Kamis, 18 Juli 2013

Sedikit Tambahan Lagi Tentang SAA (Spektroskopi Serapan Atom)



Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer, ketika menelaah garis-garis hitam pada spectrum matahari. Sedanngkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh pada tahun 1955. Sebelumnya ahli kimia banyak tergantung pada cara-cara spektrofotometrik atau analisis spektrografik. Beberapa cara ini sulit dan memakan waktu, kemudian digantikan dengan spektroskopi serapan atom. Metode ini sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah.
Teknik ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Pada metode konvensional, emisi tergantung pada sumber eksitasi. Bila eksitasi dilakukan secara termal, maka ia bergantung pada temperatur sumber. Selain itu eksitasi termal tidak selalu spesifik, dan eksitasi secara serentak pada berbagai spesies dalam suatu campuran dapat saja terjadi. Sedangkan dengan nyala, eksitasi unsure-unsur dengan tingkat eksitasi yang rendah dapat dimungkinkan. Tentu saja perbandingan banyaknya atom yang tereksitasi terhadap atom yang berada pada tingkat dasar harus cukup besar, karena metode serapan atom hanya tergantung pada perbandinganini dan tidak bergantung pada temperatur. Logam-logam yang membentuk campuran kompleks dapat dianalisis dan selain itu tidak selalu diperlukan sumber energi yang besar.

A.    Prinsip AAS
Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikan tingkat energinya ketingkat eksitasi. Keberhasilan analisis ini tergantung pada proses eksitasi dan memperoleh garis resonansi yang tepat.
B.     Cara Kerja AAS
Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen berikut :
o Unit atomisasi
o Sumber radiasi
o Sistem pengukur fotometrik
Atomisasi dapat dilakukan dengan baik dengan nyala maupun dengan tungku. Untuk mengubah unsure metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi panas. Temperatur harus benar-benar terkendali dengan sangat hati-hati agar proses atomisasinya sempurna. Biasanya temperatur dinaikkan secara bertahap, untuk menguapkan dan sekaligus mendisosiasikan senyawa yang dianalisis. Bila ditinjau dari sumber radiasi, haruslah bersifat sumber yang kontinyu. Di samping itu sistem dengan penguraian optis yang sempurna diperlukan untuk memperoleh sumber sinar dengan garis absorpsi yang semonokromator mungkin.
Seperangkat sumber yang dapat memberikan garis emisi yang tajam dari suatu unsure yang spesifik tertentu dikenal sebagai lampu pijar hallow cathode. Dengan pemberiaan tegangan pada arus tertentu, logam mulai memijar, dan atom-atom logam katodenya akan teruapkan dengan pemercikkan. Atom akan tereksitasi kemudian mengemisikan radiasi pada panjang gelombang tertentu.
C.    Pemakaian Analitis AAS
Teknik AAS menjadi alat yang canggih dalam anlisis. Ini disebabkan diantaranya oleh kecepatan analisisnya, ketelitiannya sampai tingkat runut, tdak memerlukan pemisahan pendahuluan. Kelebihan kedua adalah kemungkinannya untuk menentukan konsentrasi semua unsure pada konsentrasi runut. Ketiga, sebelum pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan unsur yang ditentukan karena kemungkinan penentuan satu unsure dengan kehadiran unsure lain dapat dilakukan asalkan katoda berongga yang diperlukan tersedia. AAS dapat digunakan sampai 61 logam.
Sensitivitas dan batas deteksi merupakan 2 parameter yang sering digunakan dalam AAS. Sensitivitas didefinisikan sebagai konsentrasi suatu unsure dalam larutan air (μg/ ml) yang mengabsorpsi 1 % dari intensitas radiasi yang datang. Sedangkan batasan deteksi adalah konsentrasi suatu unsure dalam larutan yang memberikan sinyal setara dengtan 2 kali deviasi standar dari suatu seri pengukuran standar yang konsentrasinya mendekati blangko atau sinyal latar belakang.
Menurut Hutagalung, (1980)  peralatanan spektrofotometer serapan atom secara garis besarnya terdiri atas empat komponen utama yaitu:
1.   Sumber Radiasi
Sumber radiasi berfungsi untuk memacarkan cahaya yang akan dipakai untu mengeksitasi atom-atom dari unsur yang akan dianalisa. Sumber radiasi ini harus memancarkan radiasi resonansi yang tajam dan intensitasnya stabil. Sebagai sumber radiasi dipakai katoda berongga atau hollow cathode lamp.
2. Sistem Pengabut dan Pembakaran
Pengabut berfungsi untuk mengubah larutan menjadi kabut. Pembakaran berfungsi untuk mengubah ion logam menjadi atom-atom. Dalam spektroskopi serapan atom, yang menyerap cahaya adalah atom, sehingga unsur-unsur dalam senyawa yang akan ditentukan kadarnya harus direduksi ke bentuk atomnya. Oleh karena itu proses pengatoman memegang peranan penting dalam analisa ini.
            Proses yang terjadi  dalam sistem ini terdiri dari dua tingkat yaitu :
a.     Pengkabutan larutan agar dapat masuk ke dalam nyala.
b.   Pengatoman unsur di dalam nyala dengan menggunakan pembakar.
            Campuran gas yang biasa dipakai untuk menghasilkan nyala ialah :
a.     Udara dan propane
b.     Udara dan asetilen
c.     N2O dan asetilen


3.  Sistem Monokromator
Monokromator berfungsi untuk menyaring cahaya, sehingga cahaya yang masuk ke larutan contoh adalah cahaya tunggal.
4.  Sistem Deteksi dan Pengukuran
Detektor berfungsi untuk menghasilkan signal elektrik. Signal elektrik ini sebanding dengan cahaya yang diserap. Besarnya signal elektrik ini kemudian dialirkan ke alat pengukur.
D.  Keunggulan dan Kelemahan SSA
1.      Beberapa keunggulan SSA, yaitu :
a.        Sensitivitas (kepekaan) : cara ini sangat pekat, banyak unsur dapat ditentukan pada kadar ppm, bahkan beberapa unsur dengan teknik tertentu dapat ditentukan dalam orde ppb.
b.      Selektifitas : cara ini sangat selektif, sehingga dapat menentukan beberapa unsur sekaligus dalam suatu larutan cuplikan tanpa perlu pemisahan.
c.       Ketelitian dan Ketepatan : ketelitian SSA relatif baik karena gangguan-gangguan dalam pengukuran ternyata kurang dibandingkan instrumen lain. Ketepatan SSA cukup baik, karena sederhananya isyarat dan telitinya hasil pengukuran yang menjadi dasar pembuatan kurva kalibrasi.
2. Beberapa kelemahan SSA, yaitu :
a.       Beberapa unsur tidak mudah menghasilkan uap atom dalam keadaan dasar ketika mencapai nyala, seperti terdisosiasinya senyawa stabil sehingga menghalangi deteksi dan penetapan, misalnya Al, Mo, Si dan Ti
b.      Beberapa nyala lebih tepat untuk unsur-unsur tertentu, maka bertambahnya contoh yang akan ditentukan memerlukan tidak hanya satu penukaran sumber cahaya dan setting, tetapi juga penukaran nyala, pembakaran dan sumber gas.
Menurut Umar Ubbe (2003), hubungan antara absorbansi A dengan konsentrasi zat pengabsorbsi adalah linear. Ada beberapa persyaratan yang harus diperhatikan supaya hukum Beer dapat dipakai, yaitu syarat konsentrasi, syarat kimia, syarat cahaya, dan syarat kejernihan.

1.    Syarat Konsentrasi
Beer baik untuk larutan encer. Pada konsentrasi tinggi (biasanya 0,01 M), jarak rata-rata di antara zat-zat pengabsorbsi menjadi kecil sehingga masing-masing zat mempengaruhi distribusi muatan tetangganya. Interaksi ini dapat mengubah kemampuan untuk mengabsorbsi cahaya pada panjang gelombang yang diberikan. Oleh karena interaksi ini bergantung pada konsentrasi, maka peristiwa ini menyebabkan penyimpangan dan kelinieran hubungan diantara absorbansi dan konsentrasi. Pengaruh serupa kadang-kadang terjadi di dalam larutan yang mengandung konsentrasi zat pengabsorbsi yang rendah tapi konsentrasi zat non pengabsorbsi yang tinggi, terutama elektrolit. Interaksi elektrostatis ion-ion yang berdekatan dengan zat pengabsorbsi akan mempengaruhi harga molar absortivitas ; pengaruh ini dapat dihindari dengan cara pengenceran.
Pengaruh interaksi molekul-molekul tak berarti padaa konsentrasi di bawah 0,01 M kecuali untuk ion-ion organik tertentu yang molekulnya besar. Contohnya absortivitas molar pada 436nm untuk kation metilen blue dilaporkan bertambah 88% bila konsentrasi zat warna tersebut naik dari 10– 5 menjadi 10 -2 ; walaupun ditambah 10– 6, penyimpangan dari hukum Beer masih terjadi.
2.    Syarat Kimia
Zat pengabsorbsi tidak boleh terdisosiasi, berasosiasi, atau bereaksi dengan pelarut  menghasilkan suatu produk pengabsorbsi spectrum yang berbeda dari zat yang dianalisis.Contoh yang umum adaalah sifat yang terdapat pada indikator asam/basa HIn. Perubahan   warna indikator yang berasal dari perubahan kesetimbangan. 
3.    Syarat Cahaya
Hukum Beer hanya berlaku untuk cahaya yang betul-betul monokhromatik (cahaya yang  mempunyai satu macam panjang gelombang). Bila cahaya mempunyai dua macam panjang       gelombang λ ‘ dan λ ‘’.
4.    Syarat Kejernihan
Kekeruhan larutan yang disebabkan oleh partikel-partikel koloid misalnya menyebabkan penyimpangan hukum Beer. Sebagian cahaya akan dihamburkan oleh partikel-partikel koloid akibatnya kekuatan cahaya yang diabsorbsi berkurang dari seharusnya.[3][3]
Spektro emisi  dan serapan atom dikarekterisasi dengan gelombang berupa garis yang sepit dibanding dengan gelombang yang lebar pada spektofotoetri olekular. Absorpsi ato adalah proses yang mana atom-atom   pada tingkat energy rendah menyerap radiasi dan menjadi tereksitasi. Penyerapan energy terjadi oleh adanya nteraksi  antara elektron dalam suatu atom dengan  radiasi elektromagnetik. Pada penyerapan radiasi oleh electron menyebabkan terjadinya suatu transisi dari suatu tingkat ke tingkat lainnya, seperti dari orbital 2s ke orbital 2p, dan sebagainya. Atom yang berada pada tingkat tereksitasi (energy tinggi) kemudian kembali ke tingkat dasar atau ground state (energy rendah)   dengan emancarkan energy dengan foton-fotonnya yang sama besarnya dengan yang diserap ketika tereksitasi. Atom-atom hanya dapat menyerap dan mengemisi energy sebagai foton-foton cahaya jika energy foton (hv) tepat sama dengan selisih energy entara dua tingkat energy yang terlibat dalam transisi.
Secara umum komponen alat-alat spektroskopi serapan atom sama seperti spektroskopi UV-Vis . keduanya mempunyai suatu sumber cahaya, tempat contoh, monokromator, detector dan keduanya digunakan untuk mengukur serapan sebagai suatu fungsi dari konsentrasi standard an digunakan hukum beer untuk menentukan konsentrsi contoh yang tidak diketahui. Eskipun demikian pada alat spektroskometer serapan atom mempunyai sumber cahaya dan tempat contoh yang sangat berbeda dengan yang digunakan pada spektrometri molekular.
1.    Sumber cahaya
Karena band width dari garis-garis serapan atom ada pada tingkat 0,001 nm, agar gelombang maka tidak mungkin mengginakan peralatan konvesional dan sumber cahaya kontinyu. Ada dua hal yang penting :
a.  Monokromator harus mempunyai celah yang sangat sempit »0,01 nm, agar gelombang yang dilewatkan cukup kecil  »0,03  nm.
b.    Energi yang ditransmisi dari suatu sumber kontinyu memberikan , panjang glombang yang dilewatkan sangat kecil, sehingga diperlukan detektor yang sangat peka (sensitif) daripada system fotomultiplier yang konvesional
2.    Lampu katoda berongga
Katoda atom dan anoda wolfram ditutup dengan gelas yang berisi gas  inert (Ne atau Ar) dengan tekanan 1-5 torr. Potensial yang digunakan sekitar 500 V, arus sekitar 2-10 mA dan gas pengisi terionisasi pada anoda. Ion yang dihasilkan bergerak cepat enuju katoda dan mengeluarkan atom-atom logam yang membentuk awam atom-atom. Proses ini disebut SPUTTERING.
3.    Nyala
Fungsi nyala adalah menghasilkan atom-atom zat yang dianalisa pada berkas sinar yang mana dapat Menyerap radiasi oleh lampuy katoda berongga.
4.    Jenis-jenis nyala
Nyala yang ideal adalah nyala yang sudah cukup untuk menyebabkan atoisasi dari zat yang dianalisis tapi belum cukup panas untuk menyebabkanionisasi, dengan demikian untuk zat yang dianalisis berbeda diperlukan nyala ideal yang berbeda pula . ada tiga macam nyala yang umum digunakan yaitu,
a.    Udara –propane
Nyala ini relative dingin sekitar (1800 oC) yang hanya memberikan sensitifitas yang baik untuk unsur-unsur yangmudah diionisasi sepertio Na dan K
b.    Udara-asetilen
Nyala ini paling umum digunakan pada SSA karena memberikan temperatur yang lebih tinggi sekitar (2300 oC) yang cukup untuk mengatomisasi banyak unsure Meskipun untuk unsur-unsur yang  membentuk oksida stabil seperti Ca, Mo dapat dianalisis dengan memvariasikan perbandingan oksidan terhadap bahan bakar.
c.    Nitrous oksida- asetilen
Nyala ini sangat panas (3000 oC) dan bersifat mereduksi, dengan demikian sangat ideal untuk logam-logam yang membentuk oksida –oksida refaktory (cukup kuat) seperti Al, Si, Ti, W. nyala nitrooksida- asetilen harus dioperasikan hati-hati daripada nyala udara – asetilen. Untuk lebih amannya , mula-mula digunakan nyalan udara – asetilen dibuat bahan baklar yang cukup banyak kemudian dipindahkan ke nirooksida oleh suatub sklar dua arah .

Tidak ada komentar:

Posting Komentar