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