KD III Atomic Absorption Spectroscopy AAS Spektroskopi Serapan

KD III Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Spektroskopi Serapan Atom ( SSA) Oleh: Nur Hasanah

INGAT KEMBALI !! Electromagnetic Spectrum

Let see this video

Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Spektroskopi Serapan Atom (SSA) 1. APA? 2. Bagaimana prinsip kerja nya? 3. Bekerja pada daerah apa? 4. Bagian- bagian 5. Cara analisis 6. Gangguan analisis

Problem Seorang mahasiswa P. Kimia, sebut saja Andi, adalah mahasiswa yang kritis. Ketika Ia pulang ke desanya, ia mendapati sungai yg dahulu jernih sekarang kotor, dan berdasar info yang ia dapat dr warga, bahwa air sungai sudah tak lagi digunakan untuk memasak karena terdapat rasa yg aneh. Hal ini disebabkan oleh limbah pabrik yang dibuang langsung ke sungai. Oleh karena itu, Andi berusaha mengetahui apa yang terjadi dengan air di sungai tsb. Apakah yang akan dilakukan Andi?

Spektroskopi Serapan Atom • Merupakan metode kuantitatif untuk analisis yang dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi logam dan sejumlah kecil non logam

• Tugas ! Carilah informasi bagian-bagian spektrofotometer AAS (dari berbagai sumber), dan tunjukkan bagiannya pada gambar tersebut!

PRINSIP AAS Jika suatu larutan yang mengandung logam diberi nyala, maka unsur-unsur di dalam sampel diubah menjadi uap atom sehingga nyala mengandung unsur-unsur yang dianalisis. Beberapa dari atom akan tereksitasi secara termal oleh nyala (keadaan ini tidak diinginkan), namun kebanyakan atom tetap tinggal sebagai atom netral dalam keasaan dasar (ground state). Atom-atom ground state ini kemudian menyerap radiasi yang diberikan oleh sumber radiasi yang terbuat dari unsur-unsur yang bersangkutan.

Diagram proses Absorpsi (Vogel’s textbook of Quantitative Chemical Analysis)

• Bohr equation Hubungan antara populasi atom pada Ground state dan Excited state dinyatakan dalam persamaan Boltzman

• • • Nt = jumlah atom pada keadaan tereksitasi No = jumlah atom pada keadaan dasar Gt/g 0 = rasio keadaan kuantum pada keadaan dasar dan tereksitasi ∆E = selisih energi (erg) K = tetapan Boltzman (1, 38 x 10 -16 energi/K) T = temperatur (K) PROBLEM Hitunglah perbandingan jumlah atom Natrium pada keadaan tereksitasi 3 p dan keadaan dasar 3 s jika suhu atomisasi mencapai 2500 K !(∆E = 3, 372 x 10 -12 erg)

Unsur Panjang Gelombang (nm) Nt/N 0 Na 589, 0 2000 K 9, 86 x 10 -6 4000 K 4, 44 x 10 -3 Ca 422, 7 1, 21 x 10 -7 6, 03 x 10 -4 Zn 213, 9 7, 31 x 10 -15 1, 48 x 10 -7

INSTRUMENTASI

INSTRUMENTASI BAGIAN UTAMA 1. 2. 3. 4. 5. Sumber sinar Tempat sampel Monokromator Detektor Readout

1. Sumber sinar : HCL Dibuat bertekanan rendah Diisi gas Ar atau Ne Terbuat dari unsur yg akan dianalisis Terbuat dari wolfram/ tungsten Dikenai beda voltase cukup tinggi Atom gas pada anoda terionisasi—menuju katoda --logam pd katoda terpental—uap—tereksitasi— Kembali ke GS—memancarkan λ karakteristik dgn unsur yg dianalisis—diserap oleh uap atom dari sampel— (Garis resonansi)

• Sumber sinar yang lain : EDL (Electrode Discharge Lamp) • Untuk analisis As dan Se

2. Tempat sampel a. Flame b. furnace

2. Tempat sampel a. Nyala/ Flame ionization (fuel & oxidant) Ingat! Sampel yang akan dianalisis dengan AAS harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan dasar (ground state). Alat: dengan nyala dan tanpa nyala

b. Tanpa nyala/ elektrotermal atomization Tungku grafit/ Tungku Masmann

3. Monokromator • Fungsi: untuk memisahkan panjang gelombang yang digunakan dalam analisis • Mengapa harus mengukur pada panjang gelombang maks?

4. Detektor • untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. • Biasanya digunakan tabung penggandaan foton (photomultiplier tube). ● Structure ● ● Wire anode and semi cylinder cathode in a vacuum tube Photosensitive material ● electrons produced by irradiation of cathode travel to anode. ● Response depends on cathode material (200 -1000 nm) ● ● High sensitivity Red response UV response Flat response

5. Readout • Sistem pencatatan hasil • Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva dari suatu recorder yang menggambarkan absorbansi

CARA ANALISIS Ø Sesuai dengan Hukum Lambert beer jika sinar yang digunakan adalah sinar monokromatis Ø Absorbansi ~ konsentrasi analit (panjang nyala konstan) INGAT! = AAS bukan metode pengukuran yang absolut, melainkan metode relatif Membandingkan sampel dengan references Kurva kalibrasi

interferensi/gangguan dalam AAS 1. 2. 3. 4. 5. Gangguan kimia Gangguan ionisasi Gangguan matriks Gangguan emisi Gangguan spektra

1. Gangguan kimia (chemical interferences) • Gangguan kimia dapat terjadi jika logam yang dianalisa akan bereaksi dengan kation/ anion yang ada dalam larutan membentuk senyawa yang sukar diatomkan. • Contoh: pada analisis Ca akan terganggu oleh adanya pospat atau sulfat

Cara mencegah gangguan kimia: • Penggunaan nyala api dengan suhu lebih tinggi sehingga mampu mengatomisasi garam yang terbentuk • Penambahan zat kimia (releasing agent) sehingga pembentukan garam dapat dicegah. • Contoh: pada analisis Ca dengan adanya penggangggu fosfat, maka ditambahkan zat releasing agent yakni La sehingga pembentukan Ca(PO 4)2 dapat dicegah.

2. Gangguan Ioinisasi • Gangguan ionisasi terjadi saat analisis unsur yang mudah menjadi ion (alkali, alkali tanah). • Cara mengatasi gangguan jenis ini adalah ditambah zat X yang mudah menjadi ion agar elektron yang dihasilkan mampu menetralkan ion yang terbentuk karena proses ionisasi. • Contoh: penambahan pottasium dengan konsentrasi tinggi pada analisis Ba

3. Gangguan matriks • Larutan cuplikan mengandung unsur yang dianalisa dan logam-logam (Ti, W, Zr) yang membentuk oksida logam. • Perbedaan sifat kimia (berat jenis, kerapatan, viskositas, tegangan permukaan) antara larutan sampel dengan standar. Cara mengatasi gangguan ini adalah dengan mengencerkan larutan sampel hingga sifat fisikanya sama dengan larutan standar, kalibrasi menggunakan metode standar adisi sehingga matriks larutan sampel dan standar sama.

4. Gangguan emisi • Pada konsentarsi analit yang tinggi, metode AAS untuk unsur-unsur yang memiliki emisi tinggi terkadang menunjukkan presisi yang lemah. Contoh: barium pada flame N 2 O-C 2 H 2 (3200˚C) • Gangguan terjadi karena gangguan elektronik dari photomultiplier. • Cara menanggulangi gangguan ini yakni dengan memperkecil lebar celah, serta meningkatkan arus pada lampu

5. Gangguan spektra § Terjadi pada analisis unsur dengan panjang gelombang yang overlap (sangat dekat dengan spectra atom pengganggu, hanya terpisah 0, 001 nm) dengan daerah panjang gelombang serapan atom unsur atom yang dianalisa. § Contoh: Va (λ=308, 211 nm) dan Al (λ=308, 215 nm) dapat diatasi dengan menyeleksi garis resonansi Al yang lain misalnya pada λ=309, 27 nm.