Instrumen kimia AAS
Prinsip
dari spektrofotometri adalah terjadinya interaksi antara energi dan
materi. Pada spektroskopi serapan atom terjadi penyerapan energi oleh
atom sehingga atom mengalami transisi elektronik dari keadaan dasar ke
keadaan tereksitasi. Dalam metode ini, analisa didasarkan pada
pengukuran intesitas sinar yang diserap oleh atom sehingga terjadi
eksitasi. Untuk dapat terjadinya proses absorbsi atom diperlukan sumber
radiasi monokromatik dan alat untuk menguapkan sampel sehingga diperoleh
atom dalam keadaan dasar dari unsur yang diinginkan. Spektrofotometri
serapan atom merupakan metode analisis yang tepat untuk analisis analit
terutama logam-logam dengan konsentrasi rendah (Pecsok, 1976).
Atomic
Absorbtion Spectroscopi (AAS) adalah spektroskopi yang berprinsip pada
serapan cahaya oleh atom. Atom–atom menyerap cahaya pada panjang
gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang
gelombang tersebut mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat
elektronik
suatu atom. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorbsi energi, terdapat lebih banyak energi yang akan dinaikkan dari keadaan dasar ke keadaan eksitasi dengan tingkat eksitasi yang bermacam-macam. Instrumen AAS meliputi Hollow Cathode Lamp sebagai sumber energi, flame untuk menguapkan sampel menjadi atom. Monokromator sebagai filter garis absorbansi, detektor dan amplifier sebagai pencatat pengukuran. AAS bekerja berdasar pada penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengabsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan oleh lampu katoda (Hollow Cathode Lamp) yang mengandung energi radiasi yang sesuai dengan energi yang diperlukan untuk transisi elektron atom. Hollow Cathode Lamp sebagai sumber sinar pada AAS akan menghilangkan kelemahan yang disebabkan oleh self absorbsi yaitu kecenderungan atom-atom pada ground state untuk menyerap energi yang dipancarkan oleh atom tereksitasi ketika kembali ke keadaan ground state.
suatu atom. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorbsi energi, terdapat lebih banyak energi yang akan dinaikkan dari keadaan dasar ke keadaan eksitasi dengan tingkat eksitasi yang bermacam-macam. Instrumen AAS meliputi Hollow Cathode Lamp sebagai sumber energi, flame untuk menguapkan sampel menjadi atom. Monokromator sebagai filter garis absorbansi, detektor dan amplifier sebagai pencatat pengukuran. AAS bekerja berdasar pada penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengabsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan oleh lampu katoda (Hollow Cathode Lamp) yang mengandung energi radiasi yang sesuai dengan energi yang diperlukan untuk transisi elektron atom. Hollow Cathode Lamp sebagai sumber sinar pada AAS akan menghilangkan kelemahan yang disebabkan oleh self absorbsi yaitu kecenderungan atom-atom pada ground state untuk menyerap energi yang dipancarkan oleh atom tereksitasi ketika kembali ke keadaan ground state.
Beberapa logam yang terkandung dalam sampel dapat ditentukan secara langsung dengan menggunakan AAS, tetapi ada beberapa gangguan kimia yang menyebabkan sampel harus diperlakukan khusus terlebih dahulu. Gangguan kimia disebabkan oleh berkurangnya penyerapan loncatan atom dalam kombinasi molekul dalam flame. Hal ini terjadi karena flame tidak cukup panas untuk memecah molekul atau pada saat pemecahan atom, dioksidasi segera menjadi senyawa yang tidak terpecah segera pada temperatur flame. Beberapa gangguan dapat dikurangi atau dihilangkan dengan penambahan elemen atau senyawa khusus pada larutan sampel. Beberapa gangguan kimia antara lain:
a. Pembentukan senyawa stabil
Pembentukan senyawa stabil menyebabkan disosiasi analit tidak bercampur. Gangguan kimia ini dapat diatasi dengan menaikkan suhu nyala, menggunakan zat pembebas (releasing agent) dan ekstrasi analit atau unsur pengganggu.
b. Ionisasi
Ionisasi dapat dicegah dengan menambahkan ion yang lebih mudah terionisasi untuk menahan ionisasi analit. Unsur-unsur yang dapat ditentukan dengan AAS lebih dari 60 unsur logam atau metalloid dengan konsentrasi antara 1 ppm sampai 10 ppm. Setiap unsur logam yang dideteksi menggunakan AAS mempunyai kondisi optimum yang berbeda-beda.
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).
Sumber Cahaya
Karena
lebar pita pada absorpsi atom sekitar 0.001 nm, maka tidak mungkin
untuk menggunakan sumber cahaya kontinyu seperti pada spektrometri
molekuler dengan dua alasan utama sebagai berikut:
- Pita-pita absorpsi yang dihasilkan oleh atom-atom jauh lebih sempit dari pita-pita yang dihasilkan oleh spektrometri molekul. Jika sumber cahaya kontinyu digunakan, maka pita radiasi yang di berikan oleh monokromator jauh lebih lebar dari pada pita absorpsi, sehingga banyak radiasi yang tidak mempunyai kesempatan untuk diabsorpsi yang mengakibatkan sensitifitas atau kepekaan SSA menjadi jelek.
- Karena banyak radiasi dari sumber cahaya yang tidak terabsorpi oleh atom, maka sumber cahaya kontinyu yang sangat kuat diperlukan untuk menghasilkan energi yang besar di dalam daerah panjang gelombang yang sangat sempit atau perlu menggunakan detektor yang jauh lebih sensitif dibandingkan detektor fotomultiplier biasa, akan tetapi di dalam prakteknya hal ini tidak efektif sehingga tidak dilakukan.
Secara
umum, hukum Beer tidak akan dipenuhi kecuali jika pita emisi lebih
sempit dari pita absorpsi. Hal ini berarti bahwa semua panjang gelombang
yang dipakai untuk mendeteksi sampel harus mampu diserap oleh sampel
tersebut.
Lampu Katode Berongga (Hollow Cathode Lamp)
Bentuk lampu katode dapat dilihat pada gambar 11.4.
Ciri
utama lampu ini adalah mempunyai katode silindris berongga yang dibuat
dari logam tertentu. Katode and anode tungsten diletakkan dalam
pelindung gelas tertutup yang mengandung gas inert (Ne atau Ar) dengan
tekanan 1-5 torr. Lampu ini mempunyai potensial 500 V, sedangkan arus
berkisar antara 2 – 20 mA. Adapun
gas
pengisi terionisasi pada anode, dan ion-ion yang hasilkan dipercepat
menuju katode dimana bombardemen ion-ion ini menyebabkan atom-atom logam
menjadi terlepas ke permukaan dan terbentuk awan/populasi atom. Proses
ini disebut dengan percikan atom (sputtering). Lebih jauh lagi, tumbukan
ini menyebabkan beberapa atom tereksitasi dan kemudian kembali pada
keadaan dasar dengan memancarkan spektrum atom yang spesifik. Spektrum
gas pengisi (dan komponen lain yang terdapat dalam katode) juga
dipancarkan. Jendela atau tempat dimana radiasi keluar dari lampu
biasanya dibuat dari silika sehingga dapat menggunakan panjang gelombang
di bawah 350 nm.
Nyala
Fungsi
nyala adalah untuk memproduksi atom-atom yang dapat mengabsorpsi
radiasi yang di pancarkan oleh lampu katode tabung. Pada umumnya,
peralatan yang di gunakan untuk mengalirkan sample menuju nyala adalah
nebulizer pneumatic yang di hubungkan dengan pembakar (burner). Diagram
nebulizer dapat di lihat pada Gambar 11.5. Sebelum menuju nyala, sample
mengalir melalui pipa kapiler dan dinebulisasi oleh aliran gas
pengoksidasi sehingga menghasilkan aerosol. Kemudian, aerosol yang
terbentuk bercampur dengan bahan bakar menuju ke burner. Sample yang
menuju burner hanya berkisar 5-10% sedangkan sisanya (90-95%) menuju
tempat pembuangan (drain). Pipa pembuangan selalu berbentuk ”U” untuk
menghindari gas keluar yang dapat menyebabkan ledakan serius. Sample
yang berada pada nyala kemudian diatomisasi, dan cahaya dari lampu
katode tabung dilewatkan melalui nyala. Sample yang berada pada nyala
akan menyerap cahaya tersebut.
Gambar Nebuliser pada spektrometer serapan atom (SSA)
Jenis-jenis nyala
Ada 3 jenis nyala dalam spektrometri serapan atom yaitu:
- 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.
- 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.
- 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.
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: E = intensitas sumber sinar
= intensitas sinar yang diteruskan
= absortivitas molar
b = panjang medium
c = konsentrasi atom-atom yang menyerap sinar
A = absorbansi
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.
2.4 Bagian-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.
2.6 Metode 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 = ∈.b
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:
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
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.
2.8 Gangguan-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.
2.9 Analisis Kuantitatif
- Penyiapan sampel
Penyiapan sampel sebelum pengukuran tergantung dari jenis unsur yang ditetapkan, jenis substratdarisampeldancaraatomisasi.
Pada
kebanyakan sampel ha lini biasanya tidak dilakukan, bila atomisasi
dilakukan menggunakan batang grafik secara elektrotermal karena pembawa
(matriks) dari sampel dihilangkan melalui proses pengarangan (ashing)
sebelum atomisasi. Pada atomisasi dengan nyala, kebanyakan sampel cair
dapat disemprotkan langsung kedalam nyala setelah diencerkan dengan
pelarut yang cocok. Sampel padat baiasanya dilarutkan dalam asam tetanol
adakalanya didahului dengan peleburan alkali.
- Analisa kuantitatif
Pada
analisis kuantitatif ini kita harus mengetahui beberapa hal yang perlu
diperhatikan sebelum menganalisa. Selain itu kita harus mengetahui
kelebihan dan kekurangan pada AAS.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan sebelum menganalisa:
- Larutan sampel diusahakan seencer mungkin (konsentrasi ppm atau ppb).
- Kadar unsur yang dianalisis tidak lebih dari 5% dalam pelarut yang sesuai.
- Hindari pemakaian pelarut aromatic atau halogenida. Pelarut organic yang umum digunakan adalah keton, ester dan etilasetat.
- Pelarut yang digunakan adalah pelarut untuk analisis (p.a)
Langkah analisis kuantitatif:
- Pembuatan Larutan Stok dan Larutan Standar
- Pembuatan Kurva Baku
Persamaan garis lurus : Y = a + bx dimana:
a = intersep
b = slope
x = konsentrasi
Y = absorbansi
Penentuan
kadar sampel dapat dilakukan dengan memplotkan data absorbansi terhadap
konsentrasi atau dengan cara mensubstitusikan absorbansi kedalamp
ersamaan garis lurus(Sumar Hendayana, dkk, 1994)
PENUTUP
Kesimpulan
Dari
penjelasan-penjelasan tersubut maka dapat diatarik kesimpulan bahwa
Spektromerti Serapan Atom didasarkan pada besarnya energi yang diserap
oleh atom-atom netral dalam keadaan gas
Agar
intensitas awal sinar (Po) dan sinar yang diteruskan (P)dapat diukur,
maka energy sinar pengeksitasi harus sesuai dengan energy eksitasi atom
penyerap dan energy penyerap ini diperoleh melalui sinar lampu katoda
berongga.
Lampu katoda berongga ada yang bersifat single element dan ada yang bersifat multi element.
Salah
satu alat yang sangat berperan penting dalam AAS adalah Copper yang
berfungsi untuk membuat sinar yang dating dari sumber sinar berselang –
seling sehingga sinar yang dipancarkan juga akan berselang - seling.
AAS memiliki keakuratan yang tinggi pada analisis kualitatif
Beberapa jenis gangguan dengan cara AAS pada analisis kuantitatif
- Gangguankimia
- Gangguanmatrik
- Gangguanionisasidan
- Gangguan background
DAFTAR PUSTAKA
Adam Wiryawan., dkk. 2007. Kimia Analitik . Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta
Sumar Hendayana, dkk, 1994, Kimia Analitik Instrumen, IKIP Semarang.
0 komentar:
Posting Komentar