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.
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.
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:
A =
E.b.c
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
Lampu katoda berongga terdiri atas tabung gelas yang diisi dengan gas argon (Ar) atau neon (Ne) bertekanan rendah (4-10 torr) dan di dalamnya dipasang sebuah katoda berongga dan anoda. Rongga katoda berlapis logam murni dari unsur obyek analisis. Misalnya : untuk pengukuran Fe diperlukan lapisan logam Fe. Batang anoda terbuat dari logam wolfram / tungsten (W)
