dalam larutan.
Hukum absorpsi sinar (Lambert-Beer) yang berlaku pada spektrofotometer
absorpsi sinar ultra violet, sinar tampak maupun infra merah, juga berlaku
pada Spektrometri Serapan Atom(SSA). Perbedaan analisis
Spektrometri Serapan Atom (SSA) dengan spektrofotometri molekuladalah peralatan
dan bentuk spektrum absorpsinya.Setiap alat SSA terdiri atas tiga komponen
yaitu:
1. Unit
atomisasi (atomisasi dengan nyala dan tanpa nyala)
2. Sumber
radiasi
3. Sistem
pengukur fotometri
Prinsip
analisis dengan SSA adalah interaksi antara energi radiasi dengan atom unsur
yang dianalisis. AAS banyak digunakan untuk analisis unsur. Atom suatu unsur
akan menyerap energi dan terjadi eksitasi atom ke tingkat energi yang lebih
tinggi. Keadaan ini tidak stabil dan akan kembali ke tingkat dasar dengan
melepaskan sebagian atau seluruh tenaga eksitasinya dalam bentuk radiasi.
Frekuansi radiasi yang dipancarkan karakteristik untuk setiap unsur dan
intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang tereksitasi yang kemudian
mengalami deeksitasi. Teknik ini dikenal dengan SEA (spektrofotometer emisi
atom). Untuk SSA keadaan berlawanan dengan cara emisi yaitu, populasi atom pada
tingkat dasar dikenakan seberkas radiasi, maka akan terjadi penyerapan energi radiasi
oleh atom-atom yang berada pada tingkat dasar tersebut. Penyerapan ini
menyebabkan terjadinya pengurangan intensitas radiasi yang diberikan.
Pengurangan intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang berada pada tingkat
dasar tersebut.
Larutan sampel
diaspirasikan ke suatu nyala dan unsur-unsur di dalam sampel diubah menjadi uap
atom sehingga nyala rnengandung atom unsur-unsur yang dianalisis. Beberapa
diantara atom akan tereksitasi secara termal oleh ayala, tetapi kebanyakan atom
tetap tinggal sebagai atom netral dalam keadaan dasar (ground state). Atom-atom
ground state ini kemudian menyerap radiasi yang diberikan oleh sumber radiasi
yang terbuat dari unsur-unsur yang bersangkutan. Panjang gelombang yang
dihasilkan oleh sumber radiasi adalah sama dengan panjang gelombang yang
diabsorpsi oleh atom dalam nyala. Absorpsi ini mengikuti hukum Lambert-Beer.
yakni absorbansi berbanding lurus dengan panjang uyala yang dilalui sinar dan
konsentrasi uap atom dalam nyala. Kedua variabel ini sulit untuk ditentukan
tetapi panjang nyala dapat dibuat konstan sehingga absorbansi hanya berbanding
langsung dengan konsentrasi analit dalam larutan sampel. Teknik-teknik
analisisnya sama seperti pada spektrofotometri UV -Vis yaitu standar tunggal,
kurva kalibrasi dan kurva adisi standar.
b. Instumentasi
Untuk
menganalisis sampel, sampel tersebut harus diatomisasi. Sampel kemudian harus
diterangi oleh cahaya. Cahaya yang ditransmisikan kemudian diukur oleh detector
tertentu.
Sebuah sampel cairan biasanya
berubah menjadi gas atom melalui tiga langkah:
-
Desolvation (pengeringan) – larutan pelarut menguap, dan sampel kering tetap
-
Penguapan – sampel padat berubah menjadi gas
-
Atomisasi – senyawa berbentuk gas berubah menjadi atom bebas.
Sumber radiasi
yang dipilih memiliki lebar spectrum sempit dibandingkan dengan transisi
atom.Lampu katoda Hollow adalah sumber radiasi yang paling umum dalam
spekstroskopi serapan atom. Lampu katoda hollow berisi gas argon atau neon,
silinder katoda logam mengandung logam untuk mengeksitasi sampel. Ketika
tegangan yang diberikan pada lampu meningkat, maka ion gas mendapatkan energy
yang cukup untuk mengeluarkan atom logam dari katoda. Atom yang
tereksitasi akan kembali ke keadaan dasar dan mengemisikan cahaya sesuai dengan
frekuensi karakteristik logam.
Adapun
bagian-bagian alat dari spektroskopi serapan atom yaitu :
a.
Lampu Katoda
Lampu katoda
merupakan sumber cahaya pada AAS. Lampu katoda memiliki masa pakai atau umur
pemakaian selama 1000 jam. Lampu katoda pada setiap unsur yang akan diuji
berbeda-beda tergantung unsur yang akan diuji, seperti lampu katoda Cu, hanya
bisa digunakan untuk pengukuran unsur Cu. Lampu katoda terbagi menjadi dua
macam, yaitu :
Lampu Katoda
Monologam :
Digunakan untuk mengukur 1 unsur
Lampu Katoda Multiloga :
Digunakan untuk pengukuran beberapa logam sekaligus, hanya saja harganya lebih
mahal.
Soket pada bagian lampu katoda yang hitam, yang
lebih menonjol digunakan untuk memudahkan pemasangan lampu katoda pada saat
lampu dimasukkan ke dalam soket pada AAS. Bagian yang hitam ini merupakan
bagian yang paling menonjol dari ke-empat besi lainnya.
Lampu katoda berfungsi sebagai sumber cahaya untuk
memberikan energi sehingga unsur logam yang akan diuji, akan mudah tereksitasi.
Selotip ditambahkan, agar tidak ada ruang kosong untuk keluar masuknya gas dari
luar dan keluarnya gas dari dalam, karena bila ada gas yang keluar dari dalam
dapat menyebabkan keracunan pada lingkungan sekitar.
Cara pemeliharaan lampu katoda ialah bila setelah
selesai digunakan, maka lampu dilepas dari soket pada main unit AAS, dan lampu
diletakkan pada tempat busanya di dalam kotaknya lagi, dan dus penyimpanan
ditutup kembali. Sebaiknya setelah selesai penggunaan, lamanya waktu pemakaian
dicatat.
b.
Tabung Gas
Tabung gas pada
AAS yang digunakan merupakan tabung gas yang berisi gas asetilen. Gas asetilen
pada AAS memiliki kisaran suhu ± 20.000K, dan ada juga tabung gas yang berisi
gas N2O yang lebih panas dari gas asetilen, dengan kisaran suhu ±
30.000K. Regulator pada tabung gas asetilen berfungsi untuk pengaturan
banyaknya gas yang akan dikeluarkan, dan gas yang berada di dalam tabung.
Spedometer pada bagian kanan regulator merupakan pengatur tekanan yang berada
di dalam tabung.
Pengujian untuk
pendeteksian bocor atau tidaknya tabung gas tersebut, yaitu dengan mendekatkan
telinga ke dekat regulator gas dan diberi sedikit air, untuk pengecekkan. Bila
terdengar suara atau udara, maka menendakan bahwa tabung gas bocor, dan ada gas
yang keluar. Hal lainnya yang bisa dilakukan yaitu dengan memberikan sedikit
air sabun pada bagian atas regulator dan dilihat apakah ada gelembung udara
yang terbentuk. Bila ada, maka tabung gas tersebut positif bocor. Sebaiknya
pengecekkan kebocoran, jangan menggunakan minyak, karena minyak akan dapat
menyebabkan saluran gas tersumbat. Gas didalam tabung dapat keluar karena
disebabkan di dalam tabung pada bagian dasar tabung berisi aseton yang dapat
membuat gas akan mudah keluar, selain gas juga memiliki tekanan.
c.
Ducting
Ducting
merupakan bagian cerobong asap untuk menyedot asap atau sisa pembakaran pada
AAS, yang langsung dihubungkan pada cerobong asap bagian luar pada atap
bangunan, agar asap yang dihasilkan oleh AAS, tidak berbahaya bagi lingkungan
sekitar. Asap yang dihasilkan dari pembakaran pada AAS, diolah sedemikian rupa
di dalam ducting, agar polusi yang dihasilkan tidak berbahaya.
Cara
pemeliharaan ducting, yaitu dengan menutup bagian ducting secara horizontal,
agar bagian atas dapat tertutup rapat, sehingga tidak akan ada serangga atau
binatang lainnya yang dapat masuk ke dalam ducting. Karena bila ada serangga
atau binatang lainnya yang masuk ke dalam ducting , maka dapat menyebabkan
ducting tersumbat.
Penggunaan
ducting yaitu, menekan bagian kecil pada ducting kearah miring, karena bila
lurus secara horizontal, menandakan ducting tertutup. Ducting berfungsi untuk
menghisap hasil pembakaran yang terjadi pada AAS, dan mengeluarkannya melalui
cerobong asap yang terhubung dengan ducting
d.
Kompresor
Kompresor
merupakan alat yang terpisah dengan main unit, karena alat ini berfungsi untuk
mensuplai kebutuhan udara yang akan digunakan oleh AAS, pada waktu pembakaran
atom. Kompresor memiliki 3 tombol pengatur tekanan, dimana pada bagian yang
kotak hitam merupakan tombol ON-OFF, spedo pada bagian tengah merupakan besar
kecilnya udara yang akan dikeluarkan, atau berfungsi sebagai pengatur tekanan,
sedangkan tombol yang kanan merupakantombol pengaturan untuk mengatur banyak/sedikitnya
udara yang akan disemprotkan ke burner. Bagian pada belakang kompresor
digunakan sebagai tempat penyimpanan udara setelah usai penggunaan AAS.
Alat ini
berfungsi untuk menyaring udara dari luar, agar bersih.posisi ke kanan,
merupakan posisi terbuka, dan posisi ke kiri merupakan posisi tertutup. Uap air
yang dikeluarkan, akan memercik kencang dan dapat mengakibatkan lantai sekitar
menjadi basah, oleh karena itu sebaiknya pada saat menekan ke kanan bagian ini,
sebaiknya ditampung dengan lap, agar lantai tidak menjadi basah dan uap air
akan terserap ke lap.
e.
Burner
Burner
merupakan bagian paling terpenting di dalam main unit, karena burner berfungsi
sebagai tempat pancampuran gas asetilen, dan aquabides, agar tercampur merata,
dan dapat terbakar pada pemantik api secara baik dan merata. Lobang yang berada
pada burner, merupakan lobang pemantik api, dimana pada lobang inilah awal dari
proses pengatomisasian nyala api.
Perawatan
burner yaitu setelah selesai pengukuran dilakukan, selang aspirator dimasukkan
ke dalam botol yang berisi aquabides selama ±15 menit, hal ini merupakan proses
pencucian pada aspirator dan burner setelah selesai pemakaian. Selang aspirator
digunakan untuk menghisap atau menyedot larutan sampel dan standar yang akan diuji.
Selang aspirator berada pada bagian selang yang berwarna oranye di bagian kanan
burner. Sedangkan selang yang kiri, merupakan selang untuk mengalirkan gas
asetilen. Logam yang akan diuji merupakan logam yang berupa larutan dan harus
dilarutkan terlebih dahulu dengan menggunakan larutan asam nitrat pekat. Logam
yang berada di dalam larutan, akan mengalami eksitasi dari energi rendah ke
energi tinggi.
Nilai eksitasi
dari setiap logam memiliki nilai yang berbeda-beda. Warna api yang dihasilkan
berbeda-beda bergantung pada tingkat konsentrasi logam yang diukur. Bila warna
api merah, maka menandakan bahwa terlalu banyaknya gas. Dan warna api paling
biru, merupakan warna api yang paling baik, dan paling panas.
f.
Buangan pada AAS
Buangan pada
AAS disimpan di dalam drigen dan diletakkan terpisah pada AAS. Buangan
dihubungkan dengan selang buangan yang dibuat melingkar sedemikian rupa, agar
sisa buangan sebelumnya tidak naik lagi ke atas, karena bila hal ini terjadi
dapat mematikan proses pengatomisasian nyala api pada saat pengukuran sampel,
sehingga kurva yang dihasilkan akan terlihat buruk. Tempat wadah buangan
(drigen) ditempatkan pada papan yang juga dilengkapi dengan lampu indicator.
Bila lampu indicator menyala, menandakan bahwa alat AAS atau api pada proses
pengatomisasian menyala, dan sedang berlangsungnya proses pengatomisasian nyala
api. Selain itu, papan tersebut juga berfungsi agar tempat atau wadah buangan
tidak tersenggol kaki. Bila buangan sudah penuh, isi di dalam wadah jangan
dibuat kosong, tetapi disisakan sedikit, agar tidak kering.
g.
Monokromator
Berfungsi
mengisolasi salah satu garis resonansi atau radiasi dari sekian banyak spectrum
yang dahasilkan oleh lampu piar hollow cathode atau untuk merubah sinar
polikromatis menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukuran.
Macam-macam
monokromator yaitu prisma, kaca untuk daerah sinar tampak, kuarsa untuk daerah
UV, rock salt (kristal garam) untuk daerah IR dan kisi difraksi.
h.
Detector
Dikenal dua
macam detector, yaitu detector foton dan detector panas. Detector panas biasa
dipakai untuk mengukur radiasi inframerah termasuk thermocouple dan bolometer.
Detector berfungsi untuk mengukur intensitas radiasi yang diteruskan dan telah
diubah menjadi energy listrik oleh fotomultiplier. Hasil pengukuran detector
dilakukan penguatan dan dicatat oleh alat pencatat yang berupa printer dan
pengamat angka. Ada dua macam deterktor sebagai berikut:
Detector Cahaya atau Detector Foton
Detector foton bekerja berdasarkan efek fotolistrik, dalam halini setiap
foton akan membebaskan elektron (satu foton satu electron) dari bahan yang
sensitif terhadap cahaya. Bahan foton dapat berupa Si/Ga, Ga/As, Cs/Na.
Detector Infra Merah dan Detector Panas
Detector infra merah yang lazim adalah termokopel. Efek termolistrik akan
timbul jika dua logam yang memiliki temperatur berbeda disambung jadi satu.
2.3. Proses Serapan Atom, Atomisasi dan Nyala.
Spektrometri
Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yangdigunakan pada metode analisis untuk
penentuan unsur-unsurlogam dan metalloid yang pengukurannya berdasarkan
penyerapancahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logamdalam keadaan
bebas . Metode ini sangat tepat untuk analisis zatpada konsentrasi rendah.
Teknik ini mempunyai beberapa kelebihandibandingkan dengan metode spektroskopi
emisi konvensional.Memang selain dengan metode serapan atom, unsur-unsur
denganenergi eksitasi rendah dapat juga dianalisis dengan fotometri nyala,akan
tetapi fotometri nyala tidak cocok untuk unsur-unsur denganenergy eksitasi
tinggi. Fotometri nyala memiliki range ukur optimumpada panjang gelombang
400-800 nm, sedangkan AAS memilikirange ukur optimum pada panjang gelombang
200-300 nm (Skooget al., 2000).Untuk analisis kualitatif, metode fotometri
nyala lebihdisukai dari AAS, karena AAS memerlukan lampu katoda spesifik(hallow
cathode). Kemonokromatisan dalam AAS merupakan syaratutama. Suatu perubahan
temperature nyala akan menggangguproses eksitasi sehingga analisis dari
fotometri nyala berfilter. Dapatdikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS
merupakankomplementer satu sama lainnya.
Dalam Spektrofotometri Serapan Atom, lampu katoda
rongga (Hollow Cathode Lamp) digunakan sebagai sumber radiasi resonansi yang
diberikan. Lampu ini sesuai dengan unsur yang akan dianalisa. Radiasi resonansi
ini mempunyai panjang gelombang atau frekuensi yang memiliki karakteristik
untuk setiap unsur.
Proses Emisi
Proses yang terjadi karena atom menerima energi
pengeksitasi dalam bentuk energi panas dinyala, sebagaian dari energi tersebut
digunakan untuk mengeksitasi atom. Dalam eksitasi, atom mengalami perpindahan
ke tingkat yang lebih tinggi lalu pada saat atom tersebut kembali ke keadaan
dasar terjadi pelepasan energi yang berbentuk gelombang elektromagnetik berupa
sinar emisi yang akan dipancarkan ke segala arah sehingga intensitas sinar yang
sampai ke detektor hanya sebagian kecil saja.
Proses Absorpsi
Proses
absorpsi terjadi karena seberkas sinar dengan panjang gelombang tertentu
melewati media pengabsorpsi yang terdiri dari atom. Atom yang mengabsorpsi
energi cahaya tersebut akan mengubah atom menjadi atom yang tereksitasi,
sedangkan energi yang tidak diserap akan ditransmisikan.
Metode AAS
berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom menyerap cahaya tersebut
pada panjang gelombang tertentu,tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan
Natrium menyerap pada589 nm, uranium pada 358,5 nm sedangkan kalium pada 766,5
nm.Cahaya pada gelombang ini mempunyai cukup energy untukmengubah tingkat
energy elektronik suatu atom. Dengan absorpsienergy, berarti memperoleh lebih
banyak energy, suatu atom padakeadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke
tingkat eksitasi. Tingkat-tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. Misalnya
unsurNa dengan noor atom 11 mempunyai konfigurasi electron 1s1 2s2
2p6 3s1, tingkat dasar untuk electron valensi 3s, artinya
tidakmemiliki kelebihan energy. Elektronini dapat tereksitasi ketingkat3p
dengan energy 2,2 eV ataupun ketingkat 4p dengan energy 3,6eV, masing-masing
sesuai dengan panjang gelombang sebesar 589nm dan 330 nm. Kita dapat memilih
diantara panjang gelombang iniyang menghasilkan garis spectrum yang tajam dan
denganintensitas maksimum, yangdikenal dengan garis resonansi. Garis-garis lain
yang bukan garis resonansi dapat berupa pita-pita lebarataupun garis tidak
berasal dari eksitasi tingkat dasar yangdisebabkan proses atomisasinya.
Contoh: prinsip
dasar penyerapan atom Na
Apabila cahaya
dengan panjang gelombang tertentu dilewatkanpada suatu sel yang mengandung
atom-atom bebas yangbersangkutan maka sebagian cahaya tersebut akan diserap
danintensitas penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknyaatom bebas logam
yang berada pada sel. Hubungan antaraabsorbansi dengan konsentrasi diturunkan
dari:
Hukum Lambert : bila suatu sumber sinar monkromatik melewatimedium transparan, maka
intensitas sinar yang diteruskanberkurang dengan bertambahnya ketebalan medium
yangmengabsorbsi.
Hukum Beer :Intensitas sinar yang diteruskan berkurang secaraeksponensial dengan
bertambahnya konsentrasi spesi yangmenyerap sinar tersebut.Dari kedua hukum
tersebut diperoleh suatu persamaan:A= ℮ b c dan A= abc serta persamaan A = –
log T = log Dimana:
PO=
intensitas sumber sinar
P = intensitas
sinar yang diteruskan
℮ = absortivitas
molar ( satuan c dalam Molar)
b = panjang
medium / panjangnya jalan sinar
c = konsentrasi
atom-atom yang menyerap sinar
A = absorbansi
T = Transmitan
a = absorbsivity
( satuan c dalam g/L atau ppm)
Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa
absorbansicahaya berbanding lurus dengan konsentrasi atom (Day &Underwood,
1989).
Ada tiga cara
atomisasi (pembentukan atom) dalam AAS :
1.
Atomisasidengannyala
Suatu senyawa logam
yang dipanaskan akan membentuk atom logam pada suhu ± 1700 ºC atau lebih.
Sampel yang berbentuk cairan akan dilakukan atomisasi dengan cara memasukan
cairan tersebut ke dalam nyala campuran gas bakar. Tingginya suhu nyala yang
diperlukan untuk atomisasi setiap unsur berbeda.Beberapa unsur dapat ditentukan
dengan nyala dari campuran gas yang berbeda tetapi penggunaan bahan bakar dan
oksidan yang berbeda akan memberikan sensitivitas yangberbedapula.
Syarat-syarat gas yang
dapat digunakan dalam atomisasi dengan nyala:
·
Campuran gas memberikan
suhu nyala yang sesuai untuk atomisasi unsur yang akan dianalisa.
·
Tidak berbahaya
misalnya tidak mudah menimbulkan ledakan.Gas cukup aman, tidak beracun dan
mudah dikendalika.
·
Gas cukup murni dan
bersih (UHP)
Campuran
gas yang paling umum digunakan adalah Udara : C2H2 (suhu nyala 1900 – 2000 ºC),
N2O : C2H2 (suhu nyala 2700 – 3000 ºC), Udara : propana (suhu nyala 1700 – 1900
ºC). Banyaknya atom dalam
nyala tergantung pada suhu nyala.Suhu nyala tergantung perbandingan gas bahan
bakar dan oksidan.
Hal-hal yang harus diperhatikan pada atomisasi dengan nyala :
2.
Atomisasi dilakukan
dengan nyala dari campuran gas yang sesuai dengan unsur yang dianalisa.
3.
Persyaratan bila
menggunakan pelarut organik :
·
Tidak mudah meledak
bila kena panas
·
Mempunyai berat jenis
> 0,7 g/mL
·
Mempunyai titik didih
> 100 ºC
·
Mempunyai titik nyala
yang tinggi
·
Tidak menggunakan
pelarut hidrokarbon
Pembuatan atom bebas dengan menggunakan
nyala (Flame AAS)
Contoh: Suatu larutan MX, setelah dinebulisasi ke dalam spray chamber sehingga
terbentuk aerosol kemudian dibawa ke dalam nyala oleh campuran gas oksidan dan
bahan bakar akan mengalami proses atomisasi.
Jenis-jenis
nyala
Ada 3 jenis nyala dalam spektrometri serapan atom
yaitu:
a. Udara
– Propana. Jenis nyala ini relatif lebih
dingin (1800oC) dibandingkan jenis nyala lainnya. Nyala ini akan
menghasilkan sensitifitas yang baik jika elemen yang akan diukur mudah
terionisasi seperti Na, K, Cu.
b. Udara
– Asetilen. Jenis
nyala ini adalah yang paling umum dipakai dalam AAS. Nyala ini menghasilkan
temperatur sekitar 2300oC yang dapat mengatomisasi hamper semua
elemen. Oksida-oksida yang stabil seperti Ca, Mo juga dapat analisa menggunakan
jenis nyala ini dengan memvariasi rasio jumlah bahan bakar terhadap gas
pengoksidasi.
c. Nitrous
oksida – Asetilen. Jenis
nyala ini paling panas (3000oC), dan sangat baik digunakan untuk
menganalisa sampel yang banyak mengandung logam-logam oksida seperti Al, Si.
Ti, W.
2.
Atomisasi tanpa nyala
Atomisasi tanpa nyala
dilakukan dengan mengalirkan energi listrik pada batang karbon (CRA – Carbon
Rod Atomizer) atau tabung karbon (GTA – Graphite Tube Atomizer) yang mempunyai
2 elektroda.Sampel dimasukan ke dalam CRA atau GTA. Arus listrik dialirkan
sehingga batang atau tabung menjadi panas (suhu naik menjadi tinggi) dan unsur
yang dianalisa akan teratomisasi.Suhu dapat diatur hingga 3000 ºC. Pemanasan larutan sampel
melalui tiga tahapan yaitu :
·
Tahap pengeringan
(drying) untuk menguapkan pelarut
·
Pengabuan (ashing),
suhu furnace dinaikkan bertahap sampai terjadi dekomposisi dan penguapan
senyawa organik yang ada dalam sampel sehingga diperoleh garam atau oksida
logam
·
Pengatoman (atomization)
3.
Atomisasi dengan
pembentukan senyawa hidrida
Atomisasi dengan
pembentukan senyawa hidrida dilakukan untuk unsur As, Se, Sb yang mudah terurai
apabila dipanaskan pada suhu lebih dari 800 ºC sehingga atomisasi dilakukan
dengan membentuk senyawa hibrida berbentuk gas atau yang lebih terurai menjadi
atom-atomnya melalui reaksi reduksi oleh SnCl2 atau NaBH4, contohnya merkuri
(Hg).
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari
penjelasan-penjelasan tersebut maka dapat ditarik kesimpulan :
1. Spektrometri
Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk
penentuan unsur-unsur logam dan metalloid yang pengukurannya berdasarkan
penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam
keadaan bebas.
2. metode AAS berprinsip
pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang
gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya Spektrometri Serapan Atom
(SSA) meliputi absorpsi sinar
oleh atom-atom netral unsur logam yang masih berada dalam keadaan dasarnya
(Ground state). Instrumen dari AAS yaitu
·
Lampu Katoda
·
Tabung Gas
·
Ducting
·
Kompresor
·
Burner
·
Buangan pada AAS
·
Monokromator
·
Detector
3.
Dalam Spektrofotometri Serapan Atom,
lampu katoda rongga (Hollow Cathode Lamp) digunakan sebagai sumber radiasi
resonansi yang diberikan. Lampu ini sesuai dengan unsur yang akan dianalisa.
Radiasi resonansi ini mempunyai panjang gelombang atau frekuensi yang memiliki
karakteristik untuk setiap unsur.Ada tiga cara atomisasi
(pembentukan atom) dalam AAS :
1.
Atomisasi dengan
nyala
2.
Atomisasi tanpa
nyala
3.
Atomisasi dengan
pembentukan senyawa hidrida
Baca Juga artikel terkait :
- Penentuan Kadar Besi (Fe) Dalam Sampel Dengan Teknik Spektrofotometri Uv-Vis
- Contoh RPP Kimia Kelas XII Tentang Koligatif Larutan
- Penentuan Kadar Sulfat Dengan Spektrofotometri
Post a Comment for "Makalah Analisis Spektrometri "