TUJUAN
§ Memahami prinsip kerja dari alat Spektrofotometri
Serapan Atom (AAS)
§ Menentukan kadar Zn dalam sampel air
§ Dapat mengoperasikan alat AAS
§ Mengetahui komponen dan fungsi dari tiap komponen
yang ada di AAS
TEORI DASAR
Spektrometri
Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metaloid yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas . Metode ini sangat tepat untuk analisis
zat pada konsentrasi rendah. Teknik ini
mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan
dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Memang selain dengan metode serapan atom, unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat juga dianalisis dengan fotometri
nyala, akan tetapi fotometri
nyala tidak cocok untuk unsur-unsur denganenergy eksitasi tinggi.
Fotometri
nyala memiliki range ukur optimum pada
panjang gelombang 400-800 nm, sedangkan AAS memiliki range ukur optimum pada panjang gelombang 200-300 nm (Skooget
al., 2000). Untuk analisis
kualitatif, metode fotometri nyala lebih disukai dari AAS, karena AAS memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode). Ke monokromatisan
dalam AAS merupakan syarat utama.
Suatu perubahan temperature nyala akan mengganggu proses eksitasi sehingga analisis dari fotometri nyala
berfilter. Dapat dikatakan bahwa
metode fotometri nyala dan AAS merupakan komplementer satu sama lainnya.
Metode
AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom menyerap cahaya
tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan Natrium menyerap
pada589 nm, uranium pada 358,5 nm sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya
pada gelombang ini mempunyai cukup energy untuk mengubah 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 unsurNa
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 ketingkat3p dengan energy 2,2 eV ataupun ketingkat 4p dengan
energy 3,6eV, masing-masing sesuai dengan panjang gelombang sebesar 589nm dan
330 nm. Kita dapat memilih diantara panjang gelombang iniyang menghasilkan
garis spectrum yang tajam dan dengan intensitas
maksimum, yang dikenal 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.
Contoh:
prinsip dasar penyerapan atom Na
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= ℮ b c dan A= abc serta persamaan A = – log T Dimana:
PO = intensitas sumber
sinar
P = intensitas sinar
yang diteruskan
℮ = absortivitas molar
( satuan c dalam Molar)
b = panjang medium /
panjangnya jalan sinar
c = konsentrasi
atom-atom yang menyerap sinar
A = absorbansi
T = Transmitan
a = absorbsivity (
satuan c dalam g/L atau ppm)
Spektrofotometri
serapan atom adalah suatu metode analisis untuk penentuan konsentrasi suatu
unsur dalam suatu cuplikan yang didasarkan pada proses penyerapan radiasi
sumber oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state).
Proses penyerapan energi terjadi pada panjang gelombang yang spesifik dan
karakteristik untuk tiap unsur. Proses penyerapan tersebut menyebabkan atom
penyerap tereksitasi: elektron dari kulit atom meloncat ketingkat energi yang
lebih tinggi. Banyaknya intensitas radiasi yang diserap sebanding dengan jumlah
atom yang berada pada tingkat energi dasar yang menyerap energi radiasi
tersebut. Dengan mengukur tingkat penyerapan radiasi (absorbansi) atau
mengukur radiasi yang diteruskan (transmitansi), maka konsentrasi unsur di
dalam cuplikan dapat ditentukan.
Pada
spektrofotometri AAS memiliki kelebihan dan kukurangan. Kelebihan metode AAS
dibandingkan dengan speltrofotometri lainnya adalah spesifik, batas deteksi
yang rendah, dan larutan yang sama bisa mengukur unsur-unsur berlainan,
pengukurannya langsung terhadap contoh, output langsung dapat dibaca, cukup
ekonomis, dapat diaplikasikan pada banyak unsur. Sedangkan kekuranganya adalah
AAS tidak mampu menguraikan zat menjadi atom, contohnya pengaruh fosfat
terhadap Cu, pengaruh ionisasi yaitu bila atom tereksitasi sehingga menimbulkan
emisi yang panjang gelombang yang sama, serta pengaruh matriks yaitu pelarut.
Keuntungan AAS
ü Spesifik
batas deteksi yang rendah dari larutan yang sama bisamengukur unsur-unsur yang
berlainan.
ü Pengukuran
dapat langsung dilakukan terhadap larutan contoh(preparasi contoh sebelum
pengukuran lebih sederhana, kecualibila ada zat pengganggu).
ü Output
dapat langsung dibaca, cukup ekonomis.
ü Dapat
diaplikasikan kepada banyak jenis unsur dalam banyak jeniscontoh
ü Batas
kadar-kadar yang dapat ditentukan adalah amat luas (mg/Lhingga persen).
Kelemahan AAS
ü Tidak
mampu menguraikan zat menjadi atommisalnya pengaruh fosfat terhadap Ca,
pengaruh ionisasi yaitu bilaatom tereksitasi (tidak hanya disosiasi) sehingga menimbulkanemisi
pada panjang gelombang yang sama, serta pengaruh matriksmisalnya pelarut.
Jenis gangguan pada AAS
ü Gangguan
refraktro molekul
Terbentuknya
senyawa yang sukar teratomisasi dalam nyala karena adanya ion – ion tertentu
dalam sampel pada penentuan Ca ; Mg ; adanya ion PO4-2 ;
SiO3-2 ; Al3-2
ü Gangguan Ionisasi
Terutama pada logam yang potensial
ionisasinya rendah, paka pada suhu nyala yang melebii optimumnya maka
sebahagian atom dasar yang terbentuk akan terionisasi seingga atom dasar
berkurang menyebabkan kesalahan
ü Gangguan matrik
Gangguan
ini disebabkan oleh matrik yang bukan analit namun jumlahnya relatif tinggi
pada sampel yang menyebabkan perubahan sifat fisik sampel, seperti viskositas,
suhu nyala ataupun serapan molekul sampai pada daerah pengukuran
Bagian-bagian AAS adalah sebagai berikut (Day, 1986) :
ü 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.
ü Tabung gas
Tabung gas pada
AAS yang digunakan merupakan tabung gas yang berisi gas asetilen. Gas asetilen
pada AAS memiliki kisaran suhu ± 20000 K, dan ada juga tabung gas yang berisi
gas N2O yang lebih panas dari gas asetilen, dengan kisaran suhu ± 30000 K.
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.
Gas ini merupakan bahan bakar dalam Spektrofotometri Serapan Atom
ü 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.
ü Monokromator
Berkas cahaya
dari lampu katoda berongga akan dilewatkan melalui celah sempit dan difokuskan
menggunakan cermin menuju monokromator. Monokromator dalam alat SSA akan
memisahkan, mengisolasi dan mengontrol intensitas energi yang diteruskan ke
detektor. Monokromator yang biasa digunakan ialah monokromator difraksi
grating.
ü Detektor
Detektor merupakan alat yang mengubah
energi cahaya menjadi energi listrik, yang memberikan suatu isyarat listrik
berhubungan dengan daya radiasi yang diserap oleh permukaan yang peka. Fungsi
detektor adalah mengubah energi sinar menjadi energi listrik, dimana energi
listrik yang dihasilkan digunakan untuk mendapatkan data. Detektor AAS
tergantung pada jenis monokromatornya, jika monokromatornya sederhana yang
biasa dipakai untuk analisa alkali, detektor yang digunakan adalah barier layer
cell. Tetapi pada umumnya yang digunakan adalah detektor photomultiplier tube.
Photomultiplier tube terdiri dari katoda yang dilapisi senyawa yang bersifat
peka cahaya dan suatu anoda yang mampu mengumpulkan elektron.
Ketika foton menumbuk katoda maka
elektron akan dipancarkan, dan bergerak menuju anoda. Antara katoda dan anoda
terdapat dinoda-dinoda yang mampu menggandakan elektron. Sehingga intensitas
elektron yang sampai menuju anoda besar dan akhirnya dapat dibaca sebagai
sinyal listrik. Untuk menambah kinerja alat maka digunakan suatu mikroprosesor,
baik pada instrumen utama maupun pada alat bantu lain seperti autosampler.
ü Sistem pembacaan
Sistem
pembacaan merupakan bagian yang menampilkan suatu angka atau gambar yang dapat
dibaca oleh mata.
ü 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 spektrofotometry serapan
atom (AAS), diolah sedemikian rupa di dalam ducting, agar asap yang dihasilkan
tidak berbahaya.
Ada tiga cara atomisasi (pembentukan atom) dalam AAS :
Atomisasi dengan nyala
Suatu senyawa
logam yang dipanaskan akan membentuk atom logam pada suhu ± 1700 ºC atau lebih.
Sampel yang berbentuk cairan akan dilakukan atomisasi dengan cara memasukan
cairan tersebut ke dalam nyala campuran gas bakar. Tingginya suhu nyala yang
diperlukan untuk atomisasi setiap unsure berbeda. Beberapa unsur dapat
ditentukan dengan nyala dari campuran gas yang berbeda tetapi penggunaan bahan
bakar dan oksidan yang berbeda akan memberikan sensitivitas yang berbeda pula.
Atomisasi tanpa nyala
Atomisasi tanpa
nyala dilakukan dengan mengalirkan energi listrik pada batang karbon (CRA –
Carbon Rod Atomizer) atau tabung karbon (GTA – Graphite Tube Atomizer)
yang mempunyai 2 elektroda. Sampel dimasukan ke dalam CRA atau
GTA. Arus listrik dialirkan sehingga batang atau tabung menjadi panas
(suhu naik menjadi tinggi) dan unsur yang dianalisa akan teratomisasi. Suhu
dapat diatur hingga 3000 ºC. pemanasan larutan sampel melalui tiga
tahapan yaitu :
-
Tahap
pengeringan (drying) untuk menguapkan pelarut
-
Pengabuan
(ashing), suhu furnace dinaikkan bertahap sampai terjadi dekomposisi dan
penguapan senyawa organik yang ada dalam sampel sehingga diperoleh garam atau
oksida logam
-
Pengatoman
(atomization)
Atomisasi dengan pembentukan senyawa hidrida
Atomisasi
dengan pembentukan senyawa hidrida dilakukan untuk unsur As, Se, Sb yang mudah
terurai apabila dipanaskan pada suhu lebih dari 800 ºC sehingga atomisasi
dilakukan dengan membentuk senyawa hibrida berbentuk gas atau yang lebih
terurai menjadi atom-atomnya melalui reaksi reduksi oleh SnCl2 atau NaBH4,
contohnya merkuri (Hg).
PRINSIP KERJA
Telah dijelaskan sebelumnya 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 adsorpsi sinar oleh
atom-atom netral unsur logam yang masih
berada dalam keadaan dasarnya (Gorund state). Sinar yang diserap biasanya
ialah sinar ultra violet dan sinar tampak. Prinsip Spektromeri Serapan Atom
(SSA) pada dasarnya sama seperti prinsip absorpsi sinar oleh molekul atau ion
senyawa dalam larutan.
PROSEDUR KERJA
a. Alat yang digunakan
§ Spektro Fotometri Serapan Atom
§ Neraca Analitik
§ Gelas Piala 250 Ml
§ Labu Ukur
§ Kertas Saring
§ Pipet Gondok
§ Buret
§ Labu Semprot
§ Aluminium Foil
b. Bahan yang digunakan
§ Sampel Alam
§ HCl Pekat
§ Aquades
§ Larutan Supresor
c. Gambar Alat
d. Cara Kerja
§ Pembuatan larutan standar
-
Disiapakan bahan serta
peralatan yang akan dipakai pada praktikum.
-
Disaring sampel air pasir jambak menggunkan
kertas saring.
-
Dibuat 6 seri larutan Zn dengan konsebtrasi berturut-turut
0, 1, 2, 3, 4, 5. Masing-masing sebanyak 0 mL Zn, 0,25 mL Zn, 0,5 mL Zn, 1 mL Zn, 2 mL Zn, dan 4 mL Zn, ke dalam masing-masing labu takar 50 mL dan diencerkan dengan
aquades hingga tanda batas, dihomogenkan.
-
Dituangkan masing-masing
larutan ke dalam masing – masing cuvet
-
Diberi kertas label dan
diletakkan di rak cuvet.
§ Pembuatan larutan pembanding
-
Dituangkan sampel air pasir jambak ke dalam
masing-masing gelas ukur menggunakan corong kaca yang telah dilapisi kertas
saring.
-
Ditungkan masing-masing sampel
ke dalam cuvet berbeda hingga tanda terra.
-
Di beri kertas label dan
letakkan di rak tabung cuvet.
§ Pengoperasian alat
-
Sambungkan
kearus listrik kompresor, printer, dan stabilizer
-
Buka kran gas
(open), hidupkan blower
-
Set
spektrofotometer (pilih logam yang akan diukur)
-
Atur panjang
gelombang dan energy
-
Intergretion
parameter kemudian auto zero
-
Scan
parameter (panjang gelombang maximum)
-
Klik flame,
iknate flam (api menyala)
-
Masukan pipa
kapiler kedalam larutan yang akan diukur
-
Atur kemudian
ok
-
Klik
kalibrasi tabel
-
Mulai ukur
larutan , klik star
-
HASIL DAN DATA
TERLAMPIR
PERHITUNGAN
Data
|
Konsentrasi
Zn (ppm)
|
Absorban
|
|
0,25
|
0,0958
|
|
0,5
|
0,1440
|
|
1
|
0,3303
|
|
2
|
0,4032
|
|
4
|
0,5742
|
|
Air Muara Pasir Jambak
|
0,0037
|
|
Larutan Tugas (Cx)
|
0,3828
|
Persamaan Regresi
|
No.
|
x (ppm)
|
y
|
x.y
|
x2
|
y2
|
|
1
|
0,25
|
0,0958
|
0,02395
|
0,0625
|
0,00918
|
|
2
|
0,5
|
0,144
|
0,072
|
0,25
|
0,02074
|
|
3
|
1
|
0,3303
|
0,3303
|
1
|
0,1091
|
|
4
|
2
|
0,4032
|
0,8064
|
4
|
0,16257
|
|
5
|
4
|
0,5742
|
2,2968
|
16
|
0,32971
|
|
Jumlah
|
7,75
|
1,5475
|
3,52945
|
21,3125
|
0,63129
|
|
Rata-rata
|
1,55
|
0,3095
|
Perhitungan Pencarian :
R = 
= 
= 
= 0,9501
b = 
= 
= 
= 
= 0.1216
a = y – bx
= 0,3095
– 0,1216 (1,55)
= 0,121
Persamaan regresinnya : y = a + bx
y = 0,121 + 0,1216(x)
y = 0,121 + 0,1216(x)
0,3828 = 0,121 + 0,1216 (x)
0,1216 (x) =
0,3828 – 0,121
x =
0,2618 / 0,1216
x = 2,1529 ppm à Cx
DISKUSI
Pada percobaan penentuan kadar Zn
dalam sampel cair (pasir jambak) dapat dibahas bahwa, Cx yang dibuat atau yang
diberi masuk kedalam range raitu dengan range 0,09 – 0,5 sedangkan Cx yang
didapat adala 0,3. Sedangkan untuk pasir jambak sendiri tidak masuk range
karena nilainya 0,003 dibawah range. Ini bisa dikatakan bahwaa kandungan Zn
didalam sungai pasir jambak sedikit kandungan Zn nya, namun jika ingin lebi
mengetahui barapa nilai pastinnya dan masuk kedalam range. Maka standar harus
diturunkan konsentrasinnya. Jika diatasa range atau maximum diencerkan. Dan R
standar yang arus didapat adalah 0,995 tibak boleh kurang atau lebih.
KESIMPULAN
Dari praktikum penggunaan Spektrofotometer Serapan
Atom (SSA) dapat disimpulkan bahwa nila absorban yang didapat unutk Cx adalah
0,3828 (masuk kedalam range) sedangkan nilai absorban pada sampel air sungai
pasir jambak adalah 0,003 (dibawah range). Oleh karena itu didapat persamaan
regresi y = 0,121 + 0,1216(x) dengan
nilai Cx 2,1529 ppm
DAFTAR PUSTAKA
Sumar Hendayana, dkk. 1994. Kimia Analitik Instrumen
(edisi kesatu). Semarang: IKIPSemarang Press
Basset, J. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisa Kuantitatif Anorganik.
EGC: Jakarta
Ristina, maria. 2006. Petunjuk Praktikum Instrumen Kimia. STTN –
Batan: Yogyakarta
Day, R.A. 1986. Analisa Kimia Kuantitatif. Erlangga: Jakarta
Underwood, A.L. dan Day R.A. 2001. Analisa Kimia Kualitatif Edisi
Keenam. Erlangga: Jakarta
 |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar