Cold Vapour Spektroskopi Serapan Atom [PDF]

Citation preview

COLD VAPOUR SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOM (CVSSA) UNTUK SENYAWA MERKURI Posted on Januari 1, 2012by zainalabidin243



Mercuri/Raksa (Hg) Raksa dianggap sebagai logam yang sangat beracun kepada organisme hidup. Raksa banyak terdapat di alam, baik di air maupun di udara sebagai akibat dari penggunaan ataupun aktifitas tertentu seperti limbah industry, pengunaan bahan pertanian, obatobatan, cat, kertas, dan pertambangan. Semua raksa baik dalam dalam bentuk unsur, uap, maupun garam organik bersifat beracun, tetapi raksa organik (metilmerkuri) yang paling beracun (Alfian Z., 2008) Cold Vapour Spekroskopi Serapan Atom Metode Spekroskopi Serapan Atom digunakan untuk menganalisis unsur berupa logam, baik logam alkali, alkalitanah, maupun logam berat. Saat ini perkembangan metode SSA sangat pesat dengan menggabungkan teknik yang baru seperti STAT (Slotted Tube Atom Trap), metode analisis hidrida, dan metode analisis uap dingin, dimana penggabungan teknik atau metode tersebut dimaksudkan untuk memperoleh hasil analisis yang lebih akurat. Seperti halnya penetapan unsur merkuri, oleh Hatch dan Ott (1986) telah melaporkan cara penentuan logam raksa dengan menggunakan alat SSA yang digabungkan dengan metode bejana uap dingin dan memperoleh kepekaan hingga mencapai ppb (µg/l) (Alfian Z., 2008). Beberapa teknik digunakan untuk penetapan raksa, termasuk flame absorbsi spektrometri, elektrothermal atom absorbsi spektrometri, induksi plasma digabung spektrometri massa, induksi plasma digabung spektrometer emisi atom, spektrometer flouresensi atom, dan cold vapour spektrometer serapan atom, Masing-masing metode memiliki keuntungan dan kerugian dengan berdasarkan sensitifitas, selektifitas, ataupun kecepatan analisisnya (Chen Y., 2008). Selain teknik tersebut dapat juga digunakan metode pembakaran grafit spektrometer serapan atom, atau cold vapour spektrometer flouresensi atom, akan tetapi cold vapour spektrometer serapan atom adalah teknik yang paling banyak digunakan untuk analisis kuantitatif raksa dalam jumlah kecil dalam berbagai jenis sampel atau bahan (Silva M.F., 2006) Titik didih yang relatif rendah dan sifat yang mudah menguap menyebabkan raksa memungkinkan untuk diukur tanpa melibatkan penggunaan energi panas atau pemanasan elektrotermal (Chen Y., 2008).. Prinsip dasar Semua bentuk sampel yang mengandung merkuri, termasuk bahan organik, terlebih dahulu mengalami pre-oksidasi menjadi senyawa ionik merkuri (II), hal ini dapat dicapai dengan mendidihkan sampel 5 – 10 menit dengan satu reagen pengoksidasi.



Setelah didinginkan, kelebihan reagen pengoksidasi dihilangkan dengan penambahan ammonium hidroksida, dan kemudian senyawa merkuri yang terbentuk direduksi dengan Timah (II) Chlorida (SnCl2), dan selanjutnya secara langsung ditentukan kadarnya dengan CVAAS (Cold Vapour Atom Absorbsi Spektometer) (Euro Chlor, 2009). Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom akan menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan merkuri (Hg) menyerap pada 357,3 nm . Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan pada suatu sel yang mengandung atom-atom bebas, 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 = a.b.c Dimana: a = absortivitas molar b = panjang medium c = konsentrasi atom-atom yang menyerap sinar A = absorbansi Gambar skematis instrument Cold Vapour Atom Absorbsi Spektrometer sebagai berikut :



skematis instrument



Komponen penyusun Cold Vapour Atom Absorbsi Spektrometer : 1. R adalah wadah bahan pereduksi, S adalah wadah sampel, dan C adalah wadah larutan pembawa 2. V (Valves selenoid) adalah katub yang menahan sampel V3, larutan pembawa(V2), dan bahan pereduksi (V1) untuk langsung masuk ke dalam rangkaian instrumen 3. P (Peristaltik pump) adalah pompa yang mengontrol penginjeksian secara otomatis dalam volume tertentu dari sampel (V3), larutan pembawa (V2), dan bahan pereduksi (V1) masuk ke dalam Reaction coil. V3 dan V1 bersamaan terbuka, dan setelah 20 detik V2 akan terbuka yang mendorong campuran larutan sampel dan bahan pereduksi masuk ke Reaction Coil.. 4. RC (Reaction coil) adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi reduksi dari sampel dan bahan pereduksi yang panjangnya 30 cm. 5. Ar (Sumber gas Argon/gas pembawa) adalah gas inert yang mendorong masuknya hasil reaksi dari sampel dan bahan pereduksi masuk ke Gas-Liquid Separator. 6. GLS (Gas-Liquid Separtor) adalah tempat terjadi pemisahan dari gas dan larutan hasil reaksi., di mana gas Argon akan mendorong gas hasil reaksi masuk ke Atom Absorbsi Spektrometer. 7. AAS (Atom Absorbsi Spektrometer) adalah instrument yang digunakan untuk menganalisis kadar logam, yang terdiri dari komponen : Quartz Cell (tampat gas Hg), heater (pemanas), sumber radiasi (lampu katoda mercuri 253,7 nm), monokromator, detektor, ampifair. Tahapan Pelaksanaan 3.1. Sampel preparasi Ada dua metode system oksidasi basah yang dapat dilakukan dalam sampel preparasi, di mana memberikan akurasi dan presisi yang tidak signifikan (Perring L., 2001) yaitu : 1. High Pressure Ashing (HPA) Menggunakan tekanan maksimum 150 bar, suhu maksimum 320o C, volume bejana kuarsa 15 ml dengan cetakan rongga pemanasan 14 sampai 21, dengan menggunakan asam nitrat 10% sebagai pengoksidasi , (Perring L., 2001) 2. Mycrowave Digestion (MDS) Menggunakan bejana kuarsa atau bejana Teflon sebagai tempat sampel yang ditambahkan reagen pengoksidasi 3 ml HNO3 65% dan 0,5 ml H2O2 30%, dengan daya 600 W, pada suhu kamar, selama 30 menit (Perring L., 2001). Ada beberapa penelitian yang mengunakan metode Mycrowave Digestion (MDS) : 1. (Chen Y., 2008) Menggunakan bejana Teflon tahan tekanan dengan besar daya 1000 W, tekanan yang digunakan 400 kPa, pada suhu 250oC, Reagen pengoksidasi yang digunakan : HNO3, HNO3 + H2O2 (1 : 1), Aqua regia (HCL+ HNO3), HNO3 + HClO4, di mana dari ke empat pengoksidasi tersebut, yang paling tinggi nilai



recoverinya dan yang membutuhkan waktu yang cepat adalah HNO3 + H2O2 (1 : 1), membutuhkan waktu 6 menit 2. (Peregrino C.P., 2011), menggunakan 8 ml HNO3 65% dan 2 ml H2O2 30%, dengan daya 600 W, pada suhu 200o C selama 35 menit, dan dilanjut 600 W, suhu 100o C selama 10 menit. 3. (Zhang D., 1999) menggunakan bejana PTFE dengan pengoksidasi 5 ml HNO3 dan 3 ml HCLO4, dan dipanaskan dalam oven selama 7 jam pada suhu 170oC. 4. (Silva M.F., 2006), mengunakan labu digestion dengan pengoksidasi 10 ml H2SO4pekat, didiamkan semalam , lalu KMnO4 5% ditambahkan sampai warna pink dibiarkan selama 4 jam, kelebihan KMnO4 dihilangkan dengan penambahan 10% m/v hydroxylamine hydrochloride solution, dikerjakan pada suhu kamar, Dari kedua metode ini tersebut diatas yang banyak digunakan adalah Mycrowave Digestion karena untuk analisis logam dalam jumlah kecil atau sangat kecil, dengan temperature tinggi, pada bejana tertutup, dan penyiapan sampel yang sangat cepat, serta menggunaan asam yang sedikit dan penguapan elemen dapat ditahan (Chen Y., 2008). Dalam preparasi sampel reaksi yang terjadi adalah reaksi oksidasi reduksi di mana senyawa merkuri, baik berupa organik merkuri diubah menjadi ionik merkuri (II). 3.2. Pengukuran dan pengamatan Setelah proses sampel preparasi, maka sampel tersebut didinginkan pada suhu kamar, kemudian dimasukkan dalam labu ukur 25 ml, kemudian ditambahkan asam klorida HCl 0,2 M sampai tanda (Zhang D., 1999). Dibuat larutan pereduksi Timah II chloride (SnCl2) 10% dalam asam klorida, dipilih SnCl2karena berdasarkan penelitian Perring L. dan Andrey D., 2001, bahwa penggunaan SnCl2dapat mengurangi pengaruh gangguan dari logam berat lain dalam melakukan analisis, dengan nilai recovery SnCl4 mencapai 100% sedangkan untuk NaBH4 hanya 80%, dan konsentrasi SnCl2 10% karena mulai 8 % sampai 12 % hasil recoverynya mencapai 90%. Setelah Sampel dan bahan pereduksi sudah siap, selanjutnya Disiapkan larutan pembawa HCL 3%v/v, di mana larutan sampel dimasukkan dalam wadah V3, bahan pereduksi dalam V1, dan larutan pembawa V2. Kemudian dirangkai ke instrument CVAAS. Katub selang untuk V1 dan V3 dibuka secara bersamaan, sehingga sampel dan bahan preduksi dalam jumlah yang sama pada waktu bersamaan diinjeksikan atau mengalir masuk ke dalam rangkaian instrument dengan bantuan peristaltik pump P, sehingga sampel dan bahan pereduksi bercampur dan terjadi reaksi reduksi oksidasi dalam Reaction Coil (RC) sebagai berikut : Sn2+ + Hg2+ Sn4+ + Hg0 (Dean J.R., 1997) Hasil reaksi tersebut akan didorong oleh gas Argon masuk ke GLS (Gas-Liquid Separator) untuk memisahkan larutan dan gas yang terbentuk dari hasil reaksi, gas Hg yang terbentuk didorong oleh gas argon masuk ke cell quartz yang akan disinari lampu katoda



dengan panjang gelombang 253,7 nm untuk mengetahui absorbannya (Silva M.F., 2006) . 3.3. Analisis data Untuk mengukur konsentrasi dalam jumlah kecil, maka dibuat larutan baku markuri dengan konsentrasi 0.01–0.04 ppm, kemudian diukur absorbannya dan dibuat kurva baku antara konsentrasi dan absorban. Dari kurva baku tersebut dibuat persamaan garis lurus, di mana hasil penelitian Peregrino C.P, 2011, mendapatkan persamaan garis lurus Abs = 0.0293 + 0.0041 CHg (ppm) dengan koofisien korelasi 0.9984, dan batas pencapaian pengukuran 0,005 ppm. Setelah mendapatkan persamaan garis lurus maka dilanjutkan dengan menghitung kadar Hg dari sampel sebagai berikut : Kadar Hg (CHg) = Abs Hg – 0,0293 / 0,0041 3.4. Mengatasi logam pengganggu dalam analisis Selektivitas Cold Vapour Atom Absorpsi Spektrometer (CVAAS) dalam menganalisis Hg terhadap kehadiran beberapa logam lainnya telah diteliti oleh Perring L dan Andrey D., 2001, di mana didapatkan bahwa, jika menggunakan bahan pereduksi SnCl 2 lebih dapat mengatasi gangguan kehadiran logam lain dalam analisis dibandingkan dengan NaBH4, hal ini jika sampel Hg 0,005 mg/l dianalisis, dan dibandingkan dengan campuran sampel Ca (75 mg/L) , Na (50 mg/L),K (100 mg/L), Mg (25 mg/L), P (50 mg/L), Fe (2.5 mg/L), Zn (1 mg/L), Mn (0.0125mg/L), Cu (0.5 mg/L), Fe (0.1 mg/L), Sn (0.1 mg/L), Zn (0.1 mg/L), As (0.05 mg/L), Al (0.05 mg/L), Pb (0.02 mg/L), Cu (0.02 mg/L), Mo (0.02 mg/L), Cd (0.01 mg/L), Se (0.01 mg/L), Cr (0.01 mg/L), Mn (0.01 mg/L), and Hg (0.005 mg/L), maka didapatkan hasil recovery dari SnCl2 mencapai 100% sedangkan NaBH4hanya sekitar 80%. Penelitian juga telah dilakukan oleh Zhang D., 1999, di mana didapatkan bahwa kehadiran logam Zn, Cd, Ar, Se, Te, Gr, dan Sn dalam jumlah tertentu tidak mengganggu dalam pengukuran atau analisis Hg dengan Cold Vapour Atom Absorpsi Spektrometer, sedangkan untuk logam Cu, Ni, Fe, Mn, Co, dan Cr dapat dihilangkan dengan mereaksikan larutan sampel dengan 0,5 ml EDTA 2%. 3.5. Kesimpulan Kandungan Merkuri (Hg) dalam kosmetik eye liner dapat diukur atau dianalisis dengan menggunakan Cold Vapour Atom Absorpsi Spektrometer (CVAAS), karena sangat selektif, dengan bahan pengoksidasi HNO3 + H2O2 (1:1) menggunakan metode microwave digestion, dan bahan pereduksi SnCl2, di mana untuk menghilangkan gangguan logam Cu, Ni, Fe, Mn, Co, dan Cr dengan menambahkan 0,5 ml EDTA 2% dalam larutan sampel.



Spektrofotometri Serapan Atom Spektrometri merupakan suatu metode analisis kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan banyaknya radiasi yang dihasilkan atau yang diserap oleh spesi atom atau molekul analit. Salah satu bagian dari spektrometri ialah Spektrometri Serapan Atom (SSA), merupakan metode analisis unsur secara kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Skoog et. al., 2000). Sejarah SSA berkaitan erat dengan observasi sinar matahari. Pada tahun 1802 Wollaston menemukan garis hitam pada spektrum cahaya matahari yang kemudian diselidiki lebih lanjut oleh Fraunhofer pada tahun 1820. Brewster mengemukakan pandangan bahwa garis Fraunhofer ini diakibatkan oleh proses absorpsi pada atmoser matahari. Prinsip absorpsi ini kemudian mendasari Kirchhoff dan Bunsen untuk melakukan penelitian yang sistematis mengenai spektrum dari logam alkali dan alkali tanah. Kemudian Planck mengemukakan hukum kuantum dari absorpsi dan emisi suatu cahaya. Menurutnya, suatu atom hanya akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu (frekwensi), atau dengan kata lain ia hanya akan mengambil dan melepas suatu jumlah energi tertentu, (ε = hv = hc/λ). Kelahiran SSA sendiri pada tahun 1955, ketika publikasi yang ditulis oleh Walsh dan Alkemade & Milatz muncul. Dalam publikasi ini SSA direkomendasikan sebagaimetode analisis yang dapat diaplikasikan secara umum (Weltz, 1976). Pengembangan metode spektrometri serapan atom (AAS) baru dimulai sejak tahun 1955, yaitu ketika seorang ilmuwan Australia, Walsh (1955) melaporkan hasil penelitiannya tentang penggunaan “hollow cathode lamp” sebagai sumber radiasi yang dapat menghasilkan radiasi panjang gelombang karakteristik yang sangat sesuai dengan AAS. Pada tahun yang sama Alkemade dan Milatz (1955) melaporkan bahwa beberapa jenis nyala dapat digunakan sebagai sarana untuk atomisasi sejumlah unsur. Oleh karena itu, para ilmuwan tersebut dapat dianggap sebagai “Bapak AAS “. Metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) pertama kali dikembangkan oleh Walsh Alkamede, dan Metals (1995). SSA ditujukan untuk mengetahui unsur logam renik di dalam sampel yang dianalisis. Spektrofotometri Serapan Atom didasarkan pada penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral dalam keadaan gas, untuk itu diperlukan kalor / panas. Alat ini umumnya digunakan untuk analisis logam sedangkan untuk non logam jarang sekali, mengingat unsure non logam dapat terionisasi dengan adanya kalor, sehingga setelah dipanaskan akan sukar didapat unsur yang terionisasi. Pada metode ini larutan sampel diubah menjadi bentuk aerosol didalam bagian pengkabutan (nebulizer) pada alat AAS selanjutnya diubah ke dalam bentuk atom-atomnya berupa garis didalam nyala. Spektrofotometer serapan atom (SSA) sebetulnya adalah metode umum untuk menentukan kadar unsur logam konsentrasi renik. Keadaan bentuk contoh aslinya tidak penting asalkan contoh larut dalam air atau dalam larutan bukan air. Metode SSA spesifikasinya tinggi yaitu unsure-unsur dapat ditentukan meskipun dalam campuran.



Pemisahan, yang penting untuk hampir-hampir semua analisis basah, boleh dikatakan tidak diperlukan, menjadikan SSA sederhana dan menarik. Kenyataan ini, ditambah dengan kemudahan menangani SSA modern, menjadikan analisis rutin dapat dilakukan cepat dan ekonomis oleh tenaga laboratorium yang belum terampil. 3.1.1. Hukum Dasar Hukum dasar pada SSA ialah “Hukum Lambert-Beer”. • Hukum Lambert “ Bila suatu sumber sinar monokromatik melewati medium transparan, maka intensitas sinar yang diteruskan berkurang dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorpsi.” Hukum ini menyatakan bahwa bila cahaya monokromatik melewati medium tembus cahaya, laju berkurangnya intensitas oleh bertambahnya ketebalan, berbanding lurus dengan intensitas cahaya. Ini setara dengan menyatakan bahwa intensitas cahaya yang dipancarkan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya ketebalan medium yang menyerap. Atau dengan menyatakan bahwa lapisan manapun dari medium itu yang tebalnya sama akan menyerap cahaya masuk kepadanya dengan fraksi yang sama.



• Hukum Beer “ Intensitas sinar yang diteruskan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesi yang menyerap sinar tersebut “ Sejauh ini telah dibahas absorbsi cahaya dan transmisi cahaya untuk cahaya monokromatik sebagai fungsi ketebalan lapisan penyerap saja. Tetapi dalam analisis kuantitatif orang terutama berurusan dengan larutan. Beer mengkaji efek konsentrasi penyusun yang berwarna dalam larutan, terhadap transmisi maupun absorbsi cahaya. Dijumpainya hubungan yang sama antara transmisi dan konsentrasi seperti yang ditemukan Lambert antara transmisi dan ketebalan lapisan, yakni intensitas berkas cahaya monokromatik berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi zat penyerap secara linier. Dari kedua “Hukum Lambert-Beer”



hukum



Dimana : A = Absorbansi I0= intensitas sinar mula-mula It= Intensitas sinar yang diteruskan a = Absortivitas



tersebut



diperoleh



suatu



persamaan:



b = Panjang jalan sinar c = Konsentrasi atom yang mengabsorpsi sinar



Baik hukum Lambert maupun hukum Beer harus dilakukan pada sinar yang monokromatis. (Day & Underwood, 1989).



3.1.2. Prinsip Dasar



Prinsip kerja SSA adalah Penyerapan sinar dari sumbernya oleh atom-atom yang di bebaskan oleh nyala dengan panjang gelombang tertentu. Secara lebih rinci dapat dijabarkan sebagai berikut : Sampel analisis berupa liquid dihembuskan ke dalam nyala api burner dengan bantuan gas bakar yang digabungkan bersama oksidan ( bertujuan untuk menaikkan temperatur ) sehingga dihasilkan kabut halus. Atom-atom keadaan dasar yang berbentuk dalam kabut dilewatkan pada sinar dan panjang gelombang yang khas. Sinar sebagian diserap, yang disebut absorbansi dan sinar yang diteruskan emisi. Penyerapan yang terjadi berbanding lurus dengan banyaknya atom keadaan dasar yang berada dalam nyala. Pada kurva absorpsi, terukur besarnya sinar yang diserap, sedangkan kurva emisi, terukur intensitas sinar yang dipancarkan. Sampel yang akan diselidiki ketika dihembus ke dalam nyala terjadi peristiwa berikut secara berurutan dengan cepat : 1. Pengisatan pelarut yang meninggalkan residu padat. 2. Penguapan zat padat dengan disosiasi menjadi atom-atom penyusunnya, yang mula-mula akan berada dalam keadaan dasar. 3. Atom-atom tereksitasi oleh energi termal (dari) nyala ketingkatan energi lebih tinggi.



3.1.3. Bagian – Bagian SSA Bagian-bagian penting dari alat SSA adalah sumber radiasi resonansi, sumber atomisasi , monokromator dan detector.



3.1.3.1 Sumber Sinar (Sumber Radiasi Resonansi ) Dalam SSA, sebagai sumber radiasi resonansi digunakan lampu katoda berongga (hollow cathode lamp = HCL) yang mengeluarkan radiasi resonansi dari unsur yang dianalisis. Hollow Cathode Lamp akan memancarkan energi radiasi yang sesuai dengan energi yang diperlukan untuk transisi elektron atom.



Hollow Cathode Lamp terdiri dari katoda cekung yang silindris yang terbuat dari unsur yang sama dengan yang akan dianalisis dan anoda yang terbuat dari tungsten. Dengan pemberian tegangan pada arus tertentu, logam mulai memijar dan atom-atom logam katodanya akan teruapkan dengan pemercikan. Atom akan tereksitasi kemudian mengemisikan radiasi pada panjang gelombang tertentu (khopkar,1990). Dan secara jelas dapat dilihat pada Gambar 1.



Gambar 1. Skema Lampu katoda Cekung Saat katode dan anode diberi tegangan, maka arus listrik yang terjadi menyebabkan katoda melepaskan elektron-elektron berenergi dan berkecapatan tinggi. Elektron akan ditarik oleh anoda, elektron-elektron tersebut akan bertumbukan dengan gas inert (misal He terionisasi menjadi He+). He+ akan ditarik oleh katoda berongga dan akan mengalami tumbukan. Atom-atom analit akan mengalami eksitasi, lalu akan melepas energi yang diserap yang berupa emisi radiasi. Radiasi dilewatkan melalui populasi atom yang berada di dalam nyala. Isi gas inert tidak banyak agar terjadi tumbukan ionisasi dan energi yang ke katoda berkurang yang memungkinkan terjadinya eksitasi elektron analit oleh ion positif gas inert. Berkas sinar yang dipancarkan oleh sumber radiasi resonansi harus dimodulasi oleh modulator untuk menghilangkan gangguan yang datangnya dari nyala yang mengandung atom-atom unsur sampel. Sumber radiasi lain yang sering dipakai adalah “ Electrodless Discharge Lamp” Lampu ini mempunyai prinsip kerja hampir sama seperti Hollow Cathode Lamp ( Lampu Katoda Cekung), tetapi mempunyai output radiasi lebih tinggi dan biasanya digunakan untuk analisis unsur-unsur As dan Se, karena lampu HCL untuk unsur-unsur ini mempunyai sinyal lemah dan tidak stabil yang bentuknya dapat dilihat pada Gambar 2.



Gambar 2. Electrodless Discharge Lamp



3.1.3.2. Sumber Atomisasi Sumber atomisasi dibagi menjadi dua yaitu sistem nyala dan sistem tanpa nyala. Kebanyakan instrument sumber atomisasinya adalah nyala dan sampel di introduksikan dalam bentuk larutan. Sampel masuk ke nyala dalam bentuk aerosol. Aerosol biasa dihasilkan oleh nebulizer (pengabut) yang dihubungkan ke nyala oleh ruang penyemprot( chamber spray). Jenis nyala yang digunakan secara luas untuk pengukuran analitik adalah udara-asetilen dan nitrous oksida-asetilen. Dengan kedua jenis nyala ini, kondisi analisis yang sesuai untuk kebanyakan analit dapat ditentukan dengan menggunakan metode-metode emisi, absorbasi dan juga flourosensi.



Dalam SSA ada beberapa metode atomisasi yang digunakan : 1. 1. Atomisasi dengan nyala (Flame SSA) Teknik ini menggunakan nyala sebagai sel tempat cuplikan. Cuplikan dalam bentuk larutan disemprotkan ke dalam nyala pembakar bercampur dengan gas bahan bakar dan gas pengoksidasi. Dalam nyala cuplikan mengalami beberapa proses yaitu penguapan pelarut meninggalkan butiranbutiran padatan yang kemudian langsung terurai menjadi atom-atomnya atau berubah terlebih dahulu menjadi uap dan kemudian terurai, dan atom-atom energi cahaya dari sumber cahaya dan tereksitasi ke tingkat energi lebih tinggi. Pada SSA nyala keberhasilan proses pengatoman bergantung pada suhu nyala yang digunakan : 1. Nyala udara-asetilen (air-asetylena flame). Menghasilkan suhu maksimum 23000C 2. Nyala N2O-asetilen (N2O-asetylena flame). Menghasilkan suhu maksimum 30000C ,digunakan untuk senyawa refraktori yaitu senyawa yang sukar diuraikan. 3. Nyala udara-propana menghasilkan suhu maksimum 18000C. Selain menggunakan campuran-campuran gas tersebut, ada juga jenis nyala yang disebut nyala udara terbawa (entrained air flames). Jenis nyala ini hanya digunakan untuk keperluan khusus seperti pada teknik generasi. Penguapan (vapor generation). Gas bahan bakar yang digunakan adalah gas hydrogen yang diencerkan oleh gas inert seperti nitrogen atau argon. 1. 2. Generasi Hidrida (Hydride Generation Methode) Beberapa logam dapat membentuk hidrida yang mudah menguap. Dengan cara pembentukan hidrida proses penguapan dapat dilakukan pada suhu rendah atau suhu kamar. Teknik SSA generasi hidrida dapat diterapkan untuk beberapa macam logam yaitu : As, Sb, Se, Sn, Te, Bi. Hidrida dibentuk dengan cara mereaksikan cuplikan dengan natrium borohidrida (NaBH4) atau dilakukan dengan memberikan reduktor dari KI dan SnCl2, ditambah Zn dan asam kuat. Kemudian hidrida logam yang terbentuk dialirkan ke sel gas panas menggunakan aliran argon/nitrogen dan dialirkan ke dalam sel gas di atas nyala Ar-H2 atau udara-asitilena.Selanjutnya akan teratomisasi menjadi atom-atom bebas. Untuk unsur Arsen (As), biasanya terdapat dalam tingkat oksidasi +3 dan +5. Kepekaan As3+ lebih tinggi daripada As5+ jika menggunakan metode hidrida. Oleh karena itu sebelum analisis, As5+ harus direduksi terlebih dahulu menjadi As3+ menggunakan reduktor seperti KI, SnCl2 atau NaBH4. Berikut ini reaksi penentuan Arsen dengan metode Spektrofotometri Serapan Atom :



As5+ + BH4- As3+ As3+ + BH4- AsH3 As



1. 3. SSA Tungku Grafit (Graphite Furnace) SSA nyala memberikan kemudahan dalam pengoprasian alat dengan ketelitian dan kepekaan yang cukup tinggi tetapi mempunyai kelemahan dalam penggunaan nyala yaitu efesiensi pengatoman rendah, penggunaan gas mempertinggi biaya oprasional, kemungkinan bahaya ledakan dan memerlukan cuplikan dalam jumlah cukup banyak. Untuk mengatasi hal-hal tersebut, dikembangkan teknik tanpa nyala menggunakan tungku grafit sebagai pengganti nyala yang mempunyai efesiensi atomisasi 90% dibanding nyala efesiensi atomisasi 10%. Tungku grafit yang digunakan berupa tabung silinder tersebut dari grafit terkompresi dengan atau tanpa pelapisan grafit pirolitik. Tungku dipanaskan dengan listrik yang dapat diatur suhunya sesuai kebutuhan. Tungku ini dihubungkan dengan platform L’vov untuk memasukkan gas inert ke dalam tabung yang berguna untuk mencegah oksidasi tabung grafit selama proses pemanasan. Tahapan proses yang terjadi dalam tungku adalah penguapan pelarut (1000C-2000C), pengabuan bahan organic (6000C-10000C), setelah langkah ini gas inert dialirkan dan kemudian logam diuapkan (15000C-30000C) dan absorbansinya diukur. Suatu modifier dapat ditambahkan untuk mencegah hilangnya analit. 4. Atomisasi dengan Metode Penguapan (Vapour Generation methode) Metode atomisasi ini memberikan sensitivitas yang lebih tinggi dari pada metode atomisasi di atas, metode meliputi :  o Metode Penguapan Merkuri ( Mercuri Generation Methode )



Khusus untuk atomisasi merkuri (Hg), atom – atom Hg yang ada di dalam sampel sebagai ion positif, direduksi menjadi netral dan akan menguap sebagai atom-atom bebas pada suhu normal. Sebagai reduktor dapat digunakan SnCl220% atau NaHB4 dalam HCl 10%. Reaksi penentuan Hg dengan metode ini adalah: Hg+ + BH4- HgH



Hg0



Kemudian uap (gas) atom – atom Hg bersama – sama gas inert (N2 atau Ar) dialirkan melalui sel gas.  Ada 4 metode dalam menguapkan Hg yaitu :



1. Reduksi – Aerasi : Hg dalam larutan air direduksi dan kemudian dikeluarkan dari larutan dengan cara mengalirkan gelembung gas. 1.



Pemanasan



: Cuplikan dipirolisis atau dibakar.



2.



Amalgamasi Elektrolitik : Hg dilapiskan pada katode Cu selama elektrolisis. Katoda kemudian dipanaskan untuk membebaskan Hg.



3.



Amalgasi Langsung : Hg dikumpulkan pada kawat Ag atau Cu yang kemudian dibebaskan dengan pemanasan. Metode ini dapat digabung dengan 1 dan 2 sebagai metode konsentrasi.



3.1.3.3. Sistem Pengabut Sistem Pengabut terdiri dari 3 komponen yaitu : pengabut (nebulizer), ruang semprot (spray chamber), dan pembakar (burner). 1. Pengabut (nebulizer) Sistem berfungsi mengubah larutan menjadi butir-butir kabur. Pengabut yang digunakan adalah tipe pneumaticdimana gas dialirkan melalui lubang mulut (orifice) dan menyebabkan udara menjadi vakum dan menarik larutan melalui kapiler. 2. Ruang Semprot (spray chamber) Ruang semprot berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel besar dan kecil. Partikel kecil ini kemudian dikirim ke pembakar. Jika partikel besar yang masuk ke pembakar maka temperatur nyala akan berkurang, karena partikel besar tidak dapat diuapkan dengan cepat. Untuk mendapat kepekaan optimal, ukuran partikel yang masuk kepembakar harus < 10µm. 3. 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 pematik 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. 4. Sistem Monokromator dan Detektor Sistem monokromator berfungsi untuk memilih-milih atau memisahkan fraksi radiasi yang diteruskan dari radiasi lainnya setelah radiasi resonansi dari lampu katoda berongga. Intensitas radiasi yang diteruskan kemudian diubah menjadi energi listrik oleh “photo multiplier” atau PMT dan selanjutnya diukur oleh detektor dan dicatat oleh alat pencatat berupa rekorder, printer.



Gambar 4. Skema Spektrofotometer Serapan Atom (SSA)



Bagian-bagian alat yang terpisah dengan main unit SSA diantarnya: 1. 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. 1. 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 1. 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. 1. 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.



3.1.4 Teknik-teknik analisis Dalam analisis secara spektrofotometri teknik yang biasa dipergunakan antara lain 1.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: Astd=ɛ. B. Cstd Asmp=ɛ. B.Csmp ɛ.B = Astd/Cstd ɛ.B = Asmp/Csmp sehingga : Astd/Cstd = Csmp/Asmp -> Csmp = (Asmp/Astd) x Cstd



Dengan mengukur absorbansi larutan sampel dan standar, konsentrasi larutan sampeldapat dihitung. 1. Metode kurva kalibrasi Dalam metoda kurva kalibrasi ini, dibuat seri larutan standar dengan berbagai konsentrasi dan absorbansi dari larutan tersebut di ukur dengan masih SSA. Selanjutnyamembuat grafik antara konsentrasi (C) dengan absorbansi (A) yang akan merupakan garis lurus melewati titik nol dengan slope= ɛ. B atau slope =a.b, konsentrasi larutan sampel diukur dan di intropolasi ke dalam kurva kalibrasi atau dimasukan ke dalam persamaan regresi linear pada kurva kalibrasi seperti yang ditunjukan pada gambar



2. 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: Ax = k.Ck



AT = k(Cs+Cx)



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 Cx = Cs + {Ax/(AT-Ax)} 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.



3.1.5. Gangguan – gangguan (Interference) Gangguan-gangguan diklasifikasi sebagai suatu proses yang menyebabkan kesalahan pengukuran. Terdapat dua macam gangguan yaitu : 1. a. Gangguan Spektrum (Spectral Interference) Gangguan sinar emisi. Di dalam bagian atomizer selain terbentuk atom yang stabil terjadi juga atom yang tereksitasi dan dapat menghasilkan sinar emisi dengan panjang gelombang yang sama dengan sinar katoda, sehingga tidak dapat dipisahkan oleh monokromator. Hal ini dapat menambah sinar yang ditransmisikan dan akan memperkecil kadar. Gangguan ini dapat diatasi dengan modulator. Ada 2 sistem modulasi yaitu : Chopper (mechanicaly modulation) dan Voltage (electric modulation). Meskipun gangguan ini sangat sederhana, tetapi gangguan ini dapat mengakibatkan tumpangsuh panjang gelombang (Line Overlap), misalnya seperti terlihat pada tabel dibawah ini : Tabel 1. Gangguan Spektrum terhadap Panjang Gelombang.



Unsur



Panjang Gelombang



Unsur Pengganggu



Panjang Gelombang



Al



308,33



V



308,21



Cu



324,75



Eu



324,76



Fe



271,90



Pt



271,9



Ga



403,30



Mn



403,31



Hg



253,65



Co



253,65



Mn



403,31



Ga



403,30



Sr



250,69



V



250,69



Bentuk lain dari gangguan spektrum : 1. Berkas sinar yang dipancarkan oleh lampu katode berongga tidak diserap atau absorban menjadi lebih kecil dari yang seharusnya.



2. Berkas sinar katode menyimpang. 3. Terjadinya penyerapan bukan atom, misalnya penyerapan molekul.



1. b. Gangguan Kimiawi (Chemical Interference) terdiri dari : 1. 1. Pengaruh matrik (Matriks Effect) Gangguan-gangguan kimiawi dapat mempengaruhi jumlah atom bebas yang mencapai sinar (optical path) untuk diserap. Fakto-faktor seperti adanya cuplikan yang mengendap akan mempengaruhi proses masuknya cuplikan kedalam nebulizer, dan juga sifat fisik larutan seperti kekentalan, tegangan permukaan, pH, tekanan uap pelarut dan berat jenis. 1. 2. Pembentukan senyawa yang stabil Pembentukan senyawa yang stabil mengakibatkan banyak gangguan dalam SSA. Hal tersebut terjadi karena unsur membentuk senyawa yang stabil dengan unsur-unsur yang terdapat di dalam matriksnya, misalnya : posfat, aluminat, silikat, atau dengan unsur lain yang terdaoat dalam nyala seperti : Alumunium, Vanadium, Boron yng membentuk oksida-oksida refaraktori yang tidak pecah pada nyala udara N2O-asetilen. Oksida-oksida refraktori ini akan pecah jika menggunakan nyala N2Oasetilen, dengan menambahkan Lanthanum atau Stronsium yang dapat mencegah terbentuknya senyawa refraktori, dimana Lanthanum tersebut bertindak sebagai Releasing Agent.



1. 3. Terjadinya ionisasi Nyala udara-asetilen atau N2O-asetilen dapat menyebabkan analit terionisasi, untuk mencegah hal ini dapat ditambahkan unsur-unsur yang mudah terionisasi seperti K, Na, dan Ce sekitar 4000 ppm yang akan menghasilkan elektron berlebih pada nyala, sehingga mencegah terjadinya ionisasi analit. 1. 4. Pengaruh adanya anion 2. 5. Terjadinya penyerapan bukan atom (non- atomic absorption).



3.1.5. Pengaturan alat 1. a. Pemilihan Panjang Gelombang Sebagian unsur dapat dianalisi pada lebih dari satu panjang gelombang. Oleh karena itu, pada saat analisis harus dipilih panjang gelombang dengan absorban yang maksimum. Pemilihan panjang gelombang didasarkan pada unsur yang akan di analisis dalam sampel, misalnya pada penentuan kadar Kalium yang panjang gelombangnya ada tiga jenis, maka pemilihan



panjang gelombang tersebut didasarkan pada perkiraan kadar Kalium yang terdapat dalam sampel. Table di bawah menunjukan panjang gelombang yang dapat digunakan dalam penetuan Kalium. Tabel Daerah Optimal Kerja Unsur Kalium Panjang Gelombang (nm)



Daerah Optimal Kerja (µg/mL)



766.5



0.4 – 1.5



769.5



1.1 – 4.4



404.4



145 – 580



b. Pengaturan Arus Lampu Pada umumnya, spesifikasi tiap lampu dicantumkan dalam sertifikat. c. Pengaturan Slite Pengaturan slite berdasarkan analisis yang dicantumkan dalam sertifikat. Pada sebagian alat yang menggunakan program computer, biasanya pengaturan alat telah ditentukan. d. Pengaturan Pengabut (Nebulizer) dan Pembakar (Burner) Tujuan dari pengaturan kembali pembakar yaitu untuk menempatkan posisi optimal nyala dalam sumber sinar.



3.1.6 Keunggulan dan Kekurangan SSA : A. Keunggulan



:



1. Selektivitas dan kepekaan tinggi, karena dapat menentukan unsur dengan kadar ppm hingga ppb. 2. Cepat dan pengerjaannya relatif sederhana. 3. Tidak diperlukan pemisahan unsur logam.



B. Kekurangan



:



1. Analisis tidak simultan. 2. Larutan cuplikan harus berbentuk larutan siap ukur dan cukup encer. 3. Keterbatasan jenis lampu katoda karena harganya yang sangat mahal.



2. ANALISIS INSTRUMENTAL DENGAN SPEKTROFOTOMETRI UV/VIS ANALISIS KLASIK - ANALISIS MODERN Analisis Instrumen berkembang pesat karena : • Adanya tuntutan dan kebutuhan analisis terhadap matriks sampel yang sulit, jumlahnya sedikit, waktu analisis yang singkat, tidak diperlukan macam-macam pereaksi. • Kesahihan analisis instrumental didukung oleh kecermatan, ketelitian, keterulangan, sensitivitas, kelurusan dan kestabilan dari suatu metode analisis yang dipakai. • Sahih : memberikan hasil dengan kecermatan dan ketelitian yang memadai. • Cermat (presisi): kedekatan hasil yang diperoleh dengan nilai sebenarnya, dinyatakan dengan % perolehan kembali (recovery). • Ketelitian (akurasi):simpangan baku dari beberapa kali penentuan kuantitatif thd sampel yang dianalisis dengan metode yang sama.



• Keterulangan : pengulangan thd sampel yang sama dan metode yang sama dengan hasil analisis memenuhi persyaratan statistik. • Sensitivitas : batas kadar terkecil yang dapat ditentukan, LOD (low of detection). • Kestabilan : mempunyai ketahanan thd pengujian dg merk instrumen berbeda, waktu dan tempat berbeda. Akurasi dan Presisi Presisi ,Akurasi Presisi, tidak Akurasi Tidak Presisi, Akurasi Tidak Presisi, tidak Akurasi Kekurangan : • Harga alat relatif mahal • Perawatan rumit • Pengoperasian sulit (perlu tenaga ahli) • Kondisi ruangan : suhu, kelembaban • Memerlukan alat-alat pendukung • Harga analisa mahal TEKNIK SPEKTROSKOPI • Salah satu teknik analisis fisiko-kimia yang mengamati interaksi atom/molekul dengan radiasi elektromagnetik (REM) (interaksi sinar dengan materi) • Warna-warna yang nampak adalah akibat serapan energi oleh senyawa organik maupun anorganik. Energi cahaya pada panjang gelombang tertentu yang diserap oleh suatu senyawa tergantung pada struktur senyawa tersebut. Oleh karena itu, teknik-teknik spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan struktur senyawa yang tidak diketahui (Analisis Kualitatif) REM • Radiasi Elektromagnetik adalah energi yang dipancarkan menembus ruang dalam bentuk gelombanggelombang. Setiap jenis radiasi elektromagnetik (gelombang radio, ultraviolet, inframerah, tampak, dll) dicirikan oleh panjang gelombang (wavelength, λ) dan frekuensinya (v). • Radiasi elektromagnetik dipancarkan dalam bentuk paket-paket energi yang disebut foton atau kuantum. Energi suatu foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. • Radiasi dengan λ lebih pendek mempunyai E yang lebih tinggi. Oleh karena itu, sebuah foton cahaya UV berenergi lebih tinggi dari pada foton cahaya tampak dan jauh lebih tinggi dari pada sebuah foton gelombang radio. Sebaliknya, energi sebuah foton berbanding lurus dengan frekuensinya. Hubungan tersebut dirumuskan dalam persamaan : Prinsip pengukuran • Jika radiasi elektromegnetik dilewatkan pada suatu media yang homogen, maka sebagian radiasi itu ada yang dipantulkan, diabsorpsi dan ada yang ditransmisikan. • Radiasi yang dipantulkan dapat diabaikan, sedangkan radiasi yang dilewatkan sebagian diabsorpsi dan sebagian lagi ditransmisikan. • Akibat interaksi tsb akan menyebabkan : hamburan (scattering), absorpsi (absorption), dan emisi (emision) REM oleh atom/molekul yang diamati. 1. Hamburan : Spektrofotometri Raman 2. Absorpsi : Spektrofotometri uv-vis dan IR



3. Absorpsi yang disertai emisi : fosforesensi dan fluoresensi • Masing-masing memberikan kegunaan dan keunggulan yang berbeda-beda dalam bidang analisis instrumental Perumusan • Io = Ia + It + Ir • Io = Ia + It (Ir diabaikan krn ada blanko) • Angka banding It/Io adalah bagian dari cahaya masuk yang diteruskan oleh medium setebal l dan disebut Transmitan. • Kebalikannya (Io/It) adalah opasitas (keburaman), maka Absorbans, A, adalah : A = log Io/It • Hukum Lambert-Beer : mengkaji efek konsentrasi penyusun larutan yang berwarna terhadap transmisi dan absorpsi cahaya. “Intensitas cahaya monokromatik berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi zat penyerap secara linier” A = a. b. C a = Absorpsivitas (besarnya serapan) b = tebal medium C = konsentrasi larutan SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS • Pengukuran serapan cahaya oleh suatu senyawa di daerah : - ultraviolet (200 – 350 nm) - sinar tampak (350 – 780 nm) • Penyerapan cahaya uv atau tampak akan menyebabkan terjadinya transisi elektronik, yaitu promosi elektron-elektron dari orbital keadaan dasar (energi rendah) ke orbital keadaan tereksitasi (energi lebih tinggi). Transisi Elektronik E = hv = hc/ l Molekul yang memerlukan E> akan menyerap pada l pendek. Absorpsi pd 100 nm(uv) 750 nm(tampak)



Jenis Transisi Elektron Keadaan dasar suatu molekul mengandung elektron-elektron valensi dalam tiga jenis utama orbital molekul, yaitu: 1. Orbital sigma(σ) 2. Orbital phi (π) 3. Orbital non bonding (n) CH3 π .. C O: n σ CH3 formaldehide



σ* Anti bonding π * Anti bonding



n Nonbonding E π Bonding σ Bonding Diagram tingkat energi elektronik • Eksitasi elektron (σ – σ*) E> , uv jauh l 100 – 200 nm, terjadi pada ikatan tunggal (alkana). • Eksitasi elektron (π – π*) uv jauh l 100 – 200 nm, terjadi pada C=C dan C≡C(alkena dan alkuna), • Eksitasi elektron (n – σ*) uv dekat dan sinar tampak (l 200 – 380 nm) terjadi pada gugus karbonil (dimetil keton dan asetaldehide) Absorpsi pada sinar tampak • Terjadi bila terdapat sejumlah gugus kromofor yang terkonjugasi (-C=C-C=C-). Pada sistem tersebut elektronnya mempunyai mobilitas yang tinggi. Oleh karena itu energi yang dibutuhkan untuk mengeksitasi elektronnya tidak terlampau tinggi. Semakin panjang rantai terkonjugasinya semakin rendah eksitasinya. Dan jika radiasi yang diabsorpsi setara dengan energi radiasi sinar tampak maka senyawa yang mengabsorpsi tersebut tampak berwarna. Serapan sinar dan zat warna Materi (sinar yang diserap: mrp warna komplemen)



REM Mata (sinar yang diteruskan) Warna komplementer l nm Warna (diteruskan) Warna komplementer 400 – 435 Ungu Hijau kekuningan 435 – 480 Biru Kuning 480 – 490 Biru-kehijauan Jingga 490 – 500 Hijau kebiruan Merah 500 – 560 Hijau Ungu kemerahan 560 – 580 Hijau kekuningan Ungu 580 – 595 Kuning Biru 595 – 610 Jingga Biru kehijauan 610 – 750 Merah Hijau kebiruan



SUMBER RADIASI Fungsi : 1. Memberikan energi radiasi pada l yang tepat untuk pengukuran 2. Mempertahankan intensitas sinar yang tetap selama pengukuran Sumber radiasi : • VISIBEL : Wolfram/Tungstein l 350 – 780 nm • UV : Deuterium l 180 – 350 nm MONOKROMATOR • Fungsi : untuk memperoleh radiasi monokromatis dari sumber radiasi polikromatis. • Monokromator terdiri dari susunan : celah masuk – filter – kisi (grating difraksi) atau prisma – celah keluar. Susunan monokromator 1. Celah masuk (slit) • Celah monokromator adalah bagian dari suatu sistem optik monokromator pada spektrofotometer uvvis. Fungsi : mempersempit radiasi masuk dari sumber radiasi ke zat • Pengaturan celah (slit) berpengaruh terhadap terbentuknya radiasi monokromatis dan resolusi panjang gelombang 2. Filter : mengubah sinar menjadi sinar sejajar 3. Kisi difraksi atau prisma Kisi difraksi : pemantulan sinar (menghasilkan dispersi yang sama untuk semua l). Prisma : pembiasan (terpecahnya radiasi menjadi beberapa radiasi dg l tertentu) 4. Celah keluar: mengisolasi sinar, menghalangi sinar lain dna membiarkan sinar yang diinginkan melewati zat. Pemilihan l l maks: panjang gelombang dimana terjadi eksitasi elektronik yang memberikan absorbansi maksimum. • Pada l maks : kepekaan maksimum, signal kuat pada larutan dengan konsentrasi tertentu. • Perbedaan absorban sangat minimal dengan berubahnya panjang gelombang disekitar panjang gelombang absorban maksimum sehingga kesalahan pengukuran sangat kecil. KUVET • Sampel pada pengukuran ini umumnya berbentuk larutan • Bahan kuvet harus transparan : Kaca : VIS (380 – 1100 nm) silika : UV-VIS (190 – 1100 nm) • Posisi kuvet harus tegak lurus terhadap sinar datang • Kuvet untuk blanko dan kuvet untuk sampel harus matched DETEKTOR • Fungsi : mengukur radiasi yang ditransmisikan oleh sampel dan mengukur intensitas radiasi tersebut. • Syarat : 1. Mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap radiasi yang diterima. 2. Mempunyai kemampuan memberikan respons terhadap radiasi pada daerah panjang gelombang yang



lebar (uv-vis). 3. Memberikan respons terhadap radiasi dalam waktu yang serempak. 4. Signal elektronik yang diteruskan oleh detektor harus dapat diamplifikasi oleh penguat (amplifier) ke recorder (pencatat). REKORDER • Signal listrik yang keluar dari detektor diterima pada sirkuit potensiometer yang dapat langsung mengukur transmitans atau absorban. Rekorder dapat menggambarkan secara otomatis kurva absorpsi pada kertas rekorder. APLIKASI SPEKTROFOTOMETER UV-VIS • Analisis Kualitatif : dipakai untuk data sekunder atau data pendukung. 1. Pemeriksaan kemurnian : dibandingkan dengan standar. 2. Identifikasi : pengukuran l maks dan absorpsivitas molar. 3. Elusidasi struktur : informasi adanya gugus kromofor dan gugus fungsi melalui profil spektrum • Analisis Kuantitatif 1. Senyawa Tunggal : Dengan membandingkan absorban senyawa yang dianalisis dengan reference standard pada panjang gelombang maksimum. 2. Senyawa multikomponen : mengukur absorban campuran pada panjang gelombang maksimum masing-masing A l1 = a1(l1). C1 + a2(l1). C2 A l2= a1(l2). C1 + a2(l2). C2 Penentuan kafein dalam Teh • Preparasi Sampel 1. Timbang teliti 0.5 – 1.5 g sampel teh yang telah dihaluskan, tambahkan 5 g MgO masukkan ke dalam beaker glass, tambahkan 100 ml aquadest 2. Didihkan larutan selama 30 menit, kemudian dinginkan. 3. Larutan disaring 2x dengan kertas saring biasa dan dengan saringan membran 0.5 µm 4. Masukkan larutan ke dalam labu ukur 250 ml, tepatkan dengan aquadest sampai tanda batas. 5. Lakukan pengenceran sebanyak 10 kali dari larutan 4. • Pereaksi a. Larutan induk kafein (50 ppm) Pipet 10 ml larutan induk kafein 500 ppm ke dalam labu ukur 100 ml , encerkan dengan aquadest sampai tanda batas. b. Larutan baku kafein Buat kurva kalibrasi dari larutan A dengan dengan cara memipet larutan A masing-masing 4 ml; 6ml; 8ml; 10ml dan 12 ml, larutan ini mengandung kafein 4; 6 ; 8 ; 10;12 ppm. c. Ukur larutan baku dan sampel pada l 273 nm. d. Hitung kadar kafein dalam sampel. Posting By Bertha Julisti di 23:25



KONSEP DASAR SPEKTROFOTOMETRI Selasa, 11 Januari 2011 1.1 Spektrofotometri Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang, metode ini sering disebut spektrofotometri. Teknik analisis spektrometri merupakan cara analisis yang paling penting dan paling khas penggunaannya. Semua teknik spektrometri berdasarkan atas emisi atau adsorbsi radiasi elektromagnetik yang merupakan sifat khas dari perubahan energi dalam suatu molekul atau atom tertentu. Perubahan energi ini berupa tingkatan energi terkuantisasi yang mencirikan jenis-jenis atom atau molekul, karena setiap atom atau molekul memiliki perbedaan satu dengan yang lainnya. Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi radiasi. Absobrsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombang dan dialirkan ke suatu perekam yuntuk menghasilkan spektrum yang khas untuk komponen yang berbeda. Analisis kimia dengan metode spektrofotometri didasarkan pada interaksi sinar (radiasi elektromagnetik) dengan materi. Interaksi meliputi proses adsobrsi, emisi, refleksi, dan transmisi oleh atom-atom atau molekul dalam suatu materi. Spektrofotometri merupakan suatu teknik analisis kimia untuk analisis kualitatif dan kuantitatif.



1.2 Radiasi Elektromagnetik Suatu berkas radiasi merupakan gelombang elektromagnetik atau foton yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Foton mempunyai sifat partikel dengan energi tertentu dan pada saat yang sama juga mempunyai sifat gelombang. Gelombang pada dasarnya hanyalah suatu cara perpindahan energi satu tempat ke tempat lainnya, energi pada sinar berjalan melalui pergerakan lokal yang relarif kecil pada lingkungan sekitarnya. Pada gelombang terdapat puncak dan lembah, Jarak antara dua puncak dari gelombang dinamakan panjang gelombang. Jika banyaknya puncak dihitung setiap detiknya maka akan didapat frekuensi, frekuensi diukur dengan satuan putaran per detik disebut hertz. Misalnya sinar jingga mempunyai frekuensi 5 x 1014 Hz maka artinya sinar tersebut terdapat 5 x 10 14 puncak gelombang yang lewat tiap detiknya. Terdapat hubungan yang sederhana antara panjang gelombang dan frekuensi dengan kecepatan sinar dari suatu warna. c=λ.v c : kecepatan sinar (3 x 108 m/detik) λ : panjang gelombang v : frekuensi Kita dapat mengolahnya untuk mendapatkan panjang gelombang jika diketahui frekuensinya dan sebaliknya. Jika frekuensi dinaikkan maka panjang gelombang akan berkurang dan juka panjang gelombang lebih panjang maka frekuensinya juga lebih rendah. Jadi dapat disimpulkan, semakin pendek anjang gelombang maka frekuensinya lebih tinggi. Selain dari pada itu frekuensi sinar mempunyai hubungan yang khas pula dengan energi, berikut persamaan sederhanaya :



E = h. v E : Energi H : ketetapan plank ( 6,626 x 10-27 erg/detik) V : frekuensi Dari persamaan diatas dapat dilihat jika frekuensi tinggi, maka energi sinar akan lebih tinggi. 1.3 Cahaya dan Sifat-sifatnya Cahaya atau sinar adalah suatu bentuk energi dan merupakan radiasi elektromagnetik. Cahaya memiliki panjang gelombang, frekuensi , dan kecepatan. Pada tabel dibawah merupakan warna cahaya berdasarkan panjang gelombang. No. Panjang gelombang (nm) warna Warna komplementer 1 780 Inframerah dekat Jangan membayangkan ada bataas yang jelas antara semua warna tersebut, pada kenyataannya warna saling bercampur satu sama lain, lebih rumit dari tabel diatas. Pada spektrum yang lebih lengkap, akan ditunjukkan ultra unggu dan infra merah, tetapi dapat diperbesar lagi hingga sinar-X dan gelombang radio (diatas infra merah), diantara sinar yang lain. Penjelasan tentang sinar dijelaskan sebagai berikut : 1.3.1 Sinar-X (x-ray) Sinar-X panjang gelombangnya terdapat dibawah ultra violet, sinar ini cukup untuk mempengaruhi elektron dalam. Sinar-X memiliki panjang gelombang yang pendek, tetapi berenergi tinggi. 1.3.2 Sinar Ultra Ungu (ultra ungu) Sinar UV trdapat pada panjang gelombang < 380 nm diatas sinar-X , sinar UV cukup untuk mempengaruhi elektron valensi. Sinar UV diproduksi oleh lampu khusus yang mengandung uap merkuri atau gas deuterium. Sinar UV berenergi tinggi, suatu senyawa bisa menyerap sinar UV apabila dalam senyawa tersebut terdapat gugus fungsi yang disebut senyawa kromofor. Kromofor memiliki ikatan tak jenuh atau mengandung gugus fungsi dengan ikatan rangkap. 1.3.3 Sinar Tampak (visible) Sinar tampak dapat dilihat oleh mata secara langsung, karena terdapat pada panjang gelombang 380-780 nm, yang cukup mempengaruhi elektron valesi. Sinar tampak diproduksi oleh lampu biasa ( mis. Wolfram), sinar ini terdiri dari beberapa cahaya yang disebut cahaya polikromatis. 1.3.4 Sinar Infra Merah (infra red) Sinar infra merah terdapa pada panjang gelombang > 780, energi radiasi IR cukup untuk mempengaruhi vibrasi dan rotasi molekul. Sinar IR dihasilkan dari benda panas semacam kawat logam dalam bola lampu, sinar IR tidak terlihat oleh amta tetapi dapat dirasakan hangat pada kulit kita. 1.4 Interaksi Cahya dengan Materi Analisis kimia dengan metode spektrofotometri didasarkan pada interaksi sinar (radiasi elektromagnetik) dengan materi. Interaksi meliputi proses adsobrsi, emisi, refleksi, dan transmisi oleh atom-atom atau molekul dalam suatu materi. Selain dari itu ada yang disebut hamburan cahaya dan rotasi cahaya yang terpolarisasi. 1.4.1 Absorpsi Cahaya Zat kimia dapat mengadsorpsi cahaya melalui berbagai cara, bila zat mikia mengadsorpsi cahaya, maka energi cahaya diubah menjadi bentuk energi lain. 1.4.2 Emisi Cahaya Jika elektron pada keadaan tereksitasi kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, maka energi akan diemisiskan dalam bentuk cahaya. Cahaya yang diemisikan memiliki panjang gelombang tertentu sesuai dengan perbedaan tingkat energi yang terlibat dalam proses emisi, Karena memiliki panjang gelombang tertentu maka cahaya yang diemisikan akan memiliki warna tertentu. 1.4.3 Hamburan Cahaya



Partikel-partikel besar dalam suatu campuran dapat menghamburkan cahaya ke segala arah, oleh karena itu intensitas cahaya asal akan berkurang. Pengukuran hamburan cahaya dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu suspensi padatan sesuai ukuran partikelnya. 1.4.4 Refleksi Cahaya Refleksi cahaya atau pemantulan cahaya adalah perubahan arah rambat cahaya ke arah sisi (medium) asalnya, setelah menumbuk antar ,muka dua medium. 1.3.5 Rotasi Cahaya Yang Terpolarisasi Bila seberkas sinar melalui filter terpolarisasi khusus maka cahaya yang masuk dengan memiliki komponen listrik akan berosilasi pada satu arah yang dinamakan bidang terpolarisasi. Komponen listrik dari cahaya normal dapat berosilasi ke segala arah sudut tertentu terhadap arah gerak sinar. Senyawa kimia bersifat optis aktif yaitu dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi, jumlah putaran berkas cahaya tersebut dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi senyaaw kimia yang optis aktif dalam suatu sampel.Pada umumnya senyawa optis aktif mengandung gugus karbon yang asimetris (C asimetris), yaitu atom karbon yang mengikat empat jenis atom atau gugus yang berbeda-beda. Diposkan oleh aiif aja di 20:46



Teori Dasar Spektrofotometri Serapan Atom Spektroskopi serapan atom modern baru diperkenalkan pada tahun 1955 oleh A. Walsh dan C.T.J Alkemade. Instrumen komersial SSA dipasarkan di awal tahun 1960. Saat ini, Spektroskopi Serapan Atom (SSA) menjadi metode analisis paling penting untuk menentukan kadar logam Teori Atom Bohr Pada tahun 1913 Niehls Bohr mengajukan beberapa hipotesis sebagai berikut : 1. Pada suhu biasa elektron-elektron didalam atom beredar mengelilingi inti atom dengan energi yang paling rendah tanpa memancarkan atau menyerap energi. Elektron dalam keadaan stasioner (keadaan dasar/ground state) 2. Bila atom menyerap sejumlah energi dari luar (panas, cahaya) elektron-elektron akan meloncat ketingkat energi yang lebih tinggi, atau yang berada pada jarak yang lebih jauh dari inti. Elektron dalam keadaan tereksitasi (atomnya disebut atom tereksitasi) yang sifatnya sementara. 3. Bila sebuah elektron berpindah ke suatu tingkat energi yang lebih rendah akan dibebaskan sejumlah energy



4. Tingkat-tingkat energi yang dapat ditempati elektron dalam suatu atom banyak sekali, perbedaan antara tingkat-tingkat energi makin kecil bila makin jauh dari inti atom 5. Elektron-elektron tidak dapat berada pada tempet-tempat diantara dua tingkat energi dan hanya dapat meloncat dari satu tingkat ketingkat energi lainnya 6. Makin jauh elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ketingkat energi yang lebih rendah makin tinggi energi sinar yang dipancarkan dan makin besar pembiasan yang dialami sinar dalam prisma.



Ada dua sifat khas dari absorpsi ini yang menjadi keunggulan dari SSA: 1. Panjang gelombang (λ) cahaya yang diabsorp atom bebas suatu unsur sama dengan λ cahaya emisi atom unsur tersebut. Sifat ini yang memberikan selektifitas yang tinggi, sehingga dengan SSA kita dapat melakukan penentuan kadar suatu ion logam tanpa melakukan pemisahan, walaupun banyak kation lain. 2. Jumlah atom yang tereksitasi oleh energi cahaya yang jauh lebih banyak dari energi panas. Sifat ini yang menyebabkan sensitifitas yang tinggi, sehingga dengan SSA kita dapat menetapkan dalam ppm bahkan ppb.



Posted by Zaenal Arifin pada 2 Januari 2011 in Instrumental Analysis



Spektrofotometri Ditulis oleh Yoky Edy Saputra pada 25-08-2009



Spektrofotometri merupakan suatu metoda analisa yang didasarkan pada pengukuran serapan sinar monokromatis oleh suatu lajur larutan berwarna pada panjang gelombang spesifik dengan menggunakan monokromator prisma atau kisi difraksi dengan detektor fototube. Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Sedangkan pengukuran menggunakan spektrofotometer ini, metoda yang digunakan sering disebut dengan spektrofotometri. Spektrofotometri dapat dianggap sebagai perluasan suatu pemeriksaan visual dengan studi yang lebih mendalam dari absorbsi energi. Absorbsi radiasi oleh suatu sampel diukur pada berbagai panjang gelombangdan dialirkan oleh suatu perkam untuk menghasilkan spektrum tertentu yang khas untuk komponen yang berbeda. Absorbsi sinar oleh larutan mengikuti hukum Lambert-Beer, yaitu : A=



log ( Io / It )



= abc



Keterangan : Io = Intensitas sinar datang It = Intensitas sinar yang diteruskan



a = Absorptivitas b = Panjang sel/kuvet c = konsentrasi (g/l) A = Absorban Spektrofotometri merupakan bagian dari fotometri dan dapat dibedakan dari filter fotometri sebagai berikut : 1. Daerah jangkauan spektrum Filter fotometr hanya dapat digunakan untuk mengukur serapan sinar tampak (400-750 nm). Sedangkan spektrofotometer dapat mengukur serapan di daerah tampak, UV (200-380 nm) maupun IR (> 750 nm). 2. Sumber sinar Sesuai dengan daerah jangkauan spektrumnya maka spektrofotometer menggunakan sumber sinar yang berbeda pada masing-masing daerah (sinar tampak, UV, IR). Sedangkan sumber sinar filter fotometer hanya untuk daerah tampak. 3. Monokromator Filter fotometere menggunakan filter sebagai monokrmator. Tetapi pada spektro digunakan kisi atau prisma yang daya resolusinya lebih baik. 4. Detektor - Filter fotometer menggunakan detektor fotosel - Spektrofotometer menggunakan tabung penggandaan foton atau fototube. Komponen utama dari spektrofotometer yaitu : 1.



1. Sumber cahaya



Untuk radisi kontinue : 2500 nm.



Untuk daerah UV dan daerah tampak : Lampu wolfram (lampu pijar) menghasilkan spektrum kontiniu pada gelombang 320-



-



Lampu hidrogen atau deutrium (160-375 nm)



-



Lampu gas xenon (250-600 nm)



Untuk daerah IR Ada tiga macam sumber sinar yang dapat digunakan : Lampu Nerst,dibuat dari campuran zirkonium oxida (38%) Itrium oxida (38%) dan erbiumoxida (3%)



-



Lampu globar dibuat dari silisium Carbida (SiC).



-



Lampu Nkrom terdiri dari pita nikel krom dengan panjang gelombang 0,4 – 20 nm



-



Spektrum radiasi garis UV atau tampak :



-



Lampu uap (lampu Natrium, Lampu Raksa)



-



Lampu katoda cekung/lampu katoda berongga



-



Lampu pembawa muatan dan elektroda (elektrodeless dhischarge lamp)



-



Laser



1.



2. Pengatur Intensitas



Berfungsi untuk mengatur intensitas sinar yang dihasilkan oleh sumber cahaya agar sinar yang masuk tetap konstan. 1.



3. Monokromator



Berfungsi untuk merubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukuran Macam-macam monokromator : - Prisma - kaca untuk daerah sinar tampak - kuarsa untuk daerah UV - Rock salt (kristal garam) untuk daerah IR - Kisi difraksi Keuntungan menggunakan kisi : - Dispersi sinar merata - Dispersi lebih baik dengan ukuran pendispersi yang sama - Dapat digunakan dalam seluruh jangkauan spektrum



4. Kuvet Pada pengukuran di daerah sinar tampak digunakan kuvet kaca dan daerah UV digunakan kuvet kuarsa serta kristal garam untuk daerah IR. 5. Detektor Fungsinya untuk merubah sinar menjadi energi listrik yang sebanding dengan besaran yang dapat diukur. Syarat-syarat ideal sebuah detektor :



-



Kepekan yang tinggi



-



Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi



-



Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.



-



Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.



-



Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.



Macam-macam detektor : - Detektor foto (Photo detector) -



Photocell



-



Phototube



-



Hantaran foto



-



Dioda foto



-



Detektor panas



6. Penguat (amplifier) Berfungsi untuk memperbesar arus yang dihasilkan oleh detektor agar dapat dibaca oleh indikator. 7. Indikator Dapat berupa : -



Recorder



-



Komputer



Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)



Nama : VIVIEN ANJADI SUWITO NIM



: 1005120705



Prodi : PENDIDIKAN KIMIA Tugas : ANALISA INSTRUMEN



Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Dalam AAS, cahaya akan melewati sekumpulan atom. Jika panjang gelombang cahaya memiliki energi yang sama dengan perbedaan energi antara dua kulit atom, sejumlah cahaya akan diserap (absorbed). AAS dapat digunakan untuk menganalisa kandungan logam berat antara lain : Pb, Cd, Cu, Cr, Fe, Zn, Mn, Ni dan lain-lain. Hubungan antara konsentrasi atom, jarak rambat cahaya terhadap kumpulan atom dan sejumlah cahaya yang diserap diturunkan dalam Hukum Beer-Lambert. Dalam bentuk unsur, logam akan menyerap UV ketika mereka dipanaskan. Setiap logam memiliki karakteristik panjang gelombang yang akan diserap. AAS merupakan salah satu teknik spektrofotometri atom yang menggunakan prinsip penyerapan radiasi cahaya pada L tertentu oleh atom-atom bebas logam yang akan dianalisis. Logam-logam dalam analit diberikan energi kalor (dengan metode Flame AAS atauElectrothermal AAS) sehingga membentuk atom bebas yang terkumpul menjadi uap atom (atomic vapor ). Ketika cahaya pada yang sesuai berbenturan dengan atom bebas, atom akan menyerap cahaya dan kemudian tereksitasi dari keadaan energy dasarnya. Mekanisme inilah yang mendasari teknik AAS .



 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 : Ax = k.Ck



AT = k(Cs+Cx)



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 : Cx = Cs + {Ax/(AT-Ax)} 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 (-1)



Cx = Cs x (Ax/-Ax) atau



Cx = -Cs



 PRINSIP KERJA AAS Sampel yang digunakan biasanya berbentuk cairan, oleh karena itu analat (atom atau ion) harus diuapkan terlebih dahulu. Dalam AAS, ada tiga metode untuk menambahkan energy panas ke sampel, yaitu :



1. Flame AAS Flame Atomizer merupakan perangkat Spektroskopi Atomik yang proses pengatomannya dilakukan melalui pemanasan media api.Flame atomizer dapat digunakan untuk AES, AFS, dan AAS. Bentuk umumnya dari Atomizer flame adalah sebuah pipa konsentrik, dimana sampel larutan dihisap ke dalam pipa kapilernya.



Flame AAS menggunakan api sebagai nebulizer untuk memanaskan sampel sehingga teratomisasi menjadi gas. Flame (energy panas) menyebabkan atom mengalami transisi dari ground state ke excited site. Ketika atom melakukan transisi, atom menyerap beberapa cahaya dari sumber beam (HCL = Hollow Cathode Lamp). Hollow Cathode Lamp (HCL) adalah sumber radiasi yang umum dipakai pada AAS. Di dalam lampu, yang terisi dengan gas argon atau neon, terdapat katoda logam yang mengandung logam yang akan tereksitasi dan sebuah anoda. Ketika beda potensial yang tinggi dilalui ke katoda dan anoda, partikel gas akan terionisasi. Pada pertambahan beda tegangan, ion gas memiliki energy yang cukup untuk mengeluarkan atom logam dari katoda. Beberapa atom akan tereksitasi dan mengemisikan cahaya dengan frekuensi yang sesuai dengan logam yang ada. Semakin besar konsentrasi larutan, semakin banyak energy yang akan diserap. Light beam (HCL) harus diletakkan secara tepat pada bagian terpanas dari api dan mengalirkannya ke detector. Detector akan mengukur intensitas cahaya. Ketika beberapa cahaya diserap, intensitas dari beam akan berkurang. Detector akan menyimpan reduksi cahaya tersebut sebagai absorpsi. Nebulization - Pengubahan sampel cairan menjadi fine spray / aerosol Desolvation - Padatan atom dicampur dengan



gaseous fuel



Volatilization - Padatan atom dirubah menjadi uap di dalam flame.



Pengaruh suhu terhadap Atomizer Flame



 Suhu semakin tinggi  meningkatkan jumlah populasi atom di dalam flame, dan meningkatkan sensitivitasnya.  Suhu Flame menentukan  jumlah relatif dari atom yang tereksitasi ataupun yang tidak tereksitasi di dalam sebuah flame.



2. Graphite furnace AAS Menggunakan tabung grafit dengan energy listrik yang besar untuk memanaskan dan mengatomisasi sampel. Teknik GF-AAS sering digunakan untuk analisis unsur-unsur logam dengan sensitivitas dan batas pendeteksian 20 sampai 1000 kali lebih baik dari pada teknik FAAS. Teknik GF-AAS menggunakan proses electrothermal heating karena menggunakan pemanasan sampel terprogram dengan energi listrik berdasar pada prinsip yang sama seperti atomisasi nyala. Perbedaanya hanya terletak pada tempat pembakar sampel (burner) dalam nyala api digantikan dengan atomizer atau furnace yang dipanaskan dengan listrik. Dalam system pemanasan tersebut terdapat power supply dan controller yang dapat diatur sedemikian rupa sehingga mengendalikan perubahan temperatur dalam atomizer tersebut. Terdapat tiga bagian utama dalam teknik GF-AAS yaitu sumber cahaya, tempat sampel dan alat pendeteksi serapan. Sumber cahaya yang digunakan dapat menggunakan Hollow Cathode Lamp (HCL) atau Electrodeless discharge lamp (EDL). Katoda lampu umumnya adalah Hollowed-out Cylinder terbuat dari logam spesifik tempat penghasilan spektrum cahaya. Anoda dan Katoda terlapisi di dalam silinder kaca yang berisi gas neon atau argon bertekanan rendah. Pada ujung HCL terdapat jendela (Window) untuk memancarkan radiasi. Tempat sampel dapat berupa burner maupun atomizer. Dalam GF-AAS tempat sampel menggunakan atomizer yang merupakan tempat proses pembentukan atom (atomisasi) terbuat dari karbon grafit berbentuk tabung (graphite tube), dialiri gas inert seperti argon (Ar) sehingga tidak bereaksi terhadap atom atom sampel. Ukurannya sangat kecil mempunyai panjang 3 cm diameter dalam 4 -6 mm. Bagian kelompok pembacaan serapan terdiri dari monokromator, detektor, penguat signal (amplifier), CPU (untuk tampilan signal serapan dan penyimpanan data). Cahaya dari sumber lampu harus terfokus pada sampel dan diarahkan pada monokromator dimana lampu akan dihamburkan dan melalui grating (terali pemisah) sehingga yang diinginkan saja yang difokuskan ke detektor. Sebelum masuk ke detector spektrum garis spesifik dari monokromator diperkuat oleh amplifier terkebih dahulu. Pembacaan sinyal absorpsi akan dideteksi oleh detekt or dan ditampilkan pada monitor CPU untuk kemudian dilakukan analisis data. Analisis GF-AAS memiliki beberapa kelebihan dibandingkan FAAS di antaranya yaitu memiliki kepekaan yang tinggi untuk analisis sampel yang minim kuantitasnya, teknik GF-AAS lebih tepat daripada FAAS karena dapat dilakukan dengan berat dan volume sampel yang kecil (analisis mikro), analisis dapat dilakukan tanpa preparasi sampel, sehingga injeksi sampel dapat langsung dilakukan ke dalam atomizer



untuk sampel cair yang kental (viscous) termasuk urine, serum, darah, plasma, bahan makanan cair (susu).



3. Electrothermal Electrothermal atomizer adalah metode Spektroskopi Atomik yang proses atomisasinya menggunakan pemanasan oleh arus listrik. Electrothermal Atomizer umumnya digunakan untuk AAS dan AFS. Keuntungan: sampel dibutuhkan hanya sedikit dan dalam konsentrasi sangat rendah 1.



Sampel diinjeksikan kedalam pembakar grafit. Selanjutnya sampel diuapkan dan kemudian diabukan.



2.



Setelah sampel berbentuk abu. Tegangan pada pembakar grafit dinaikkan hingga 2000oC hingga 3000oC. Sampel pada saat ini mengalami atomisasi.



3.



Sampel yang mengalami atomisasi kemudian ditembak dengan lampu hollow cathode atau flourescense sebelum dianalisa akhirnya.



Fungsi masing-masing bagian: 1. Sumber sinar polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. Untuk sepktrofotometer 



UV menggunakan lampu deuterium atau disebut juga heavi hidrogen







VIS menggunakan lampu tungsten yang sering disebut lampu wolfram







UV-VIS menggunan photodiode yang telah dilengkapi monokromator.







Infra merah, lampu pada panjang gelombang IR.



2. Monokromator berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monaokromatis. Jenis monokromator yang saat ini banyak digunakan adalan gratting atau lensa prisma dan filter optik. Jika digunakan grating maka cahaya akan dirubah menjadi spektrum cahaya. Sedangkan filter optik berupa lensa berwarna sehingga cahaya yang diteruskan sesuai



dengan warnya lensa yang dikenai cahaya. Ada banyak lensa warna dalam satu alat yang digunakan sesuai dengan jenis pemeriksaan. Pada gambar di atas disebut sebagai pendispersi atau penyebar cahaya. dengan adanya pendispersi hanya satu jenis cahaya atau cahaya dengan panjang gelombang tunggal yang mengenai sel sampel. Pada gambar di atas hanya cahaya hijau yang melewati pintu keluar. Proses dispersi atau penyebaran cahaya seperti yang tertera pada gambar.



3. Sel sampel berfungsi sebagai tempat meletakan sampel – UV, VIS dan UV-VIS menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas, namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik. Hal ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak (VIS). Cuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm. – IR, untuk sampel cair dan padat (dalam bentuk pasta) biasanya dioleskan pada dua lempeng natrium klorida. Untuk sampel dalam bentuk larutan dimasukan ke dalam sel natrium klorida. Sel ini akan dipecahkan untuk mengambil kembali larutan yang dianalisis, jika sampel yang dimiliki sangat sedikit dan harganya mahal.



4. Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik. Syarat-syarat sebuah detektor : 



Kepekaan yang tinggi







Perbandingan isyarat atau signal dengan bising tinggi







Respon konstan pada berbagai panjang gelombang.







Waktu respon cepat dan signal minimum tanpa radiasi.







Signal listrik yang dihasilkan harus sebanding dengan tenaga radiasi.



Macam-macam detektor : 



Detektor foto (Photo detector)







Photocell, misalnya CdS.







Phototube







Hantaran foto







Dioda foto







Detektor panas



5. Read out merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detektor.



https://wanibesak.wordpress.com/tag/spektrofotometer-uv-vis/



Sampel gas Sampel berupa gas dapat dianalisis secara langsung, hanya perlu diperhatikan adanya uap air dalam sampel tersebut. Adanya uap air dapat memberikan pita-pita serapan yang tajam. Pengukuran sampel gas memerlukan tempat sampel khusus, biasanya berupa silinder dari bahan silika. Silinder ini mempunyai dua buah lubang untuk tempat keluar masuknya gas. Sebagai penutup lubang tersebut dapat digunakan lempengan kristal NaCl. b. Sampel cair Sampel cair dapat dianalisis dalam bentuk murninya atau dalam bentuk larutan.



Sampel cairan murni dianalisis secara langsung dengan cara membuat lapisan tipis yang diletakkan diantara celah yang dibuat dari dua lempengan NaCl yang diletakkan berhimpitan. Tebal lapisan tipis ini adalah 0,01 mm atau kurang. Sampel cairan murni yang terlalu tebal menyerap sangat kuat, sehingga menghasilkan spektrum yang tidak memuaskan. Cairan yang mudah menguap dianalisis dalam sel tertutup dengan lapisan tipis. Lempeng perak klorida atau KRS-5 dapat digunakan untuk sampel yang melarutkan NaCl. Larutan ditangani di dalam sel yang tebalnya 0,01-1 mm. Untuk sel yang tersedia, diperlukan larutan 0,05-10% sebanyak 0,1-1 ml. Sebuah sel yang mengandung pelarut murni diletakkan pada berkas acuan. Dengan begitu, spektrum yang diperoleh adalah milik zat terlarut, kecuali pada daerah-daerah tempat pelarut menyerap dengan kuat. Pelarut yang dipilih haruslah cukup bening di daerah yang diperlukan dan pula harus kering. CCl4 merupakan pelarut yang paling baik sebab sedikit mengabsorpsi infra merah, tetapi tidak semua zat dapat larut dalam CCl4. Beberapa jenis pelarut lainnya antara lain kloroform dan sikloheksana. Pasangan zat terlarut dan pelarut yang bereaksi tidak dapat digunakan. Contohnya, CS2 tidak dapat digunakan sebagai pelarut amina primer dan sekunder. c. Sampel padat Sampel berbentuk padat dapat dianalisis dalam bentuk pelet, pasta atau lapisan tipis. Bentuk pelet dibuat dengan menggerus campuran sampel dengan kristal KBr (0,1-2,0% berdasarkan berat)) hingga halus dan homogen. Campuran ini kemudian ditekan dengan alat pembuat pelet sampai tekanan 10-20 Mpa (Mega Pascal = ton/inc2 ) sehingga terbentu suatu 15 pelet. Pelet yang baik harus jernih/transparan dan tidak retak. Selain kristal KBr dapat juga digunakan kristal KI, CsI atau CsBr. Pasta (mull) dibuat dengan menggerus sampel dengan beberapa tetes mulling oil sehingga terbentuk pasta. Pasta ini kemudian dioleskan di antara dua lempeng kristal NaCl agar didapatkan lapisan yang tipis dan rata. Nujol (CH3(CH2)8CH3; parafin) suatu minyak tanah yang bertitik didih tinggi lazim digunakan sebagai mulling agent. Yang perlu



diperhatikan adalah Nujol dapat mengabsorpsi infra merah sehingga spektrum yang tebentuk berupa campuran antara sampel dan Nujol. Bila pita-pita hidrokarbon mengganggu spektrum, maka Fluorolube (suatu polimer yang terhalogenasi seluruhnya oleh F dan Cl) atau heksaklorobutadiena dapat digunakan. Baik penggunaan Nujol maupun Fluorolube memungkinkan pembuatan spektrum yang bebas dari pita-pita yang menumpuk, di seluruh daerah 4000-250 cm-1 . Untuk analisis kualitatif, teknik mull mudah dan cepat, tetapi untuk analisis kuantitatif harus menggunakan internal standar. Sedangkan lapis tipis dibuat dengan meneteskan larutan dengan pelarut yang mudah menguap pada permukaan kepingan NaCl dan dibiarkan sampai menguap.