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 energy cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai
fungsi dari panjang gelombang tertentu. Perpanjangan spektrofotometri serapan
atom ke unsur-unsur lain semula merupakan akibatperkembangan 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.
Selain dengan metode serapan atom unsur-unsur dengan energy
eksitasi rendah dapat juga dianalisis dengan fotometri nyala, tetapi untuk
unsur-unsur dengan energy 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
Dari latar belakang diatas, penulis dapat merumuskan masalah
sebagai berikut:
-
Bagaimanakah teori dasar serta prinsip kerja Spektrometri Serapan Atom (SSA)?
-
Bagaimanakah penggunaan / penerapan Spektrometri Serapan Atom (SSA) dalam
proses analisis kimia?
- Apa
sajakah gangguan-gangguan yang biasa terjadi pada Spektrometri Serapan Atom
(SSA)
1.3 Manfaat Penulisan
Adapun manfaat yang diharapkan dari penulisan makalah ini
selain memenuhi tugas dari Dosen Mata Kuliah, juga bertujuan untuk memberi
masukan ilmu pengetahuan bagi semua khalayak pada umumnya dan khususnya bagi
penulis pribadi sehingga kedepannya dapat lebih mengetahui bagaimana metode
maupun prinsip kerja dari Spektrometri Serapan Atom (SSA).
BAB II
ISI
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.
Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom,
atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung
pada sifat unsurnya. Misalkan Natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5
nm sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada gelombang ini mempunyai cukup
energiuntukmengubah tingkat energy elektronik suatu atom. Dengan absorpsi
energy, berarti memperoleh lebih banyak energy, suatu atom pada keadaan dasar
dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Tingkat-tingkat eksitasinya
pun bermacam-macam. Misalnya unsur Na dengan noor atom 11 mempunyai konfigurasi
electron 1s1 2s2 2p6 3s1, tingkat
dasar untuk electron valensi 3s, artinya tidak memiliki kelebihan energy.
Elektronini dapat tereksitasi ketingkat 3p dengan energy 2,2 eV ataupun
ketingkat 4p dengan energy 3,6 eV, masing-masing sesuai dengan panjang
gelombang sebesar 589 nm dan 330 nm. Kita dapat memilih diantara panjang
gelombang ini yang menghasilkan garis spectrum yang tajam dan dengan intensitas
maksimum, yangdikenal dengan garis resonansi. Garis-garis lain yang bukan garis
resonansi dapat berupa pita-pita lebar ataupun garis tidak berasal dari
eksitasi tingkat dasar yang disebabkan proses atomisasinya.
Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan
pada suatu sel yang mengandung atom-atom bebas yang bersangkutan maka sebagian
cahaya tersebut akan diserap dan intensitas penyerapan akan berbanding lurus
dengan banyaknya atom bebas logam yang berada pada sel. Hubungan antara
absorbansi dengan konsentrasi diturunkan dari:
Hukum Lambert: bila suatu sumber sinar monkromatik
melewati medium transparan, maka intensitas sinar yang diteruskan berkurang
dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorbsi.
Hukum Beer: Intensitas sinar yang diteruskan berkurang
secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesi yang menyerap sinar
tersebut.
Dari kedua hukum tersebut diperoleh suatu persamaan:
Dimana:
lo = intensitas sumber
sinar
lt = intensitas sinar yang diteruskan
= absortivitas molar
b = panjang medium
c = konsentrasi atom-atom yang menyerap sinar
A = absorbans
Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa absorbansi
cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi atom (Day & Underwood, 1989).
2.2 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 molekul adalah
peralatan dan bentuk spectrum absorpsinya:
Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu:
- Unit
atomisasi (atomisasi dengan nyala dan tanpa nyala)
-
Sumber radiasi
-
Sistem pengukur fotometri
Sistem Atomisasi dengan nyala
Setiap alat spektrometri atom akan mencakup dua komponen
utama sistem introduksi sampeldan sumber (source) atomisasi. Untuk
kebanyakan instrument sumber atomisasi ini adalah nyata dan sampel
diintroduksikan dalam bentuk larutan. Sampel masuk ke nyala dalam bentuk
aerosol. Aerosol biasanya dihasilkan oleh Nebulizer (pengabut) yang dihubungkan
ke nyala oleh ruang penyemprot (chamber spray).
Ada banyak variasi nyala yang telah dipakai bertahun-tahun
untuk spektrometri atom. Namun demikian yang saat ini menonjol dan diapakai
secara luas untuk pengukuran analitik adalah udara asetilen dan nitrous
oksida-asetilen. Dengan kedua jenis nyala ini, kondisi analisis yang sesuai
untuk kebanyakan analit (unsur yang dianalisis) dapat sintetikan dengan
menggunakan metode-metode emisi, absorbsi dan juga fluoresensi.
Nyala udara asetilen
Biasanya menjadi pilihan untuk analisis menggunakan AAS.
Temperature nyalanya yang lebih rendah mendorong terbentuknya atom netral dan
dengan nyala yang kaya bahan bakar pembentukan oksida dari banyak unsur dapat
diminimalkan.
Nitrous oksida-asetilen
Dianjurkan dipakai untuk penentuan unsur-unsur yang mudah
membentuk oksida dan sulit terurai. Hal ini disebabkan temperature nyala yang
dihasilkan relatif tinggi. Unsur-unsur tersebut adalah: Al, B, Mo, Si, Ti, V
dan W.
Sistem Atomisasi tanpa Nyala (dengan
Elektrotermal/tungku)
Sistem nyala api ini lebih dikenal dengan nama GFAAS. GFAAS
dapat mengatasi kelemahan dari sistem nyala seperti sensitivitas, jumlah sampel
dan penyiapan sampel.
Ada tiga tahap atomisasi dengan metodeiniyaitu:
-
Tahap pengeringan atau penguapan larutan
-
Tahap pengabutan atau penghilangan senyawa-senyawa organic
-
Tahap atomisasi
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:
-
Jangan menggunakan media klorida, lebih baik gunakan nitrat
-
Sulfat dan fosfat bagus untuk pelarutsampel, biasanya setelah sampel
ditempatkan dalam tungku.
-
Gunakan cara adisi sehingga bila sampel ada interfensi dapat terjadi pada
sampel dan standar.
-
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.
-
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.
2.3 Instrumen dan Alat
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.
2.4Bagian-Bagian pada AAS
- 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 Multilogam : 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
2.5 Cara kerja spektrofotometer serapan atom
- Pertama-tama gas di buka terlebih dahulu, kemudian kompresor, lalu ducting, main unit, dan komputer secara berurutan.
- Di buka program SAA (Spectrum Analyse Specialist), kemudian muncul perintah ”apakah ingin mengganti lampu katoda, jika ingin mengganti klik Yes dan jika tidak No.
- Dipilih yes untuk masuk ke menu individual command, dimasukkan nomor lampu katoda yang dipasang ke dalam kotak dialog, kemudian diklik setup, kemudian soket lampu katoda akan berputar menuju posisi paling atas supaya lampu katoda yang baru dapat diganti atau ditambahkan dengan mudah.
- Dipilih No jika tidak ingin mengganti lampu katoda yang baru.
- Pada program SAS 3.0, dipilih menu select element and working mode.Dipilih unsur yang akan dianalisis dengan mengklik langsung pada symbol unsur yang diinginkan
- Jika telah selesai klik ok, kemudian muncul tampilan condition settings. Diatur parameter yang dianalisis dengan mensetting fuel flow :1,2 ; measurement; concentration ; number of sample: 2 ; unit concentration : ppm ; number of standard : 3 ; standard list : 1 ppm, 3 ppm, 9 ppm.
- Diklik ok and setup, ditunggu hingga selesai warming up.
- Diklik icon bergambar burner/ pembakar, setelah pembakar dan lampu menyala alat siap digunakan untuk mengukur logam.
- Pada menu measurements pilih measure sample.
- Dimasukkan blanko, didiamkan hingga garis lurus terbentuk, kemudian dipindahkan ke standar 1 ppm hingga data keluar.
- Dimasukkan blanko untuk meluruskan kurva, diukur dengan tahapan yang sama untuk standar 3 ppm dan 9 ppm.
- Jika data kurang baik akan ada perintah untuk pengukuran ulang, dilakukan pengukuran blanko, hingga kurva yang dihasilkan turun dan lurus.
- Dimasukkan ke sampel 1 hingga kurva naik dan belok baru dilakukan pengukuran.
- Dimasukkan blanko kembali dan dilakukan pengukuran sampel ke 2.
- Setelah pengukuran selesai, data dapat diperoleh dengan mengklikicon print atau pada baris menu dengan mengklik file lalu print.
- Apabila pengukuran telah selesai, aspirasikan air deionisasi untuk membilas burner selama 10 menit, api dan lampu burner dimatikan, program pada komputer dimatikan, lalu main unit AAS, kemudian kompresor, setelah itu ducting dan terakhir gas.
2.6Metode Analisis
Adatiga teknik yang biasa dipakai dalam analisis secara
spektrometri. Ketiga teknik tersebut adalah:
- Metode Standar Tunggal
Metode ini sangat praktis karena hanya menggunakan satu
larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya (Cstd). Selanjutnya
absorbsi larutan standar (Asta) dan absorbsi larutan sampel (Asmp) diukur
dengan spektrometri. Dari hukum Beer diperoleh:
Sehingga,
Astd/Cstd = Csmp/Asmp -> Csmp = (Asmp/Astd) x Cstd
Dengan mengukur absorbansi larutan sampel dan standar,
konsentrasi larutan sampel dapat dihitung.
- Metode kurva kalibrasi
Dalam metode ini dibuat suatu seri larutan standar dengan
berbagai konsentrasi dan absorbansi dari larutan tersebut diukur dengan AAS.
Langkah selanjutnya adalah membuat grafik antara konsentrasi(C) dengan
absorbansi (A) yang merupakan garis lurus yang melewati titik nol dengan slobe
= atau = a.b. konsentrasi larutan sampel dapat dicari setelah absorbansi
larutan sampel diukur dan diintrapolasi ke dalam kurva kalibrasi atau
dimasukkan ke dalam persamaan garis lurus yang diperoleh dengan menggunakan
program regresi linewar pada kurvakalibrasi.
- Metode adisi standar
Metode ini dipakai secara luas karena mampu meminimalkan
kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan kondisi lingkungan (matriks) sampel
dan standar. Dalam metode ini dua atau lebih sejumlah volume tertentu dari
sampel dipindahkan ke dalam labu takar. Satu larutan diencerkan sampai volume
tertentu kemudiaan larutan yang lain sebelum diukur absorbansinya ditambah
terlebih dahulu dengan sejumlah larutan standar tertentu dan diencerkan seperti
pada larutan yang pertama. Menurut hukum Beer akan berlaku hal-hal berikut:
Ax = k.Ck
AT = k(Cs+Cx)
Dimana,
Cx
=
konsentrasi zat sampel
Cs = konsentrasi zat standar yang ditambahkan ke larutan
sampel
Ax = absorbansi zat sampel (tanpa penambahan zat standar)
AT = absorbansi zat sampel + zat standar
Jika kedua rumus digabung maka akan diperoleh Cx = Cs +
{Ax/(AT-Ax)}
Konsentrasi zat dalam sampel (Cx) dapat dihitung dengan
mengukur Ax dan AT dengan spektrometri. Jika dibuat suatu seri penambahan zat
standar dapat pula dibuat grafik antara AT lawan Cs garis lurus yang diperoleh
dari ekstrapolasi ke AT = 0, sehingga diperoleh:
Cx = Cs x {Ax/(0-Ax)} ; Cx = Cs x (Ax/-Ax)
Cx = Cs x (-1) atau Cx = -Cs
Salah satu penggunaan dari alat spektrofotometri serapan
atom adalah untuk metode pengambilan sampel dan analisis kandungan logam Pb di
udara. Secara umum pertikulat yang terdapat diudara adalah sebuah sistem fase
multi kompleks padatan dan partikel-partikel cair dengan tekanan uap rendah
dengan ukuran partikel antara 0,01 – 100 μm.
2.7 Keuntungan danKelemahan Metode AAS
Keuntungan metode AAS dibandingkan dengan spektrofotometer
biasa yaitu spesifik, batas deteksi yang rendah dari larutan yang sama bisa
mengukur unsur-unsur yang berlainan, pengukurannya langsung terhadap contoh,
output dapat langsung dibaca, cukup ekonomis, dapat diaplikasikan pada banyak
jenis unsur, batas kadar penentuan luas (dari ppm sampai %).
Sedangkan kelemahannya yaitu pengaruh kimia dimana AAS tidak
mampu menguraikan zat menjadi atom misalnya pengaruh fosfat terhadap Ca,
pengaruh ionisasi yaitu bila atom tereksitasi (tidak hanya disosiasi) sehingga
menimbulkan emisi pada panjang gelombang yang sama, serta pengaruh matriks
misalnya pelarut.
2.8Gangguan-gangguan dalam metode AAS
- Ganguan kimia
Gangguan kimia terjadi apabila unsur yang dianailsis
mengalami reaksi kimia dengan anion atau kation tertentu dengan senyawa yang
refraktori, sehingga tidak semua analiti dapat teratomisasi. Untuk mengatasi
gangguan ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: 1) penggunaan suhu nyala
yang lebih tinggi, 2) penambahan zat kimia lain yang dapatmelepaskan kation
atau anion pengganggu dari ikatannya dengan analit. Zat kimia lai yang
ditambahkan disebut zat pembebas (Releasing Agent) atau zat pelindung (Protective
Agent).
- Gangguang Matrik
Gangguan ini terjadi apabila sampel mengandung banyak garam
atau asam, atau bila pelarut yang digunakan tidak menggunakan pelarut zat
standar, atau bila suhu nyala untuk larutan sampel dan standar berbeda.
Gangguan ini dalam analisis kualitatif tidak terlalu bermasalah, tetapi sangat
mengganggu dalam analisis kuantitatif. Untuk mengatasi gangguan ini dalam
analisis kuantitatif dapat digunakan cara analisis penambahan standar (Standar
Adisi).
- Gangguan Ionisasi
Gangguan ionisasi terjadi bila suhu nyala api cukup tinggi
sehingga mampu melepaskan electron dari atom netral dan membentuk ion positif.
Pembentukan ion ini mengurangi jumlah atom netral, sehingga isyarat absorpsi
akan berkurang juga. Untuk mengatasi masalah ini dapat dilakukan dengan
penambahan larutan unsur yang mudah diionkan atau atom yang lebih
elektropositif dari atom yang dianalisis, misalnya Cs, Rb, K dan Na. penambahan
ini dapat mencapai 100-2000 ppm.
- Absorpsi Latar Belakang (Back Ground)
Absorbsi Latar Belakang (Back Ground) merupakan istilah yang
digunakan untuk menunjukkan adanya berbagai pengaruh, yaitu dari absorpsi oleh
nyala api, absorpsi molecular, dan penghamburan cahaya.
2.9Analisis Kuantitatif
- Penyiapan sampel
Penyiapan sampel sebelum pengukuran tergantung dari jenis
unsur yang ditetapkan, jenis substratdarisampeldancaraatomisasi.
Padakebanyakansampelhalinibiasanyatidakdilakukan,
bilaatomisasidilakukanmenggunakanbatanggrafiksecaraelektrotermalkarenapembawa
(matriks) darisampeldihilangkanmelalui proses pengarangan (ashing)
sebelumatomisasi.Padaatomisasidengannyala,
kebanyakansampelcairdapatdisemprotkanlangsungkedalamnyalastelahdiencerkandenganpelarut
yang
cocok.Sampelpadatbaiasanyadilarutkandalamasamtetaouadakalanyadidahuluidenganpeleburan
alkali.
- Analisakuantitatif
Padaanalisiskuantitatifinikitaharusmengetahuibeberapahal
yang
perludiperhatikansebelummenganalisa.Selainitukitaharusmengetahuikelebihandankekuranganpada
AAS.
Beberapahal yang perludiperhatikansebelummenganalisa:
-
Larutansampeldiusahakanseencermungkin (konsentrasi ppm atau ppb).
-
Kadar unsur yang dianalisistidaklebihdari 5% dalampelarut yang sesuai.
-
Hindaripemakaianpelarut aromatic atauhalogenida. Pelarut organic yang
umumdigunakanadalahketon, ester danetilasetat.
-
Pelarut yang digunakanadalahpelarutuntukanalisis (p.a)
Langkahanalisiskuantitatif:
-
PembuatanLarutanStokdanLarutanStandar
-
PembuatanKurva Baku
Persamaangarislurus : Y = a + bxdimana:
a = intersep
b = slope
x = konsentrasi
Y = absorbansi
Penentuankadarsampeldapatdilakukandenganmemplotkan data
absorbansiterhadapkonsentrasiataudengancaramensubstitusikanabsorbansikedalampersamaangarislurus.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari
penjelasan-penjelasantersubutmakadapatdiatarikkesimpulanbahwaSpektromertiSerapan
Atom didasarkanpadabesarnyaenergu yang diserapoleh atom-atom netraldalamkeadaan
gas
Agar intensitasawalsinar (Po) dansinar yang diteruskan
(P)dapatdiukur, maka energy sinarpengeksitasiharussesuaidengan energy eksitasi
atom penyerapdan energy penyerapinidiperolehmelaluisinarlampukatodaberongga.
Lampukatodaberonggaada yang bersifat single element da nada
yang bersifat multi element.
Salah satualat yang sangatberperanpentingdalam AAS adalah
Copper yang berfungsiuntukmembuatsinar yang datangdarisumbersinarberselang-selingsehinggasinar
yang dipancarkanjugaakanberselang-seling.
AAS memilikikeakuratan yang tinggipadaanalisiskualitatif
Beberapajenisgangguandengancara AAS padaanalisiskuantitatif
Gangguankimia
Gangguanmatrik
Gangguanionisasidan
Gangguan background
DAFTAR PUSTAKA
SumarHendayana, dkk, 1994, Kimia AnalitikInstrumen, IKIP
Semarang.
