Analisis spektrometri
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Like this? Share it with your network

Share

Analisis spektrometri

  • 14,563 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
No Downloads

Views

Total Views
14,563
On Slideshare
14,563
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
543
Comments
2
Likes
3

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. KIMIA ANALISIS INSTRUMEN BAGIAN : SPEKTROSKOPI
  • 2. ANALISIS SPEKTROMETRI Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang interaksi antara materi dengan radiasi elektromagnetik. Metode pengukuran yang didasarkan pada pengetahuan tentang spektroskopi disebut spektrometri.
    • Berdasarkan pada perbedaan keadaan materi, dibedakan:
    • Spektroskopi molekuler ( molecular spectroscopy )
    • Spektroskopi atom ( atomic spectroscopy )
    • Berdasarkan sumber energi radiasi yang dipakai, dibedakan:
    • Spektrometri sinar  dan sinar x
    • Spektrometri UV-Vis
    • Spektrometri IR
    • Spektrometri Resonansi Magnetik Inti (NMR)
    • Spektrometri Raman, dan sebagainya.
  • 3. MATERI
    • Menurut faham mekanika kuantum, tiap materi punya energi, dan energi tersebut berada dalam keadaan terkuantisasi. Atom adalah suatu materi sehingga atom juga punya energi yang terkuantisasi. Atom terdiri atas inti atom dan elektron. Atom punya gerak yaitu gerak translasi, rotasi dan vibrasi. Untuk atom diasumsikan bahwa inti atom adalah tetap .
    • Elektron juga diasumsikan tidak bertranslasi (karena inti tetap, padahal gerakan elektron dikendalikan oleh inti dengan adanya gaya inti-elektron). Namun demikian elektron mengalami gerakan rotasi disekitar atom, sedang vibrasinya diabaikan. Karena atom terdiri dari inti dan elektron, padahal inti atom tetap, maka gerakan dalam suatu atom yang dibicarakan adalah gerakan elektron (rotasi elektron), sehingga dikatakan bahwa energi atom adalah energi dari elektron yang berotasi .
  • 4.
    • Untuk meninjau energi elektron dalam suatu atom dapat ditinjau dari :
    • Teori Mekanika Klasik
    • Teori Mekanika Kuantum
    • Teori Mekanika Gelombang
    • Elektron pada suatu atom tidak berkeliaran, melainkan terikat ke inti sehingga energinya negatif (-).
    • Energi elektron pada bilangan kuantun n dirumuskan :
  • 5.
    • Dari persamaan diatas, jelas bahwa E sangat bergantung pada z (nomor atom) atau energi akan berbeda jika atomnya berbeda .
    • Tingkat energi atom akan berbeda juga dengan tingkat energi ionnya. Hal ini disebabkan karena perbedaan gaya tarik antara inti dengan elektron pada atom atau ion.
    Untuk Na ( e = 11, muatan = 0) maka gaya tarik elektron dengan inti kurang efektif. Untuk Na+ (e = 10, muatan = +1) maka gaya tarik elektron dengan inti lebih efektif. Sehingga dapat dikatakan bahwa atom atau ion memiliki tingkat energi yang karakteristik. Hal ini mengakibatkan spektroskopi atom juga karakteristik . Contoh :
  • 6. SIFAT RADIASI ELEKTROMAGNETIK
    • Cahaya mempunyai kesamaan sifat dengan radiasi elektromagnetik, terutama mengenai sifat penjalarannya.
    • Cahaya terdiri dari 2 komponen, yaitu komponen listrik dan komponen magnetik.
    • Komponen elektrik inilah yang mempunyai peranan penting dalam spektroskopi daripada komponen listrik, karena interaksi gelombang elektromagnetik terutama terjadi antara medan listrik gelombang elektromagnetik dengan gerakan elektronik dari materi.
  • 7. Radiasi elektromagnetik mempunyai dua sifat : sebagai gelombang dan materi
    • Sifat Gelombang :
    • Radiasi elektromagnetik mempunyai frekwensi (  )
    • Energi radiasi (Power radiation). Radiasi elektromagnetik punya intensitas yang proporsional dengan energi radiasi yaitu jumlah energi dari seberkas sinar yang melewati luasan tertentu per detik.
    • Difraksi.Bila seberkas radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui celah sempit, maka akan terjadi difraksi. Dalam difraksi terjadi perubahan/pemisahan panjang gelombang.
  • 8.
    • Sifat Partikel :
    • Radiasi elektromagnetik memiliki energi radiasi
    • Energi radiasi elektromagnetik dipancarkan dalam bentuk kwanta (atau foton), energi satu foton hanya akan bergantung pada frekwensi.
    • E = h 
    • Sifat partikel dari radiasi elektromagnetik ditunjukkan dengan efekfotolistrik
  • 9. Terjadi pelepasan elektron logam, bila energi radiasi yang diberikan sesuai. Energi elektron yang dipancarkan ternyata sebanding dengan frekwensi radiasi yang diberikan. E elektron = h  - W Efek fotolistrik mudah terjadi pada logam yang mempunyai potensial ionisasi rendah seperti logam-logam alkali. Efek fotolistrik penting dalam spektroskopi khususnya pada rancangan suatu detektor. h  e logam
  • 10. Interaksi Radiasi elektromagnetik dengan Materi I G I = Intensitas radiasi V yang dihasilkan sebanding dengan I V  I ada beda potensial (V)
  • 11.
    • Bila suatu radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui materi, maka komponen listrik akan berinteraksi dengan atom dan molekul dalam materi tersebut.
    • Macam interaksi yang terjadi sangat bergantung pada macam materi :
      • Transmisi Radiasi .
      • Absorbsi Radiasi . Dalam absorbsi atom/molekul akan mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.
      • Hamburan Radiasi/Proses Scattering . Terjadi karena tumbukan antara radiasi elektromagnetik dengan partikel besar dalam medium.
  • 12. HUBUNGAN KUANTITATIF RADIASI DENGAN MATERI Beberapa istilah dalam spektroskopi absorpsi adalah transmitansi, absorbansi dan absorptivitas. Istilah tersebut digunakan dalam spektroskopi UV-Vis, spektroskopi absorpsi atom dan spektroskopi IR. Transmitansi Apabila suatu berkas sinar radiasi dengan intensitas Io dilewatkan melalui suatu larutan dalam wadah transparan maka sebagian radiasi akan diserap sehingga intensitas radiasi yang diteruskan It menjadi lebih kecil dari Io. Transmitansi dengan simbol T dari larutan merupakan fraksi dari radiasi yang diteruskan atau ditansmisikan oleh larutan, yaitu : T = It/Io. Transmitansi biasanya dinyatakan dalam persen (%).
  • 13. Absorbansi Absorbansi dengan simbol A dari suatu larutan merupakan logaritma dari 1/T atau logaritma Io/It. A = log (1/T) = log (Io/It) = - log (T) Contoh : Bila A = 0 artinya radiasi diteruskan 100%, bila A = 1 artinya radiasi diteruskan 10%. Nama lain dari absorbansi adalah Optical Density (OD) Absortivitas dan Absortivitas Molar Absorbansi berbanding langsung dengan tebal larutan dan konsentrasi larutan (hukum Beer), yaitu : A = a b c dimana: A = absorbansi a = konstanta disebut absortivitas b = tebal larutan c = konsentrasi larutan
  • 14. Jika konsentrasi c dinyatakan dalam mol/liter (Molar) dan tebal larutan dalam cm maka absortivitas disebut absortivitas molar (  ), sehingga A =  b c Hukum Beer menyatakan bahwa absorbansi berbanding langsung dengan tebal larutan dan konsentrasi seperti telah dikemukakan sebelumnya. Rumus ini dapat dijelaskan sebagai berikut : Radiasi dengan intensitas Io yang dilewatkan bahan setebal b berisi sejumlah n partikel (atom, ion atau molekul) akan mengakibatkan intensitas berkurang menjadi It
  • 15. Io > It Berkurangnya intensitas radiasi tergantung dari luas penampang (S) yang menyerap partikel, dimana luas penampang ini sebanding dengan jumlah partikel (n). Sehingga: sehingga X Y I - dI b I t I o db
  • 16. Bila diintegralkan Luas penampang S dapat dinyatakan dalam volume V dan ketebalan b : sehingga : atau
  • 17. n/V menunjukkan banyaknya partikel/cm3, jadi besaran ini dapat dikonversi ke dalam konsentrasi dalam mol/l, yaitu : atau Sehingga: atau Jadi atau
  • 18. PENGGOLONGAN SPEKTROSKOPI Dikenal dua kelompok utama spektroskopi, yaitu spektroskopi atom dan spektroskopi molekul. Dasar dari spektroskopi atom adalah tingkat energi elektron terluar suatu atom atau unsur, sedang dasar dari spektroskopi molekul adalah tingkat energi molekul yang melibatkan energi elektronik, vibrasi dan rotasi.
    • Berdasarkan signal radiasi elektromagnetik, spektroskopi dibagi
    • menjadi empat golongan yaitu
    • spektroskopi absorbsi,
    • spektroskopi emisi,
    • spektroskopi scattering, dan
    • spektroskopi fluoresensi.
  • 19.
    • Spektroskopi Absorbsi :
            • Spektroskopi absorbsi sinar x
            • Spektroskopi absorbsi UV-Vakum
            • Spektroskopi UV-Vis
            • Spektroskopi Infra Merah (IR)
            • Spektroskopi Gelombang Mikro
            • Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR)
            • Spektroskopi Resonansi Spin elektron (ESR)
            • Spektroskopi “Photoacoustic”
  • 20.
    • Spektroskopi “Scattering” :
    • Spektroskopi Raman
    • Spektroskopi Fluoresensi :
            • Spektroskopi Fluoresensi Sinar x
            • Spektroskopi Fluoresensi UV-Vis
  • 21. INSTRUMENTASI Instrumen untuk spektroskopi umumnya terdiri dari 5 komponen pokok, yaitu 1. sumber radiasi, 2. wadah sampel, 3. monokromator, 4. detektor, dan 5. rekorder. Komponen instrumen untuk spektroskopi emisi berbeda dengan ketiga spektroskopi lainnya, dalam hal ini tidak diperlukan sumber radiasi. Jadi sampel itu sendiri yang memancarkan emisi.
  • 22. Gambar. Komponen Instrumen untuk spektroskopi (a) Spektroskopi Absorpsi, (b) Spektroskopi Emisi, (c) Spektroskopi Fluoresensi dan Scattering 1 3 2 4 5 2 3 4 5 2 1 3 4 5 1 a. b. c.
  • 23.
    • Sumber Radiasi
    • Sumber radiasi untuk spektrum kontinyu adalah :
    • lampu argon pada spektroskopi UV-Vakum,
    • lampu deuterium atau hidrogen pada spektroskopi UV,
    • lampu xenon, lampu wolfram (tungsten) pada UV-Vis,
    • Nerst Glower, Globar, kawat nikrom pada spektroskopi IR.
    • Sumber radiasi untuk spektrum diskontinu adalah lampu katoda cekung yang banyak dipakai pada spektroskopi atom.
  • 24. Wadah Sampel Wadah sampel diperlukan untuk semua teknik spektroskopi kecuali spektroskopi emisi. Umumnya wadah sampel disebut kuvet atau sel. Kuvet yang terbuat dari kuarsa baik untuk spektroskopi ultra violet dan juga untuk spektroskopi sinar tampak. Kuvet plastik dapat digunakan untuk spektroskopi sinar tampak. Panjang sel untuk spektroskopi UV-Vis biasanya 1 cm, ada juga sel dengan panjang 0,1 cm. Sel untuk spektroskopi infra merah dengan sampel padatan atau cairan umumnya mempunyai tebal sel kurang dari 1 mm. Yang paling banyak dipakai untuk spektroskopi infra merah adalah kristal NaCl, KBr, LiF dan sebagainya.
  • 25. Monokromator Monokromator adalah alat yang paling umum dipakai untuk menghasilkan berkas radiasi dengan satu panjang gelombang. Monokromator untuk radiasi ultra violet, sinat tampak dan infra merah adalah serupa, yaitu mempunyai celah (slit), lensa, cermin dan prisma atau grating. Terdapat 2 macam monokromator yaitu monokromator prisma Bunsen dan monokromator grating Czerney-Turney. Detektor Dikenal 2 macam detektor, yaitu detektor foton dan detektor panas. Detektor foton termasuk (1) sel photovoltaic, (2) phototube, (3) photomultiplier tube, (4) detektor semi konduktor, dan (5) detektor diode silikon. Detektor panas biasa dipakai untuk mengukur radiasi infra merah, termasuk thermocouple dan bolometer.
  • 26. Rekorder Signal listrik dari detektor bisanya diperkuat dengan amplifier kemudian direkam sebagai spektrum yang berbentuk puncak-puncak. Plot antara panjang gelombang dan absorban akan dihasilkan spektrum.
  • 27. SPEKTROSKOPI ATOM Teknik spektroskopi atom didasarkan pada absorpsi , emisi atau fluoresensi dari radiasi elektromagnetik oleh partikel-partikel atom. Ketiga teknik analisis tersebut menghasilkan data spektrum atom pada daerah UV-Vis dan daerah sinar x. Untuk mendapatkan spektrum UV-Vis, sampel perlu diatomisasi. Dalam hal ini molekul (sampel) diuraikan dan diubah menjadi partikel atom berbentuk gas. Spektrum absorpsi, emisi dan fluoresensi dari atom suatu unsur terdiri dari sejumlah garis dengan panjang gelombang tertentu yang merupakan sifat khas dari unsur.
  • 28.
    • Klasifikasi Spektroskopi Atom
    • Berdasarkan pada sifat radiasinya, spektroskopi atom dapat diklasifikasikan ke dalam
    • spektroskopi absorpsi atom,
    • spektroskopi emisi atom atau nyala atom, dan
    • spektroskopi fluoresensi atom.
  • 29. Tabel berikut menunjukkan berbagai metode analisis berdasarkan spektroskopi atom Sampel (dieksitasi dengan radiasi dari lampu) Sampel (dieksitasi dengan radiasi dari lampu) Sampel (dieksitasi dengan radiasi sinar x) Diaspirasikan ke dalam nyala Dievaporasi dan dinyalakan di atas permukaan panas Tidak diperlukan Fluoresensi atom (nyala) Fluoresensi atom (tanpa nyala) Fluoresensi sinar x Fluoresensi Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Dipanaskan dalam busur (arc) listrik Dieksitasi dalam percikan api (spark) tegangan tinggi Dipanaskan dalam plasma argon Diaspirasikan ke dalam nyala Tidak diperlukan, sampel ditembak dengan elektron Arc Spark Plasma argon Emisi atom atau emisi nyala Emisi sinar x Emisi Lampu katoda cekung Lampu katoda cekung Lampu sinar x Diaspirasikan ke dalam nyala Dievaporasi dan dinyalakan di atas permukaan panas Tidak diperlukan absorpsi atom (nyala) Absorpsi atom (tanpa nyala) Absorpsi sinar x Absorpsi Sumber Radiasi Metode Analisis Tipe Spektroskopi
  • 30. Gambar. Prinsip Spektroskopi Nyala: (a) Absoprsi Atom, (b) Emisi Atom dan (c) Fluoresensi Atom Sumber Radiasi Monokromator Detektor Radiasi Transmisi Sampel Monokromator Detektor Radiasi Emisi Sampel Sumber radiasi Monokromator Detektor Radiasi Fluoresensi Sampel 90 o
  • 31. Bila suatu sampel larutan garam anorganik diaspirasikan ke dalam nyala api maka dalam nyala api akan terbentuk suatu larutan berbentuk gas yang disebut plasma. Plasma ini berisi partikel-partikel atom. Jadi dalam nyala api terdapat sampel yang telah teratomisasi atau direduksi menjadi atom-atomnya.
  • 32. Spektroskopi Absorpsi Atom. Pada metode ini suatu sumber radiasi yang sesuai (lampu katoda cekung) dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Untuk membedakan antara radiasi yang berasal dari sumber radiasi dan radiasi dari nyala api, biasanya digunakan chopper yang dipasang sebelum radiasi dari sumber radiasi mencapai nyala api. Detektor disini akan menolak arus searah (DC) dari emisi nyala dan hanya mengukur arus bolak balik (signal absorpsi) dari sumber radiasi dan sampel. Konsentrasi unsur diukur berdasarkan perbedaan intensitas radiasi pada waktu ada atau tidaknya unsur yang diukur (sampel) di dalam nyala api.
  • 33. Spektroskopi Emisi Atom. Pada metode ini atom-atom unsur dalam nyala api akan tereksitasi. Pada waktu atom-atom kembali ke tingkat dasar akan memancarkan radiasi elektromagnetik yang disebut radiasi emisi dimana energi radiasi emisi ini sama dengan energi radiasi eksitasi. Jadi sumber radiasi disini berasal dari sampel. Intensitas radiasi emisi ini kemudian dideteksi oleh detektor setelah melalui monokromator. Dalam hal ini konsentrasi unsur sebanding dengan intensitas radiasi, artinya terdapat hubungan linear antara intensitas radiasi dengan konsentrasi unsur.
  • 34. Spektroskopi Fluoresensi Atom. Pada metode ini seperti pada spektroskopi absorpsi atom untuk membentuk partikel-partikel atom diperlukan nyala api. Energi radiasi yang diserap oleh partikel atom akan dipancarkan kembali ke segala arah sebagai radiasi fluoresensi dengan panjang gelombang yang karakteristik. Sumber radiasi ditempatkan tegak lurus terhadap nyala api sehingga hanya radiasi fluoresensi yang dideteksi oleh detektor setelah melalui monokromator. Intensitas radiasi fluoresensi ini berbanding lurus dengan konsentrasi unsur.
  • 35. KOMPONEN SPEKTROSKOPI Atomizer Piranti (device) untuk merubah materi menjadi atom-atom bebas. Karena umumnya atom-atom berada dalam keadaan berikatan pada suhu rendah, maka umumnya melibatkan suhu tinggi. Ada dua jenis atomizer : Atomizer untuk spektroskopi emisi : Terjadi perubahan dari materi menjadi atom bebas dalam keadaan excited state. Hukum Distribusi Boltzman :
  • 36. Ni = banyaknya atom dalam keadaan tereksitasi No = banyaknya atom dalam keadaan dasar Ei = energi excited state Eo = energi ground state gi & go = faktor statistik yang ditentukan oleh banyaknya tingkat energi yang mempunyai energi sama pada setiap tingkat energi Tujuan atomizer adalah untuk membuat Ni/No sebesar mungkin, agar dimungkinkan terjadinya atom pada excited state sebesar mungkin. Temperatur yang diperlukan untuk atomisasi dapat dihitung dengan persamaan Boltzman diatas.
  • 37. Beberapa type atomizer yang dapat dipakai :
        • Nyala Api
        • Tidak semua atom dapat diatomisasi dengan nyala api untuk keperluan spektroskopi emisi. Umumnya atomisasi nyala hanya dipakai untuk beberapa unsur dari golongan alkali, seperti Na, K, Ca, Mg dan Li. Dengan nyala api ini atom cenderung berada pada ground state.
  • 38. Daftar bahan bakar dan oksidan yang banyak dipakai 1725 2900 1577 2045 2677 2300 3060 2955 4500 Udara Oksigen Argon Udara Oksigen Udara Oksigen N 2 O Oksigen Propana Propana Hidrogen Hidrogen Hidrogen Asetilen Asetilen Asetilen Sianogen Suhu Maksimum ( o C) Oksidan BahanBakar
  • 39.
        • ARC dan SPARK
        • Terdiri dari elektrode
    Biasanya dipakai dalam Spectrograph V elektrode elektrode Tempat sampel V = Tegangan tinggi
  • 40.
        • Plasma (Inductively Coupled Plasma, ICP)
        • Sistem plasma yang dibuat dengan melibatkan energi dari microwave
    Ar Ar* Ar* + M M* + Ar M* M + h  (emisai dari M) Jadi plasma tersebut terdiri dari sistem campuran atom ground state, atom excited state dan ion. Argon Sampel M Kumparan/koil yang memancarkan energi pada daerah microwave
  • 41. Atomizer untuk spektroskopi absorbsi Tujuan : untuk membuat Ni/No sekecil mungkin, agar atom pada ground state jauh lebih besar (No >>> Ni) Makin rendah temperatur maka untuk memproduksi atom dalam gground state makin baik. Beberapa type atomizer yang dapat dipakai : Nyala Digunakan secara luas. Arc dan Spark tidak dapat digunkan karena suhunya terlalu tinggi.
  • 42. Elektrotermal Temperatur yang dihasilkan dapat diatur, sehingga dapat disesuaikan dengan atom yang akan dianalisis. Sering juga dipakai tabung kwarsa. Dari alasan praktis, atomisasi nyala lebih banyak dipakai (mudah dibuat dan dioperasikan). V Batang karbon Temp : kamar – 3500 o C
  • 43.
      • Sumber Radiasi
    Spektroskopi emisi Atomizer berfungsi ganda, selain untuk atomisasi unsur juga berfungsi sebagai sumber radiasi. Spektroskopi absorbsi Diperlukan sumber radiasi. Ada dua macam sumber radiasi, yaitu :
        • Sumber radiasi kontinu : yaitu sumber radiasi yang memancarkan radiasi pada berbagai panjang gelombang. Contoh : Lampu deuteurium (D2) untuk UV, lampu wolfram (W) untuk visible.
  • 44.
        • Sumber radiasi diskontinu : yaitu sumber radiasi yang memancarkan radiasi secara diskontinu pada panjang gelombang tertentu. Contoh : Lampu Katoda Cekung (Hollow Cathode Lamp), Electrodless Discharges Lamp.
    Jadi HCL itu juga memancarkan radiasi pada berbagai panjang gelombang, tidak satu panjang gelombang. I  kontinu I  diskontinu
  • 45. Bagaimana jika dalam spektroskopi absorbsi dipakai sumber radiasi kontinu ? Sumber radiasi kontinu m = Lebar celah monokromator Sebelum absorbsi = I o Pola absorbsi radiasi oleh atom (merupakansuatu garis) Sesudah absorbsi = I o Terlihat bahwa I  Io Karena absorbsi atom relatif dapat diabaikan terhadap Io Jadi (Io – I) tidak akan terukur. Oleh karena itu sumber radiasi kontinu tidak dapat dipakai dalam spektroskopi atom. m  o   
  • 46. Bagaimana jika dalam spektroskopi absorbsi dipakai sumber radiasi diskontinu ? I o Pola absorbsi radiasi I Io > I dan (Io – I) terukur, sehingga sumber radiasi diskontinu dapat dipakai pada spektroskopi absorbsi. m  o   
  • 47.
      • Monokromator
    Ada perbedaan nyata antara AES/AAS dengan spektroskopi molekul, yaitu pada letak monokromatornya. Pada spektroskopi molekul , sumer radiasi dilewatkan melalui monokromator baru kemudian melewati sampel, sedang pada AES/AAS, sumber radiasi melewati sampel baru kemudian masuk ke monokromator. Peranan monokromator dalam spektroskopi atom adalah untuk mengisolasi garis spektra dari garsi-garis spektra yang lain, tidak untuk membuat sinar polikromatis menjadi monokromatis. Oleh karena itu monokromator dalam spektroskopi atom lebih sederhana daripada dalam spektroskopi molekul yang menggunakan kombinasi prisma, grating dan cermin atau lensa. Bahkan ada yang hanya memakai filter saja (untuk beberapa spektrometer).
  • 48. SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOM Teknik analisis spektroskopi absorpsi atom, emisi atom dan fluoresensi atom mempunyai dasar yang sama yaitu absorpsi, emisi atau fluoresensi radiasi elektromagnetik oleh partikel-partikel atom pada daerah UV-Vis. Dalam spektroskopi absorpsi atom yang diukur adalah radiasi yang diserap oleh atom-atom yang tidak tereksitasi, sedangkan dalam spektroskopi emisi atom yang diukur adalah radiasi yang dipancarkan dengan panjang gelombang tertentu oleh atom-atom yang tereksitasi. Pemakaian teknik spektroskopi absorpsi atom jauh lebih luas dibandingkan dengan kedua teknik lainnya, yaitu spektroskopi ifluoresensi atom dan emisi atom. Dewasa ini teknik spektrokopi absorpsi atom adalah terbaik dan paling sesuai dalam analisis dari unsur-unsur secara rutin dimana waktu yang diperlukan cepat dan mudah.
  • 49. Teknik spektroskopi yang didasarkan pada absorpsi atom adalah paling spesifik karena garis spektrum absorpsi atom sangat sempit dan juga karena energi transisi elektron sangat karakteristik untuk setiap unsur. Pada spektroskopi absorpsi molekul tidak dijumpai adanya masalah garis spektrum yang sempit. Hukum Lambert-Beer hanya dapat diterapkan untuk radiasi monokromatik yaitu hubungan linier antara absorbansi dan konsentrasi jika lebar pita (bandwidth) dari sumber radiasi lebih sempit dari lebar puncak absorpsi.
  • 50. SENSITIVITAS DAN LIMIT DETEKSI Dalam spektroskopi absorpsi atom terdapat dua istilah yang perlu diperhatikan yaitu sensitivitas dan limit deteksi. Jika suhu yang digunakan terlalu tinggi maka sensitivitasnya menurun karena atom-atom akan terionisasi lebih lanjut. Ionisasi lebih lanjut ini pada suhu tinggi dapat diatasi dengan penambahan senyawa yang lebih mudah terionisasi (senyawa golongan alkali) dalam sampel. Sensitivitas ditentukan sebagai konsentrasi dari suatu unsur dalam ng/mL atau ppm yang menghasilkan signal transmitansi sebesar 0,99 atau signal absorbansi sebesar 0,0044 sedangkan limit deteksi ditentukan sebagai konsentrasi terendah dari suatu yang menghasilkan signal sama dengan dua kali standar deviasi signal background atau dua kali ari baseline noise.Baik sensitivitas maupun limit deteksi nilainya bervariasi dankeduanya tergantung pada suhu nyala, tipe instrumen, dan metode analisis.
  • 51. PEMILIHAN NYALA Dalam analisis spektroskopi absorpsi atom, jenis nyala yang sering digunakan adalah udara-asetilena, N2O-asetilena, udara-hidrogen dan argon-hidrogen. Pemilihan nyala yang sesuai terutama didasarkan pada sifat-sifat unsur. Dari keempat jenis nyala selain berbeda dalam suhu nyala juga berbeda dalam daya pereduksi dan transmitansnya.
  • 52. LAMPU KATODA CEKUNG Sumber radiasi yang paling banyak digunaakan untuk pengukuran secara spektroskopi absorpsi atom adalah lampu katoda cekung (hollow cathode lamp/HCL). HCL terdiri dari anoda tungsten (bermuatan positif) dan katoda silindris (bermuatan negatif) dimana kedua elektroda tersebut bberada di dalam sebuah tabung gelas yang diisi dengan gas neon (Ne) atau argon (Ar) dengan tekanan 1-5 torr. Umumnya ga syang digunakan adalah argon karena massanya lebih besar untuk memungkinkan terjadinya sputtering dan potensial eksitasinya lebih besar untuk memungkinkan terjadinya garis resonansi.
  • 53. Katoda tersebut dari logam atau dilapisi logam dari unsur yang dianalisis. Umumnya HCL dibuat hanya untuk analisis satu unsur saja. Akan tetapi saat ini terdapat katoda yang terbuat dari campuran beberapa logam sehingga sebuah HCL dapat digunakan untuk analisis lebih dari satu unsur. Anoda Kanoda Silica Window
  • 54. Prinsip Kerja Lampu Katoda Cekung Karena pengaruh tegangan yang tinggi antar elektroda (katoda dan anoda) maka akan terjadi eksitasi gas pengisi (ada juga yang terionisassi). Ar Ar Ar* serta ada juga yang terionisasi Ar+ + 1e   Ion Ar+ akan mempunyai energi kinetik yangg tinggi sehingga sebagian dari Ar+ akan menuju katoda dengan energi kinetik yang besar yang berakibat lepasnya atom-atom logam pada permukaan katoda di dalam rongga. Pada proses ini dihasilkan suatu kabut atom yang disebut sputtering . Sebagian dari kabut atom berada dalam keadaan tereksitasi dan memancarkan radiasi emisi pada waktu atom-atom logam kembali ke permukaan katoda (keadaan dasar). M*  M + h 
  • 55. Interferensi Dalam teknik analisis dengan spektroskopi absorpsi atom dijumpai dua jenis interferensi yaitu, interfrensi spektra dan interferensi kimia. Interferensi spektra terjadi bila spektra absorpsi bahan pengganggu bertumpang tindih (overlap) atau terletak dekat sekali dengan spektra analat yang tidak mungkin dipisahkan dengan monokromator. Interferensi kimia disebab-kan dari terbentuknya berbagai proses kimia. Interferensi Spektra Dalam Spektrokopi absorpsi atom sangat jarang terjadi interferensi yang disebabkan tumpang tindihnya garis emisi spektra karena garis emisi dari HCL sangat sempit. Interferensi spektra akan terjadi jika selisih dua garis emisi kurang dari 0,1 A. Misal V pada 3082,11 A dengan Al pada 3082,15 A.
  • 56. Interferensi ini dapat diatas dengan menggunakan panjang gelombang yang lain seperti 3092,7 A untuk Al atau dengan menghilangkan V terlebih dahulu. Interferensi spektra juga dihasilkan oleh adanya produk pembakaran yang mempunyai spektra absorpsi lebar atau produk yang radiasi terpencar.
    • Interferensi Kimia
    • Interferensi kimia lebih umum terjadi daripada interferensi spektra.
    • Proses yang menyebabkan interferensi kimia adalah
    • pembentukan senyawa dengan volatilitas rendah,
    • kesetimbangan disosiasi, dan
    • ionisasi dalam nyala.
  • 57. Pembentukan senyawa dengan volatilitas rendah Kemungkinan terjadinya interferensi yang paling umum adalah disebabkan oleh terbentuknya senyawa (dari anion dan analat) dengan volatilitas rendah sehingga laju atomisasi menjadi berkurang. Berkurangnya laju atomisasi menyebabkan hasil yang diperoleh menjadi rendah. Sebagai contoh : penurunan absorbanssi dalam analisis Ca karena kenaikan konsentrasi sulfat atau pospat. Penurunan absorbansi ini sekitar 30-50% sampai rasio anion (sulfat/pospat) terhadap Ca 1 : 2. Interferensi karena kationadalah Al dalam analisis Mg, karena terbentuknya Al/Mg oksida yang stabil terhadap panas yang mengakibatkan hasil analisis Mg menjadi rendah.
  • 58. Interferensi ini dapat diatasi dengan menggunakan nyala dengan suhu yang lebih tinggi. Cara lain dengan penambahan releasing agent yaitu suatu kation yang mudah bereaksi dengan interferen sehingga dapat mencegah interaksi dengan analat. Contoh : penambahan ion Sr atau La akan memperkecil interferensi pospat dalam analisis Ca, juga ion Sr atau La sebagai releasing agent pada analisis Mg dengan adanya Al. Penambahan protective agent yaitu suatu pereaksi yang dapat mencegah pembentukan senyawa stabil tapi volatil seperti EDTA, APDC dan 8-hidroquinolin. Dengan penambahan EDTA, maka interferensi Al, Si, pospat dan sulfat dalam analisis Ca dapat dikurangi.
  • 59. Kesetimbangan Disosiasi Dalam nyala, reaksi disosiasi menyebabkan senyawa logam diubah menjadi unsur-unsurnya berbentuk gas. Reaksi ini dalam keadaan setimbang : MO ⇄ M + O M(OH) 2 ⇄ M + 2 OH atau lebih umum MA ⇄ M + A Reaksi disosiasi oksida dan hidroksida logam sangat mempengaruhi spektra absorpsi dan emisi. Oksida logam dan hidroksida logam dari logam alkali lebih mudah terdisosiasi sehingga intensitas garis spektra tinggi (absorbansi tinggi) sekalipun pada suhu yang relatif rendah.
  • 60. Ionisasi Dalam Nyala Ionisasi atom dalam nyala dengan udara sebagai oksidan dapat diabaikan. Akan tetapi jika menggunakan oksigen atau N 2 O sebagai oksidan maka kemungkinan terjadi ionisasi sangat besar. Apabila banyak atom yang terionisasi dalam nyala maka absorbansi yang teramati akan berkurang. Untuk mengatasi interferensi ionisasi dapat dilakukan dengan menggunakan suhu nyala yang lebih rendah serta penambahan logam alkali dengan potensial ionisasi yang rendah.
  • 61. TEKNIK ANALISIS Salah satu keuntungan analisis dengan spektroskopi absorpsi atom adalah tidak perlu dilakukan pemisahan unsur yang atu dari lainnya, artinya larutan sampel dapat langsung dianalisis kandungan unsurnya. Teknik analisis yang banyak digunakan adalah metode kurva kalibrasi dan metode adisi standar. Metode Kurva Kalibrasi Dengan membuat sederetan larutan standar dengan konsentrasi yang telah diketahui secara pasti diukur absorbansinya, kemudian dibuat kurva antara absorbansi versus konsentrasi yang akan diperoleh garis linier. Konsentrasi sampel dapat dihitung dengan cara mengeplotkan absorbansi yang terukur dalam kurva.
  • 62. Menurut hukum Beer absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasi, namun demikian pada kenyataannya penyim-pangan sering terjadi. Untuk menghindarkan hal ini maka kurva kalibrasi harus dibuat setiap kali analisis. A b s o r b a n s i Konsentrasi standar
  • 63. Metode Adisi Standar Dalam teknik ini larutan sampel dengan volume yang sama dimasukkan ke dalam masing-masing labu takar, kemudian ditambah larutan standar dengan konsentrasi yang berbeda. Absorbansi dari masing-masing labu takar diukur setelah diencerkan sampai volume tertentu (tanda tera). Kemudian dibuat kurva hubungan antara absorbansi total dengan konsentrasi standar. Diperoleh hubungan : AX = k CX AT = k (CS + CX) dimana CX = konsentrasi unsur dalam larutan sampel CS = konsentrasi unsur dalam larutan standar yang ditambahkan AX = absorbansi larutan sampel AT = absorbansi larutan sampel dan standar
  • 64. Kombinasi dari dua persamaan diperoleh : atau Konsentrasi unsur dalam larutan sampel dapat dihitung dengan cara ekstrapolasi sampai AT = 0, sehingga : C X = - C S
  • 65. A b s o r b a n s i Konsentrasi standar