SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM Atomic Absorption Spectrometry AAS mmasykuriyahoo
SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (Atomic Absorption Spectrometry, AAS) mmasykuri@yahoo. com 1
Instrumentasi Dasar SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (Atomic Absorption Spectrometry, AAS) Oleh : Dr. Mohammad Masykuri, M. Si. Dosen Program Studi Pendidikan Sains FKIP UNS email : mmasykuri@yahoo. com Universitas Sebelas Maret mmasykuri@yahoo. com 2
Atomic Absorption Spectroscopy l Atomic n spectroscopy is based on: Absorptio n Emission n n mmasykuri@yahoo. com Fluorescence 3
DEFINISI Atomic Absorption Spectrometry (AAS) adalah: Suatu teknik atau metode analisis kimia untuk menentukan kadar unsur-unsur metal dan semi metal yang terdapat di dalam sampel yang didasarkan pada absorbansi dari uap atom mmasykuri@yahoo. com 4
mmasykuri@yahoo. com 5
Background Information AAS – most widely used method for determination of single elements in analytical samples for nearly half a century l Sir Alan Walsh et al. developed AAS throughout the 1950’s l Chemists were slow to adopt the technology l Perkin-Elmer was the first American company to manufacture AAS equipment l Walsh pointed out that AAS offered the possibility of absolute analysis (analysis without the need for standards) l mmasykuri@yahoo. com 6
First AAS l Picture mmasykuri@yahoo. com from Walsh 1999. 7
Applications of AAS l Drinking water analysis (EPA certified method) l Clinical use in determination of trace elements in blood serum l Trace elements: l l Lubricating oils Food analyses Analysis of cosmetics Analysis of hair mmasykuri@yahoo. com 8
General Information l Destructive l technique Very small sample size, though (~10 mg) l Measurements made for each element of interest Slow process if multiple elements, but sensitive l Can measure to ppb of even trace elements l mmasykuri@yahoo. com 9
INSTRUMENTASI Bagian Utama AAS: l l l mmasykuri@yahoo. com Sumber sinar Sistem pengatoman Monokromator: memilih spektra yang dikehendaki Detektor: mengukur intensitas sinar Sistem pembacaan: menampilkan angka atau gambar hasil pengukuran 10
mmasykuri@yahoo. com 11
Source (Sumber Sinar) l Hollow Cathode Lamp l Electrodeless Discharge Lamps mmasykuri@yahoo. com 12
Hollow Cathode Lamp Tungsten anode l Element specific cathode l Sealed tube with inert gas l mmasykuri@yahoo. com Quartz window l Sputtering l Line spectrum l 13
Electrodeless Discharge Lamp l Contains Inert gas (i. e. , argon) l Metal or its salt l l Energized Intense field of radio or microwave frequency radiation l Ionization of argon, then excites atoms of metal l mmasykuri@yahoo. com 14
SUMBER SINAR l l Untuk menghasilkan sinar dg energi tertentu Hollow cathode lamp / lampu katoda cekung; ditemukan oleh Walls (1955): katoda berbentuk cekung dilapisi logam murni, anoda terbuat dari wolfram Kedua elektroda berada dlm tabung gelas tertutup yang diisi gas mulia (He, Ne, Ar) pada tekanan rendah (2 -3 mm. Hg atau 1 -5 torr) mmasykuri@yahoo. com 15
mmasykuri@yahoo. com 16
SISTEM PENGATOMAN l l Untuk menghasilkan atom-atom bebas sbg media absorpsi Jenis pengatoman dalam AAS: Sistem pengatoman dengan nyala api Sistem pengatoman dengan tungku grafit Sistem pengatoman dengan pembentukan hidrida Sistem pengatoman dengan pembentukan uap dingin mmasykuri@yahoo. com 17
Atomization (Sistem Pengatoman) l Flame l Electrothermal l Graphite furnace l Hydride l As, Sb, Sn, Se, Bi, and Pb l Cold-vapor l Hg (ambient temperature vapor pressure) mmasykuri@yahoo. com 18
SISTEM PENGATOMAN DENGAN NYALA l l Menggunakan nyala api untuk mengubah ion dalam larutan menjadi atom bebas Terdiri dari 2 bagian utama: Sistem pengabut (nebulizer): mengubah larutan menjadi aerosol halus yang siap untuk dimasukkan ke dalam nyala untuk atomisasi Sistem pembakar (burner): menghasilkan nyala dari pembakaran gas bakar dengan oksidan mmasykuri@yahoo. com 19
SISTEM PENGATOMAN DENGAN NYALA Reaksi yang terjadi dalam nyala: M+ X larutan 1. 2. 3. 4. 1 M+ X kabut 2 MX padat 3 MX gas 4 M + X gas Pengubahan larutan menjadi aerosol (pada nebulizer) Penguapan pelarut, sehingga terjadi partikel garam padat halus Partikel garam pada suhu tinggi menjadi uap garam (sublimasi) Disosiasi molekul-molekul uap garam menjadi atom-atom netral mmasykuri@yahoo. com 20
CAMPURAN GAS PEMBAKAR Oksidan Bahan Bakar Udara Asetilen 2250 Nitrous oksida Asetilen 2955 Udara Gas batubara 1825 Udara Propana 1725 Udara Hidrogen 2045 Udara/Argon Hidrogen 1577 Oksigen Gas alam 2740 Oksigen Hidrogen 2677 Oksigen Asetilen 3060 Oksigen/helium Asetilen 2812 Oksigen Cyanogen 4500 mmasykuri@yahoo. com Suhu Maksimum (o. C) 21
Diagram Skematik Sistem nebulizer-spray chamber-burner mmasykuri@yahoo. com 22
Perbandingan Campuran Gas Pembakar Nyala udara-asetilen: Temperatur nyala lebih rendah mendorong terbentuknya atom netral l Kaya bahan bakar (asetilen) meminimalkan terbentuknya oksida l Nyala nitrous oksida-asetilen: l l mmasykuri@yahoo. com Temperatur nyala lebih tinggi Untuk unsur yang mudah membentuk oksida dan sukar terurai, misal: Al, B, Mo, Si, Sn, Ti, V, W 23
SISTEM PENGATOMAN DENGAN TUNGKU GRAFIT Keuntungan: l l Temperatur yang terjadi dapat dimonitor Tidak perlu gas pembakar Sampel jauh lebih sedikit Kepekaan lebih baik (0, 01 ppm) SISTEM PENGATOMAN DENGAN PEMBENTUKAN HIDRIDA Hanya dapat diterapkan pada unsur yang dapat membentuk hidrida l Senyawa hidrida membentuk uap dan menyerap sinar dari hollow cathode lamp l mmasykuri@yahoo. com 24
SISTEM PENGATOMAN DENGAN PEMBENTUKAN UAP DINGIN l Untuk unsur raksa (Hg), karena pada suhu relatif rendah ( 560 o. C) Hg sudah dalam bentuk uap l Caranya: sampel Hg dipanaskan sampai menguap, uap air pengganggu diserap, uap Hg dimasukkan dalam suatu sel dan dibaca serapannya mmasykuri@yahoo. com 25
Optical Components l Source to sample: Chopper l Sample to detector: Monochromator mmasykuri@yahoo. com 26
Detector l Photomultiplier mmasykuri@yahoo. com Tube 27
INTERFERENSI (Gangguan) Spektral Kimia Jika dalam atomizer terdapat spesies lain yang menyerap radiasi pada panjang gelombang yang overlap/sangat dekat dg daerah serapan analat shg pemisahan dg monokromator tdk dimungkinkan l Jarang terjadi karena lampu hollow cathode sdh memiliki range panjang glb yang sangat sempit l Perbedaan sifat fisika larutan (homogenitas sampel, perbedaan viskositas, tegangan muka, dll) l Terbentuknya partikulat: menghamburkan cahaya shg menurunkan intensitas radiasi l Fisika mmasykuri@yahoo. com 28
Interferensi Kimia l Gangguan ionisasi: Unsur tertentu dapat terionisasi dlm nyala (menjadi ion positif) v Solusi: menambahkan unsur lain (alkali dan alkali tanah) yang memiliki Energi ionisasi lebih rendah (misal: K atau Na) v l Pembentukan v senyawa refraktori: reaksi logam dg anion tertentu membentuk senyawa yg stabil terhadap panas, misal: Ca + fosfat Ca 3(PO 4)2 atau Ca 2 P 2 O 7 (kalsium pirofosfat) Al, Ti, Mo, V + O atau OH oksida/hidroksida tahan panas Solusi-nya bagaimana? ? ? mmasykuri@yahoo. com 29
MENGATASI GANGGUAN KIMIA menambahkan releasing agent (unsur pembebas), misal lantanum (La) atau EDTA : Ca + EDTA Ca-EDTA (tdk refractory) La + fosfat La- fosfat (Ca menjadi bebas dari fosfat) mmasykuri@yahoo. com 30
Kurva Kalibrasi Standard mmasykuri@yahoo. com
Types of AA Spectrophotometers l Single Beam l Double mmasykuri@yahoo. com Beam 32
References l l l Anonim, 1982, Analytical Methods for Atomic Absorption Spectrophotometry, Perkin Elmer, Nonvalk, Connecticut, USA. Christian, G. D. , 1994, Analytical Chemistry, 5 th ed. , John Wiley and Sons, Inc. , New York, pp. 462 -484. Christian, G. D. and O'Reilly, J. E. , 1986, Instrumental Analysis, 2 nd ed. , Allyn and Bacon, Inc. , Boston, pp. 278315. Skoog, D. A. , 1985, Principles of Instrumental Analysis, 3 rd ed. , Saunders College Publ. , Philadelphia, pp. 251 -286. Sumar Hendayana, 2002. Kimia Instrumen. mmasykuri@yahoo. com 33
Online http: //www. chem. usu. edu/~sbialkow/Classes/565/AA. html http: //0 ejournals. ebsco. com. wncln. org/Journal 2. asp? Journal. ID=10 3021&Show=103021_37 l http: //0 www. sciencedirect. com. wncln. org/science? _ob=Journal. UR L&_cdi=5698&_auth=y&_acct=C 000033083&_version=1&_url. Ver sion=0&_userid=628622&md 5=1 f 7 d 1715223 d 03668782 ea 7 d 069 e 7 e 2 e l http: //0 www. sciencedirect. com. wncln. org/science? _ob=Journal. UR L&_cdi=5287&_auth=y&_acct=C 000033083&_version=1&_url. Ver sion=0&_userid=628622&md 5=068946 d 1 c 936 f 48309 d 154300 af 7 d 6 df l http: //en. wikipedia. org/wiki/Atomic_absorption_spectroscopy l l mmasykuri@yahoo. com 34
Terimakasih mmasykuri@yahoo. com 35
- Slides: 35