makalah SSA

SPEKTROFOTOMETER SERAPAN ATOM

Dosen Pembimbing :

Jujuk Anton Cahyono, S.si, M.Sc

 

                                                                                                         

Oleh:

Septiyani Aris

Shopia Husna

Siti Zakiah

Syarifah Norhasanah

Tri Agustina

Wahyu Indah Trimurni

Wardatul Jennah

Yuli Susanti

POLITEKNIK KESEHATAN KEMENKES BANJARMASIN

JURUSAN ANALIS KESEHATAN

TAHUN AJARAN 2011/2012

DAFTAR ISI
                                                                                                                                                                                                                                                                  Hal

DAFTAR ISI................................................................................................................ ii

KATA PENGANTAR................................................................................................ iii

DAFTAR GAMBAR.................................................................................................. iv

BAB I   : PENDAHULUAN....................................................................................... 1

A.       Latar Belakang...................................................................................... 2

B.       Rumusan Masalah................................................................................. 2

C.       Manfaat Penulisan................................................................................. 2

BAB II : PEMBAHASAN.......................................................................................... 3

A.       Pengertian Spektrofotometer Serapan Atom ................................ ....... 3

B.       Prinsip Kerja Alat...........................................................................      11

C.       Cara Kalibrasi Alat........................................................................ ..... 14

D.       Bagian-bagian Pada SSA.................................................................... 22

E.        Cara Kerja Spektofotometer Serapan Atom....................................... 26

F.        Metode Analisis.................................................................................. 28

G.       Keuntungan dan Kelemahan Alat………………………………....... 29

H.       Gangguan dan Cara Penanganan Alat…………………………........ 30

I.          Analisis Kuantitatif……………………………………………….........        31

J.          Contoh Pemeriksaan Menggunakan Alat………………………........ 32

BAB II : PENUTUP ..............................................................................................     35

A.   Kesimpulan .....................................................................................      35                         

B.   Saran ...............................................................................................      35

DAFTAR PUSTAKA           

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini berdampak pada makin meningkatnya pengetahuan serta kemampuan manusia. Betapa tidak setiap manusia lebih dituntut dam diarahkan kearah ilmu pengetahuan di segala bidang. Tidak ketinggalan pula ilmu kimia yang identik dengan ilmu mikropun tidak luput dari sorotan perkembangan iptek. Belakangan ini telah lahir ilmu pengetahuan dan teknologi yang mempermudah dalam analisis kimia. Salah satu dari bentuk kemajuan ini adalah alat yang disebut dengan Spektrofotometri Serapan Atom (SSA).

Para ahli kimia sudah lama menggunakan warna sebagai suatu pembantu dalam mengidentifikasi zat kimia. Dimana, serapan atom telah dikenal bertahun-tahun yang lalu. Dewasa ini penggunaan istilah spektrofotometri menyiratkan pengukuran jauhnya penyerapan energi cahaya oleh suatu sistem kimia itu sebagai fungsi dari panjang gelombang tertentu. Perpanjangan spektrofotometri serapan atom ke unsur-unsur lain semula merupakan akibat perkembangan spektroskopi pancaran nyala. Bila disinari dengan benar, kadang-kadang dapat terlihat tetes-tetes sampel yang belum menguap dari puncak nyala, dan gas-gas itu terencerkan oleh udara yang menyerobot masuk sebagai akibat tekanan rendah yang diciptakan oleh kecepatan tinggi, lagi pula sistem optis itu tidak memeriksa seluruh nyala, melainkan hanya mengurusi suatu daerah dengan jarak tertentu di atas titik puncak pembakar.

Selain dengan metode serapan atom unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat juga dianalisis dengan fotometri nyala, tetapi untuk unsur-unsur dengan energi eksitasi tinggi hanya dapat dilakukan dengan spektrometri serapan atom. Untuk analisis dengan garis spectrum resonansi antara 400-800 nm, fotometri nyala sangat berguna, sedangkan antara 200-300 nm, metode AAS lebih baik dari fotometri nyala. Untuk analisis kualitatif, metode fotometri nyala lebih disukai dari AAS, karena AAS memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode). Kemonokromatisan dalam AAS merupakan syarat utama. Suatu perubahan temperature nyala akan mengganggu proses eksitasi sehingga analisis dari fotometri nyala berfilter. Dapat dikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS merupakan komplementer satu sama lainnya.

B.  Rumusan Masalah

Dari latar belakang diatas, penulis dapat merumuskan masalah sebagai berikut:

-          Bagaimanakah teori dasar serta prinsip kerja Spektrometri Serapan Atom (SSA)?

-          Bagaimanakah penggunaan / penerapan Spektrometri Serapan Atom (SSA) dalam proses analisis kimia?

-          Apa sajakah gangguan-gangguan yang biasa terjadi pada Spektrometri Serapan Atom (SSA)

C. Manfaat Penulisan

Adapun manfaat yang diharapkan dari penulisan makalah ini selain memenuhi tugas dari Dosen Mata Kuliah, juga bertujuan untuk memberi masukan ilmu pengetahuan bagi semua khalayak pada umumnya dan khususnya bagi penulis pribadi sehingga kedepannya dapat lebih mengetahui bagaimana metode maupun prinsip kerja dari Spektrometri Serapan Atom (SSA).

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Spektrometri Serapan Atom (SSA)

Sejarah singkat tentang serapan atom pertama kali diamati oleh Frounhofer, yang pada saat itu menelaah garis-garis hitam pada spectrum matahari. Sedangkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh di tahun 1995. Sebelumnya ahli kimia banyak tergantung pada cara-cara spektrofotometrik atau metode spektrografik. Beberapa cara ini dianggap sulit dan memakan banyak waktu, kemudian kedua metode tersebut segera diagantikan dengan Spektrometri Serapan Atom (SSA).

Spektrometri Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metalloid yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Skooget al., 2000). Metode ini sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah. Teknik ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Memang selain dengan metode serapan atom, unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat juga dianalisis dengan fotometri nyala, akan tetapi fotometri nyala tidak cocok untuk unsur-unsur dengan energy eksitasi tinggi. Fotometri nyala memiliki range ukur optimum pada panjang gelombang 400-800 nm, sedangkan AAS memiliki range ukur optimum pada panjang gelombang 200-300 nm (Skoog et al., 2000).Untuk analisis kualitatif, metode fotometri nyala lebih disukai dari AAS, karena AAS memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode). Kemonokromatisan dalam AAS merupakan syarat utama. Suatu perubahan temperature nyala akan mengganggu proses eksitasi sehingga analisis dari fotometri nyala berfilter. Dapat dikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS merupakan komplementer satu sama lainnya.

Absorpsi atom dan spektra emisi memiliki pita yang sangat sempit di bandingkan spektrometri molekuler. Emisi atom adalah proses di mana atom yang tereksitasi kehilangan energi yang disebabkan oleh radiasi cahaya. Misalnya, garam-garam logam akan memberikan warna di dalam nyala ketika energi dari nyala tersebut mengeksitasi atom yang kemudian memancarkan spektrum yang spesifik. Sedangkan absorpsi atom merupakan proses di mana atom dalam keadaan energy rendah menyerap radiasi dan kemudian tereksitasi. Energi yang diabsorpsi oleh atom disebabkan oleh adanya interaksi antara satu elektron dalam atom dan vektor listrik dari radiasi elektromagnetik.

Ketika menyerap radiasi, elektron mengalami transisi dari suatu keadaan energi tertentu ke keadaan energi lainnya. Misalnya dari orbital 2s ke orbital 2p. Pada kondisi ini, atom-atom di katakan berada dalam keadaan tereksitasi (pada tingkat energi tinggi) dan dapat kembali pada keadaan dasar (energi terendah) dengan melepaskan foton pada energy yang sama. Atom dapat mengadsorpsi atau melepas energi sebagai foton hanya jika energy foton (hν) tepat sama dengan perbedaan energi antara keadaan tereksitasi (E) dan keadaan dasar (G) seperti Gambar di bawah ini:

Gambar.1. Diagram absorpsi dan emisi atom

Absorpsi dan emisi dapat terjadi secara bertahap maupun secara langsung melalui lompatan tingkatan energi yang besar. Misalnya, absorpsi dapat terjadi secara bertahap dari G 􀃆 E1 􀃆 E2 , tetapi dapat terjadi juga tanpa melalui tahapan tersebut G 􀃆 E2. Panjang gelombang yang diserap oleh atom dalam keadaan dasar akan sama dengan panjang gelombang yang diemisikan oleh atom dalam keadaan tereksitasi, apabila energi transisi kedua keadaan tersebut adalah sama tetapi dalam arah yang yang berlawanan. Lebar pita spektra yang diabsorpsi atau diemisikan akan sangat sempit jika masing-masing atom yang mengabsorpsi atau memancarkan radiasi mempunyai energi transisi yang sama.

Lebar Pita Spektra Atom

Berdasarkan hukum ketidakpastian Heisenberg, lebar pita alami spektra atom berkisar 10-4 – 10-5 nm. Akan tetapi, terdapat beberapa proses yang dapat menyebabkan pelebaran pita hingga 0.001 nm yang akan dijelaskan lebih lanjut dalam efek Doppler. . Efek Doppler Jika tubuh memancarkan suatu bentuk gelombang menuju seorang pengamat, maka pengamat akan mendeteksi panjang gelompang seolah lebih pendek dari yang diemisikan tersebut. Jika tubuh bergerak menjauh dari pengamat, maka panjang gelombang seolah menjadi lebih panjang. Fenomena ini disebut efek Doppler dan dapat menyebabkan pelebaran pita karena adanya pergerakan termal (panas). Hal yang sama juga terjadi pada atom, dimana dalam suatu kumpulan atom, beberapa atom akan bergerak maju dan sebagian lagi menjauh dari detektor ketika emisi terjadi, sehingga daerah panjang gelombang yang diamati menjadi lebih besar.

Efek ini akan semakin besar pada temperatur tinggi karena pergerakan atom akan semakin meningkat yang menyebabkan terjadinya pelebaran pita absorpsi. Pelebaran tekanan (Pressure Broadening) Jika suatu atom yang mengabsorpsi atau memancarkan radiasi bertumbukan dengan atom lain, tumbukan tersebut akan mempengaruhi panjang gelombang foton yang diradiasikan karena terjadi perubahan tingkat energi dalam yang menyebabkan perbedaan keadaan transisi. Tumbukan yang terjadi antara suatu atom yang mengabsorpsi atau memancarkan radiasi dengan atom gas lain disebut dengan pelebaran Lorentz (Lorentz Broadening). Jika atom-atom yang mengabsorpsi dan memancarkan radiasi juga terlibat tumbukan, maka disebut pelebaran Holzmark (Holzmark Broadening). Dalam semua hal, semakin tinggi temperatur, maka tumbukan akan semakin sering terjadi sehingga terjadi pelebaran pita yang disebut dengan pelebaran tekanan (Pressure Broadening).

Spektrometer Serapan Atom

Secara umum, komponen-komponen spektrometer serapan atom (SSA) adalah sama dengan spektrometer UV/Vis. Keduanya mempunyai komponen yang terdiri dari sumber cahaya, tempat sample, monokromator, dan detektor. Analisa sample di lakukan melalui pengukuran absorbansi sebagai fungsi konsentrasi standard dan menggunakan hukum Beer untuk menentukan konsentrasi sample yang tidak diketahui. Walaupun komponen-komponenya sama, akan tetapi sumber cahaya dan tempat sampel yang digunakan pada SSA memiliki karakteristik yang sangat berbeda dari yang digunakan dalam spektrometri molekul (misal: UV/Vis).

Sumber Cahaya

Karena lebar pita pada absorpsi atom sekitar 0.001 nm, maka tidak mungkin untuk menggunakan sumber cahaya kontinyu seperti pada spektrometri molekuler dengan dua alasan utama sebagai berikut:

(a)    Pita-pita absorpsi yang dihasilkan oleh atom-atom jauh lebih sempit dari pita-pita yang dihasilkan oleh spektrometri molekul. Jika sumber cahaya kontinyu digunakan, maka pita radiasi yang di berikan oleh monokromator jauh lebih lebar dari pada pita absorpsi, sehingga banyak radiasi yang tidak mempunyai kesempatan untuk diabsorpsi yang mengakibatkan sensitifitas atau kepekaan SSA menjadi jelek.

(b)   Karena banyak radiasi dari sumber cahaya yang tidak terabsorpi oleh atom, maka sumber cahaya kontinyu yang sangat kuat diperlukan untuk menghasilkan energi yang besar di dalam daerah panjang gelombang yang sangat sempit atau perlu menggunakan detektor yang jauh lebih sensitif dibandingkan detektor fotomultiplier biasa, akan tetapi di dalam prakteknya hal ini tidak efektif sehingga tidak dilakukan.

Secara umum, hukum Beer tidak akan dipenuhi kecuali jika pita emisi lebih sempit dari pita absorpsi. Hal ini berarti bahwa semua panjang gelombang yang dipakai untuk mendeteksi sampel harus mampu diserap oleh sampel tersebut. Gambar.2 menunjukkan perbandingan pita absorpsi atom dan pita spektrum sumber cahaya kontinyu yang dihasilkan oleh monokromator. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa sebagian besar radiasi tidak dapat diabsorpsi karena panjang gelombangnya tidak berada pada daerah pita absorpsi atom yang sangat sempit dan dapat dikatakan bahwa sangat banyak cahaya yang tidak digunakan atau menyimpang.

Gambar. 2. perbandingan pita absorpsi atom dan pita spektrum sumber cahaya

kontinyu yang dihasilkan oleh monokromator

Masalah ini dapat diatasi oleh Alan Walsh pada tahun 1953, dengan menggunakan sumber cahaya tunggal (line source) sebagai pengganti sumber cahaya kontinyu. Sebagian besar sumber cahaya tunggal yang digunakan berasal dari lampu katode berongga (hollow chatode lamp) yang memancarkan spektrum emisi atom dari elemen tertentu, misalnya lampu katode berongga Zn digunakan untuk menganalis Zn. Gambar 3a dan 3b menunjukkan cahaya tunggal mengatasi masalah yang telah diuraikan di atas.

Gambar. 3. Pengaruh sumber cahaya tunggul terhadap pita absorpsi

            Spektrum Zn diamati pada panjang gelombang 213,4 nm sebelum dan sesudah transmisi melalui monokromator konvensional. Walaupun lebar pita dari monokromator tidak lebih kecil dari sebelum transmisi, akan tetapi sampel yang diukur berada dalam daerah panjang gelombang yang diinginkan. Dengan memilih lampu yang mengandung analit yang diukur, maka kita dapat mengetahui bahwa panjang gelombang yang digunakan sama dengan dengan pita absorpsi analit yang diukur. Ini berarti bahwa semua radiasi yang dipancarkan oleh sumber cahaya dapat diabsorpsi sampel dan hukum Beer dapat di gunakan. Dengan menggunakan sumber cahaya tunggal, monokromator konvensional dapat dipakai untuk mengisolasi satu pita spektra saja yang biasanya disebut dengan pita resonansi. Pita resonansi ini menunjukkan transisi atom dari keadaan dasar ke keadaan transisi pertama, yang biasanya sangat sensitif untuk mendeteksi logam yang diukur (Adam Wiryawan., dkk, 2007)

Lampu Katode Berongga (Hollow Cathode Lamp)

Bentuk lampu katode dapat dilihat pada gambar. 4.

Ciri utama lampu ini adalah mempunyai katode silindris berongga yang dibuat dari logam tertentu. Katode and anode tungsten diletakkan dalam pelindung gelas tertutup yang mengandung gas inert (Ne atau Ar) dengan tekanan 1-5 torr. Lampu ini mempunyai potensial 500 V, sedangkan arus berkisar antara 2 – 20 mA.

Gambar. 4. Lampu Katode

            Adapun gas pengisi terionisasi pada anode, dan ion-ion yang dihasilkan dipercepat menuju katode dimana bombardemen ion-ion ini menyebabkan atom-atom logam menjadi terlepas ke permukaan dan terbentuk awan/populasi atom. Proses ini disebut dengan percikan atom (sputtering). Lebih jauh lagi, tumbukan ini menyebabkan beberapa atom tereksitasi dan kemudian kembali pada keadaan dasar dengan memancarkan spektrum atom yang spesifik. Spektrum gas pengisi (dan komponen lain yang terdapat dalam katode) juga dipancarkan. Jendela atau tempat dimana radiasi keluar dari lampu biasanya dibuat dari silika sehingga dapat menggunakan panjang gelombang di bawah 350 nm.

Nyala

Fungsi nyala adalah untuk memproduksi atom-atom yang dapat mengabsorpsi radiasi yang di pancarkan oleh lampu katode tabung. Pada umumnya, peralatan yang di gunakan untuk mengalirkan sample menuju nyala adalah nebulizer pneumatic yang di hubungkan dengan pembakar (burner). Diagram nebulizer dapat di lihat pada Gambar. 5. Sebelum menuju nyala, sample mengalir melalui pipa kapiler dan dinebulisasi oleh aliran gas pengoksidasi sehingga menghasilkan aerosol. Kemudian, aerosol yang terbentuk bercampur dengan bahan bakar menuju ke burner. Sample yang menuju burner hanya berkisar 5-10% sedangkan sisanya (90-95%) menuju tempat pembuangan (drain). Pipa pembuangan selalu berbentuk ”U” untuk menghindari gas keluar yang dapat menyebabkan ledakan serius. Sample yang berada pada nyala kemudian diatomisasi, dan cahaya dari lampu katode tabung dilewatkan melalui nyala. Sample yang berada pada nyala akan menyerap cahaya tersebut.

Gambar. 5  Nebuliser pada spektrometer serapan atom (SSA)

Jenis-jenis nyala

Ada 3 jenis nyala dalam spektrometri serapan atom yaitu:

(a)    Udara – Propana

Jenis nyala ini relatif lebih dingin (1800^oC) dibandingkan jenis nyala lainnya. Nyala ini akan menghasilkan sensitifitas yang baik jika elemen yang akan diukur mudah terionisasi seperti Na, K, Cu.

(b)   Udara – Asetilen

Jenis nyala ini adalah yang paling umum dipakai dalam AAS. Nyala ini menghasilkan temperatur sekitar 2300^oC yang dapat mengatomisasi hamper semua elemen. Oksida-oksida yang stabil seperti Ca, Mo juga dapat analisa menggunakan jenis nyala ini dengan memvariasi rasio jumlah bahan bakar terhadap gas pengoksidasi.

(c)    Nitrous oksida – Asetilen

Jenis nyala ini paling panas (3000^oC), dan sangat baik digunakan untuk menganalisa sampel yang banyak mengandung logam-logam oksida seperti Al, Si. Ti, W.

Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan Natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada gelombang ini mempunyai cukup energiuntukmengubah tingkat energy elektronik suatu atom. Dengan absorpsi energy, berarti memperoleh lebih banyak energy, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Tingkat-tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. Misalnya unsur Na dengan noor atom 11 mempunyai konfigurasi electron 1s¹ 2s² 2p⁶ 3s¹, tingkat dasar untuk electron valensi 3s, artinya tidak memiliki kelebihan energy. Elektronini dapat tereksitasi ketingkat 3p dengan energy 2,2 eV ataupun ketingkat 4p dengan energy 3,6 eV, masing-masing sesuai dengan panjang gelombang sebesar 589 nm dan 330 nm. Kita dapat memilih diantara panjang gelombang ini yang menghasilkan garis spectrum yang tajam dan dengan intensitas maksimum, yangdikenal dengan garis resonansi. Garis-garis lain yang bukan garis resonansi dapat berupa pita-pita lebar ataupun garis tidak berasal dari eksitasi tingkat dasar yang disebabkan proses atomisasinya.

Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan pada suatu sel yang mengandung atom-atom bebas yang bersangkutan maka sebagian cahaya tersebut akan diserap dan intensitas penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknya atom bebas logam yang berada pada sel. Hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi diturunkan dari:

Hukum Lambert: bila suatu sumber sinar monkromatik melewati medium transparan, maka intensitas sinar yang diteruskan berkurang dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorbsi.

Hukum Beer: Intensitas sinar yang diteruskan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesi yang menyerap sinar tersebut.

Dari kedua hukum tersebut diperoleh suatu persamaan intensitas cahaya:

It = I0e -abc

A= -log [It / I0] = Ebc                                                               

Dimana:         I0 = intensitas sumber sinar

It= intensitas sinar yang diteruskan

E= absortivitas molar

b = panjang medium

c = konsentrasi atom-atom yang menyerap sinar

A = absorbans

Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi atom (Day & Underwood, 1989).

B.  Prinsip Kerja Spektrometri Serapan Atom (SSA)

Telah dijelaskansebelumnya bahwa metode AAS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya Spektrometri Serapan Atom (SSA) meliputi absorpsi sinar oleh atom-atom netral unsur logam yang masih berada dalam keadaan dasarnya (Ground state). Sinar yang diserap biasanya ialah sinar ultra violet dan sinar tampak. Prinsip Spektrometri Serapan Atom (SSA) pada dasarnya sama seperti absorpsi sinar oleh molekul atau ion senyawa dalam larutan.

Hukum absorpsi sinar (Lambert-Beer) yang berlaku pada spektrofotometer absorpsi sinar ultra violet, sinar tampak maupun infra merah, juga berlaku pada Spektrometri Serapan Atom (SSA). Perbedaan analisis Spektrometri Serapan Atom (SSA) dengan spektrofotometri molekul adalah peralatan dan bentuk spectrum absorpsinya:

Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu:

1.      Unit atomisasi (atomisasi dengan nyala dan tanpa nyala)

2.      Sumber radiasi

3.      Sistem pengukur fotometri

Sistem Atomisasi dengan nyala

Setiap alat spektrometri atom akan mencakup dua komponen utama sistem introduksi sampeldan sumber (source) atomisasi. Untuk kebanyakan instrument sumber atomisasi ini adalah nyata dan sampel diintroduksikan dalam bentuk larutan. Sampel masuk ke nyala dalam bentuk aerosol. Aerosol biasanya dihasilkan oleh Nebulizer (pengabut) yang dihubungkan ke nyala oleh ruang penyemprot (chamber spray).

Ada banyak variasi nyala yang telah dipakai bertahun-tahun untuk spektrometri atom. Namun demikian yang saat ini menonjol dan diapakai secara luas untuk pengukuran analitik adalah udara asetilen dan nitrous oksida-asetilen. Dengan kedua jenis nyala ini, kondisi analisis yang sesuai untuk kebanyakan analit (unsur yang dianalisis) dapat sintetikan dengan menggunakan metode-metode emisi, absorbsi dan juga fluoresensi.

Nyala udara asetilen

Biasanya menjadi pilihan untuk analisis menggunakan AAS. Temperature nyalanya yang lebih rendah mendorong terbentuknya atom netral dan dengan nyala yang kaya bahan bakar pembentukan oksida dari banyak unsur dapat diminimalkan.

Nitrous oksida-asetilen

Dianjurkan dipakai untuk penentuan unsur-unsur yang mudah membentuk oksida dan sulit terurai. Hal ini disebabkan temperature nyala yang dihasilkan relatif tinggi. Unsur-unsur tersebut adalah: Al, B, Mo, Si, Ti, V dan W.

Sistem Atomisasi tanpa Nyala (dengan Elektrotermal/tungku)

Sistem nyala api ini lebih dikenal dengan nama GFAAS. GFAAS dapat mengatasi kelemahan dari sistem nyala seperti sensitivitas, jumlah sampel dan penyiapan sampel.

Ada tiga tahap atomisasi dengan metode ini yaitu:

1.      Tahap pengeringan atau penguapan larutan

2.      Tahap pengabutan atau penghilangan senyawa-senyawa organic

3.      Tahap atomisasi

Unsur-unsur yang dapat dianalisis dengan menggunakan GFAAS adalah sama dengan unsur-unsur yang dapat dianalisis dengan GFAAS tungsten: Hf, Nd, Ho, La, Lu Os, Br, Re, Sc, Ta, U, W, Y dan Zr. Hal ini disebabkan karena unsur tersebut dapat bereaksi dengan graphit.

Petunjuk praktis penggunaan GFAAS:

1.      Jangan menggunakan media klorida, lebih baik gunakan nitrat

2.      Sulfat dan fosfat bagus untuk pelarutsampel, biasanya setelah sampel ditempatkan dalam tungku.

3.      Gunakan cara adisi sehingga bila sampel ada interfensi dapat terjadi pada sampel dan standar.

4.      Untuk mengubah unsur metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energy panas. Temperatur harus benar-benar terkendali dengan sangat hati-hati agar proses atomisasinya sempurna. Ionisasi harus dihindarkan dan ionisasi ini dapat terjadi apabila temperatur terlampau tinggi. Bahan bakar dan oksidator dimasukkan dalam kamar pencamput kemudian dilewatkan melalui baffle menuju ke pembakar. Hanya tetesan kecil dapat melalui baffle. Tetapi kondisi ini jarang ditemukan, karena terkadang nyala tersedot balik ke dalam kamar pencampur sehingga menghasilkan ledakan. Untuk itu biasanya lebih disukai pembakar dengan lubang yang sempit dan aliran gas pembakar serta oksidator dikendalikan dengan seksama.

5.      Dengan gas asetilen dan oksidator udara bertekanan, temperature maksimum yang dapat tercapai adalah 1200^oC. untuk temperatur tinggi biasanya digunakan N:O: = 2:1 karena banyaknya interfensi dan efek nyala yang tersedot balik, nyala mulai kurang digunakan, sebagai gantinya digunakan proses atomisasi tanpa nyala, misalnya suatu perangkat pemanas listrik. Sampel sebanyak 1-2 ml diletakkan pada batang grafit yang porosnya horizontal atau pada logam tantalum yang berbentuk pipa. Pada tungku grafit temperatur dapat dikendalikan secara elektris. Biasanya temperatur dinaikkan secara bertahap, untuk menguapkan dan sekaligus mendisosiasi senyawa yang dianalisis.

Metode tanpa nyala lebih disukai dari metode nyala. Bila ditinjau dari sumber radiasi, metode tanpa nyala haruslah berasal dari sumber yang kontinu. Disamping itu sistem dengan penguraian optis yang sempurna diperlukan untuk memperoleh sumber sinar dengan garis absorpsi  yang semonokromatis mungkin. Seperangkat sumber yang dapat memberikan garis emisi yang tajam dari suatu unsur spesifik tertentu dikenal sebagai lampu pijar Hollow cathode. Lampu ini memiliki dua elektroda, satu diantaranya berbentuk silinder dan terbuat dari unsur yang sama dengan unsur yang dianalisis. Lampuini diisi dengan gas mulia bertekanan rendah, dengan pemberian tegangan pada arus tertentu, logam mulai memijar dan atom-atom logam katodanya akan teruapkan dengan pemercikkan. Atom akan tereksitasi kemudian mengemisikan radiasi pada panjang gelombang tertentu.

C.  Kalibrasi Alat

a.    Optimasi alat SSA

o  Tujuan : Mengoperasikan alat SSA secara optimal

o Alat :

Spektrofotometer Serapan Atom(Varian Terchtron, Philip atau Shimadzu, dll)

o Bahan yang digunakan adalah :

Larutan Cu2+ 30 ppm; Larutan Ca2+ 30 ppm ; larutan Fe3+60 ppm; Larutan H3PO4 400 ppm, Larutan EDTA 0.1 M

o Cara penggunaan :

1.      Sesuai dengan zat yang akan dianalisis dan letakkan pada alat (dalam hal ini pilihlah Hubungkan sumber arus dengan alat dan pilihlah %T, A atau E (emisi) sesuai dengan keperluan

2.      Pilihlah lampu lampu Cu)

3.      Aturlah arus lampu pada harga yang sesuai (tergantung pada lampunya)

4.      Cek apakah kedudukan lampu tepat lurus ditengah-tengah celah

5.      Pilihlah lebar celah yang sesuai dengan lampu yang dipakai

6.      Aturlah kedudukan lampu agar memperoleh absorbansi yang tinggi

7.      Aturlah panjang gelombang sesuai lampu katodanya

8.      Secara teliti aturlah monokromator untuk mendapatkan harga yang tinggi

9.      Luruskan letak lampu untuk mendapatkan harga yang maksimum

10.  Pilihlah pembakar yang dipergunakan untuk api udara-asetilen

11.  Lihatlah api pembakar, api larutan sampel (dalam hal ini digunakan larutan Cu2+ 3 ppm) dan aturlah kedudukan pembakar untuk mendapatkan absorbansi yang maksimum

12.  Aturlah kondisi api misal dengan mengatur perbandingan gas dan oksidan untuk mendapatkan absorbansi maksimum (bila perlu ulangilah langkah 11 setelah 12)

13.  Gunakan air destilasi dan aturlah 100 % transmisi

14.  Gunakan larutan Cu2+ 3 ppm , jika alat ini telah dioptimasi dengan baik maka akan memberikan absorbansi 0,2 atau 60% Transmisi.

o Catatan :
Bila mematikan nyala, selalu yang dimatikan dahulu adalah gasnya (asetilen, propan, gas alam) diikuti oleh udara dan biarkan selama 30 atau 40 detik baru dimatikan.

b.    Memilih panjang gelombang

o  Tujuan percobaan :

Memilih panjang gelombang yang menghasilkan sinsitivitas pengukuran yang maksimum

Spektrum pancaran (emisi) yang dihasilkan oleh lampu katoda terdiri dari garis-garis yang diakibatkan karena adanya gas pengisi (biasanya neon), beberapa logam yang berada di dalam lampu katoda dan juga logam yang dianalisis. Lampu yang digunakan adalah lampu Cu, maka semua spektrum emisi Cu harus ada. Meskipun demikian hanya garis spektrum yang disebabkan oleh transisi yang melibatkan keadaan dasar saja yang diserap dalam SSA. Karena atom-atom yang ada dalam api hampir semuanya berada dalam keadaan dasar. Garis spektrum yang dapat diserap ini akan memberikan sensitivitas yang berbeda-beda. Hal ini sangat menguntungkan, sebagai contoh : suatu larutan sampel dengan konsentrasi tinggi dapat dianalisis pada panjang gelombang yang berbeda untuk menghindari pengenceran. Tabel berikut ini menunjukkan panjang gelombang dan sensitivitas relatif yang dapat digunakan untuk penentuan Cu.

Tabel di bawah ini hubungan antara panjang gelombang , sensitivitas relatif dan sensitivitas penentuan Cu

o  Prosedur percobaan :

1.    Hitunglah absorbansi larutan Cu 3 ppm pada panjang gelombang 324,7 ; 327,5 ; 296,0 dan 217,9 nm

2.    Catatlah perbedan absorbansi yang ditunjukkan dan pada kenyataannya pada panjang gelombang 296,0 nm tidak ada absorbansi

3.    Bahas , hasil yang diperoleh

c.    Membuat kurva baku

o  Tujuan percobaan :

1.    Membuat kurva standar antara absorbansi (sumbu y) terhadap konsentrasi (sumbu x)

2.    Memilih konsentrasi yang memenuhi hukum Lambert-Beer( kurva linier)

o  Pendahuluan

Dasar pemilihan konsentrasi larutan baku adalah sensitivitas analisis larutan Cu. Sensitivitas analisis dalam SSA adalah konsentrasi analit (dalam ppm) yang menghasilkan 99% transmisi yang sama dengan absorbansi A 0,004. Sensitivitas analisis larutan Cu adalah 0,04 mg/L. Sehingga pada panjang gelombang 324,7 nm larutan Cu 4,0 mg/L (4 ppm) memberikan absorbansi ± 0,4 (tanyakan pada asisten cara perhitungannya). Suatu larutan yang mempunyai konsentrasi 100 kali sensitivitas analisis harus menunjukkan absorbansi sebesar 0,4 (kira-kira sama dengan 40%T yang sesuai dengan hukum Lambert-Beer). Larutan ini ideal untuk optimasi alat.

o  Prosedur percobaan :

1.    Buatlah larutan baku Cu2+ dengan konsentrasi : 0 (blanko berisi akuades) ; 0,4 ; 1,0 ; 2,5 ;5,0 ; 10 ; 20 ; dan 30 ppm.

2.    Masing-masing larutan diukur % transmisinya atau absorbansinya.

3.    Buat grafik antara absorbansi terhadap konsentrasi Cu dan tandailah harga yang menunjukkan garis lurus.

d.   Pengaruh Jenis Nyala

o  Tujuan percobaan :

Mempelajari pengaruh tipe api udara–asetilen yang digunakan terhadap absorbansi larutan Cu dan Ca

o  Prosedur percobaan :

Buatlah larutan yang masing-masing mengandung 10 ppm Cu dan 10 ppm Ca Ukur %T menggunakan api udara-asetilen. Bahas hasilnya

e.     Pengaruh lebar celah

o  Tujuan percobaan :

Mempelajari pengaruh lebar celah pada sensitivitas dan kurva kalibrasi (baku) larutan Cu dan Fe

o  Pendahuluan
Lebar celah pada pengukuran konsentrasi kebanyakan atom (unsur) adalah sangat sempit. Beberapa unsur meskipun mempunyai garis emisi, sama sekali menutupi garis resonansi analitik yang menyebabkan tidak diserapnya atau terserap sedikit sekali oleh atom-atom pada keadaan dasar di dalam api. Kemampuan celah adalah mengisolasi garis resonansi sehingga menjadi minim. Disini akan dipelajari pengaruh lebar celah terhadap sensitivitas dan kurva baku dari larutan Cu2+ dan Fe3+.

o  Prosedur percobaan Pengaruh lebar celah pada sensitivitas :

1.    Atur lebar celah pada posisi maksimum, kemudian atur 100% transmisi menggunakan air destilasi (akuades)

2.    Ukur %T larutan Cu 3 ppm

3.    Kurangi lebar celah dan ukur %T larutan Cu 3 ppm

4.    Buat grafik antara absorbansi terhadap lebar celah

5.    Lakukan pula untuk larutan Fe dengan mula-mula mengganti lampu Cu dengan lampu Fe

6.    Atur kondisi alat (panjang gelombang, arus, lebar celah) seperti yang disebutkan dalam tabel.

7.    Lakukan langkah-langkah seperti tugas 1 menggunakan larutan Fe3+ 10 ppm untuk mengoptimasikan alat SSA dan larutan ini harus memberikan absorbansi 0,3 atau 50% T

8.    Dengan menggunakan larutan 10 ppm Fe lakukan pengaruh lebar celah terhadap absorbansi Fe seperti pada Cu

9.    Hitung kisaran penurunan absorbansi yang diamati pada larutan Cu dan Fe pada lebar celah minimum dan maksimum.

o  Prosedur percobaan Pengaruh lebar celah pada kurva baku :

1.    Siapkan larutan baku 100 ml dengan konsentrasi Fe 1,5 ; 10; 20; 40 dan 60 ppm dalam labu takar

2.    Siapkan larutan baku Cu 100 mL dengan konsentrasi 0,4 ; 1,0 ; 2,5 ;5,0 dan 10 ppm dalam labu takar

3.    Ukur absorbansi atau %T larutan-larutan tersebut (Fe dan Cu) dan buatlah 4  kurva baku dari :
i.0- 60 ppm Fe pada lebar celah minimum
ii.0– 60 ppm Fe pada lebar celah maksimum
iii.0- 10 ppm Cu pada lebar celah minimum
iv.0– 10 ppm Cu pada lebar celah maksimum

4.    Plot keempat kurva baku tersebut pada kertas grafik yang sama dan berilah komentar pada masing-masing kurva yang diperoleh

5.    Terangkan pula apa pengaruh lebar celah terhadap presisi pengukuran absorbansi larutan yang mengandung 10 ppm atau 40 ppm Fe.

6.    Bahas hasil yang diperoleh

f.      Pengaruh arus lampu katoda

o  Tujuan percobaan :

Mempelajari pengaruh besar arus lampu katoda pada sensitivitas dan kurva kalibrasi (baku) larutan Cu dan Fe

o  Pendahuluan
Arus listrik lampu katoda adalah suatu parameter istimewa yang utama untuk logam-logam yang lebih mudah menguap seperti Zn,Cu. Pada tugas ini ingin melihat pengaruh arus lampu katoda pada sensitivitas dan kurva baku menggunakan lampu Cu dan Fe

o  Prosedur percobaan Pengaruh arus lampu katoda pada sensitivitas :

1.    Buat larutan baku Fe 10 ppm dan Cu 3 ppm

2.    Dengan menggunakan lampu Fe ukurlah %T dari larutan Fe 10 ppm menggunakan arus sebesar : 2; 5 dan 10 mA

3.    Gunakan lampu Cu dan optimasi alat menggunakan larutan 3 ppm Cu

4.    Ukurlah %T larutan Cu ini pada arus 2 ; 5 dan 10 mA

5.    Gambar grafik antara absorbansi terhadap arus untuk Fe dan Cu pada kertas grafik yang sama.

o  Catatan :
Jangan mengoperasikan lampu katoda pada arus yang tinggi dalam waktu lebih lama dibandingkan harga absolut yang diperlukan

o  Prosedur percobaan Pengaruh arus lampu katoda pada kurva baku :

1.    Siapkan larutan baku Cu : 0, 0,4 ;; 1,0 ; 2,5 ;5,0 dan 10 ppm dalam labu takar

2.    Dengan menggunakan lebar celah seperti sebelumnya (tugas 4) buatlah 2 kurva baku, satu pada arus optimum (1 mA) dan satunya pada arus 10 mA

3.    Berilah komentar untuk kurva yang diperoleh

4.    Bahas hasilnya

g.    Pengaruh pengganggu fosfat pada pengukuran Ca

o  Tujuan percobaan :

Mempelajari pengaruh senyawa pengganggu fosfat dan senyawa pengompleks EDTA gterhadap sensitivitas pengukuran Ca

Prosedur percobaan :

1.      Siapkan 3 set larutan seperti dibawah ini :

Menggunakan larutan yang disediakan : 100 ppm Ca ; 400 ppm H3PO4 dan 0,1 ppm EDTA.

2.      Pasanglah lampu katoda Ca, optimasikan alat seperti pada tugas 1

3.      Ukurlah %T masing-masing larutan

4.      Buatlah kurva baku untuk tipe api : udara-asetilen ; udara gas alam (propan) dan N2O–asetilen

h.    Pengaruh garam terlarut

o  Prosedur percobaan :

1.    Buatlah larutan 3 ppm Cu yang mengandung 0 ; 1000 ; 5000 ; 10.000 ; 50.000 dan 100.000 ppm NaCl.

2.    Dengan menggunakan udara-asetilen ukurlah %T masing-masing larutan

3.    Buat grafik antara absorbansi terhadap konsentrasi padatan yang dilarutkan

4.    Bahas hasil yang diperoleh

i. Penentuan Pb dalam campuran dengan Zn cara kurva baku

o  Tujuan percobaan :

1.    Menentukan kadar Pb dalam larutan sampel yang mengandung Zn menggunakan cara kurva baku

2.    Mempelajari pengaruh cara kurva baku terhadap akurasi dan presisi pengukuran Pb

o  Pendahuluan :
Sensitivitas analisis Zn = 0,03 ppm ; sensitivitas analisis Pb = 0,3 ppm. Karena Zn 10 kali lebih sensitif dibandingkan Pb maka akan memerlukan dua macam larutan sampel, yang satu berkonsentrasi 10 kali konsentrasi lainnya. Karena pada konsentrasi ini kedua larutan Zn dan Pb adalah sama.

o  Prosedur percobaan :

1.      Buatlah 500 mL larutan yang menghasilkan 40%T (A =0,4) untuk Pb (kira-kira 30 ppm Pb)

2.      Gunakan larutan ini untuk analisa Pb, yang jika diencerkan 10 kalinya dapat digunakan untuk menganalisa Zn (kira-kira 3 ppm Zn)

3.      Timbang garam Pb yang diperlukan untuk membuat 500 mL larutan sampel yang mengandung 30 ppm Pb dan 30 pm Zn

4.      Masukkan ke erlenmyer 100 mL, tambahkan 10 mL HNO3 pekat, 10 mL akuades dan 10 mg asam sitrat

5.      Panaskan sampai larut, dinginkan dan pindahkan ke labu takar 500 mL serta encerkan dengan akuades sampai tepat tanda

6.      Pipet 10,0 mL larutan ini dan encerkan dengan akuades sampai tepat 100 mL, larutan ini digunakan untuk menganalisis Zn

7.      Siapkan larutan baku Pb (10 ; 20 ; 30 ; 40 dan 50 ppm) dan larutan baku Zn (1 ; 2 ; 3 ; 4 dan 5 ppm)

8.      Buat kurva baku untuk masing-masing logam

9.      Dengan menggunakan dua larutan yang telah dipersiapkan ( larutan 500 mL dan 100 mL) tentukan kadar (%) Pb dan Zn dalam sampel menggunakan cara kurva baku

10.  Periksa kesalahan masing-masing hasil jika kesalahan pembacaan diperkirakan 1%.

j. Penentuan Pb dalam sampel menggunakan cara adisi standar

o  Tujuan percobaan :

1.    Menentukan kadar Pb dalam larutan sampel yang mengandung Zn menggunakan cara kurva baku

2.    Mempelajari pengaruh cara adisi standar terhadap akurasi dan presisi pengukuran Pb

o  Pendahuluan
Cara adisi standar pada umumnya digunakan untuk mengatasi kesalahan yang mirip seperti yang ditimbulkan oleh penambahan garam pada larutan baku, yaitu bila komposisi sampel berbeda dengan komposisi larutan baku. Cara adisi standar dilakukan bila jumlah garam dalam larutan sampel tidak diketahui maka larutan baku ditambahkan langsung pada sampel, kemudian dibuat kurva absorbansi terhadap konsentrasi analit yang ditambahkan. Konsentrasi analit yang ditentukan diperoleh dari ektrapolasi garis regresi ke absorbansi dan memotong pada sumbu konsentrasi . Jarak antara titik potong ke konsentrasi dengan sumbu absorbansi ini merupakan harga konsentrasi analit yang diukur.

o  Prosedur percobaan :

1.    Dengan menggunakan larutan sampel pada tugas 9, masing-masing dipipet 25,0 mL dan masukkan ke dalam labu takar 50 mL 4 buah

2.    Masing-masing ditambah dengan 100 ppm Pb dengan volume sebagai berikut :
- Labu 1 ditambah dengan 0,0 mL larutan Pb 100 ppm
- Labu 2 ditambah dengan 5,0 mL larutan Pb 100 ppm
- Labu 3 ditambah dengan 10,0 mL larutan Pb 100 ppm
- Labu 4 ditambah dengan 15,0 mL larutan Pb 100 ppm

3.    Encerkan dengan akuades sampai volume 50 mL

4.    Ukur %T masing-masing larutan dan buat grafik antara absorbansi terhadap konsentrasi Pb yang
ditambahkan

5.    Ekstrapolasikan ke sumbu absorbansi untuk memperoleh konsentrasi Pb dalam sampel

D.  Bagian-Bagian pada AAS

a.       Lampu Katoda

Lampu katoda merupakan sumber cahaya pada AAS. Lampu katoda memiliki masa pakai atau umur pemakaian selama 1000 jam. Lampu katoda pada setiap unsur yang akan diuji berbeda-beda tergantung unsur yang akan diuji, seperti lampu katoda Cu, hanya bisa digunakan untuk pengukuran unsur Cu. Lampu katoda terbagi menjadi dua macam, yaitu :

Lampu Katoda Monologam          : Digunakan untuk mengukur 1 unsur

Lampu Katoda Multilogam           : Digunakan untuk pengukuran beberapa logam                                                               sekaligus, hanya saja harganya lebih mahal.

Soket pada bagian lampu katoda yang hitam, yang lebih menonjol digunakan untuk memudahkan pemasangan lampu katoda pada saat lampu dimasukkan ke dalam soket pada AAS. Bagian yang hitam ini merupakan bagian yang paling menonjol dari ke-empat besi lainnya.

Lampu katoda berfungsi sebagai sumber cahaya untuk memberikan energi sehingga unsur logam yang akan diuji, akan mudah tereksitasi. Selotip ditambahkan, agar tidak ada ruang kosong untuk keluar masuknya gas dari luar dan keluarnya gas dari dalam, karena bila ada gas yang keluar dari dalam dapat menyebabkan keracunan pada lingkungan sekitar.

Cara pemeliharaan lampu katoda ialah bila setelah selesai digunakan, maka lampu dilepas dari soket pada main unit AAS, dan lampu diletakkan pada tempat busanya di dalam kotaknya lagi, dan dus penyimpanan ditutup kembali. Sebaiknya setelah selesai penggunaan, lamanya waktu pemakaian dicatat.

b.      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.

c.       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

d.      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.

e.        Burner

Burner merupakan bagian paling terpenting di dalam main unit, karena burner berfungsi sebagai tempat pancampuran gas asetilen, dan aquabides, agar tercampur merata, dan dapat terbakar pada pemantik api secara baik dan merata. Lobang yang berada pada burner, merupakan lobang pemantik api, 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.

f.        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.

g.      Monokromator

Berfungsi mengisolasi salah satu garis resonansi atau radiasi dari sekian banyak spectrum yang dahasilkan oleh lampu piar hollow cathode atau untuk merubah sinar polikromatis menjadi sinar monokromatis sesuai yang dibutuhkan oleh pengukuran.

Macam-macam monokromator yaitu prisma, kaca untuk daerah sinar tampak, kuarsa untuk daerah UV, rock salt (kristal garam) untuk daerah IR dan kisi difraksi.

h.      Detector

Dikenal dua macam detector, yaitu detector foton dan detector panas. Detector panas biasa dipakai untuk mengukur radiasi inframerah termasuk thermocouple dan bolometer. Detector berfungsi untuk mengukur intensitas radiasi yang diteruskan dan telah diubah menjadi energy listrik oleh fotomultiplier. Hasil pengukuran detector dilakukan penguatan dan dicatat oleh alat pencatat yang berupa printer dan pengamat angka. Ada dua macam deterktor sebagai berikut:

·         Detector Cahaya atau Detector Foton

Detector foton bekerja berdasarkan efek fotolistrik, dalam halini setiap foton akan membebaskan elektron (satu foton satu electron) dari bahan yang sensitif terhadap cahaya. Bahan foton dapat berupa Si/Ga, Ga/As, Cs/Na.

·         Detector Infra Merah dan Detector Panas

Detector infra merah yang lazim adalah termokopel. Efek termolistrik akan timbul jika dua logam yang memiliki temperatur berbeda disambung jadi satu.

E.  Cara kerja spektrofotometer serapan atom

a.       Pertama-tama gas di buka terlebih dahulu, kemudian kompresor, lalu ducting, main unit, dan komputer  secara berurutan.

b.      Di buka program SAA (Spectrum Analyse Specialist), kemudian muncul perintah ”apakah ingin mengganti lampu katoda, jika ingin mengganti klik Yes dan jika tidak No.

c.       Dipilih yes untuk masuk ke menu individual command, dimasukkan nomor lampu katoda yang  dipasang ke dalam kotak dialog, kemudian diklik setup, kemudian soket lampu katoda akan berputar menuju posisi paling atas supaya lampu katoda yang baru dapat diganti atau ditambahkan dengan mudah.

d.      Dipilih No jika tidak ingin mengganti lampu katoda yang baru.

e.       Pada program SAS 3.0, dipilih menu select element and working mode.Dipilih unsur yang akan dianalisis dengan mengklik langsung pada symbol unsur yang diinginkan

f.       Jika telah selesai klik ok, kemudian muncul tampilan condition settings. Diatur parameter yang  dianalisis dengan mensetting fuel flow :1,2 ; measurement; concentration ; number of sample: 2 ; unit concentration : ppm ; number of standard : 3 ; standard list : 1 ppm, 3 ppm, 9 ppm.

g.      Diklik ok and setup, ditunggu hingga selesai warming up.

h.      Diklik icon bergambar burner/ pembakar, setelah pembakar dan lampu menyala alat siap digunakan untuk mengukur logam.

i.        Pada menu measurements pilih measure sample.

j.        Dimasukkan blanko, didiamkan hingga garis lurus terbentuk, kemudian dipindahkan ke standar 1 ppm hingga data keluar.

k.      Dimasukkan blanko untuk meluruskan kurva, diukur dengan tahapan yang sama untuk standar 3 ppm dan 9 ppm.

l.        Jika data kurang baik akan ada perintah untuk pengukuran ulang, dilakukan pengukuran blanko, hingga kurva yang dihasilkan turun dan lurus.

m.    Dimasukkan ke sampel 1 hingga kurva naik dan belok baru dilakukan pengukuran.

n.      Dimasukkan blanko kembali dan dilakukan pengukuran sampel ke 2.

o.      Setelah pengukuran selesai, data dapat diperoleh dengan mengklikicon print atau pada baris menu dengan mengklik file lalu print.

p.      Apabila pengukuran telah selesai, aspirasikan air deionisasi untuk membilas burner selama 10 menit, api dan lampu burner dimatikan, program pada komputer dimatikan, lalu main unit AAS, kemudian kompresor, setelah itu ducting dan terakhir gas.

F.   Metode Analisis

Adatiga teknik yang biasa dipakai dalam analisis secara spektrometri. Ketiga teknik tersebut adalah:

a.       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:

Sehingga,

Astd/Cstd = Csmp/Asmp -> Csmp = (Asmp/Astd) x Cstd

Dengan mengukur absorbansi larutan sampel dan standar, konsentrasi larutan sampel dapat dihitung.

b.      Metode kurva kalibrasi

Dalam metode kurva kalibrasi ini, dibuat seri larutan standard dengan berbagai konsentrasi dan absorbansi dari larutan tersebut diukur dengan SSA.  Selanjutnya membuat grafik antara konsentrasi (C) dengan Absorbansi (A) yang akan merupakan garis lurus melewati titik nol dengan slope = ε. B atau slope = a.b, konsentrasi larutan sampel diukur dan diintropolasi ke dalam kurva kalibrasi atau di masukkan ke dalam persamaan regresi linear pada kurva kalibrasi sperti yang ditunjukkan pada gambar 6.

Gambar 6. Kurva kalibrasi (Syahputra, 2004)

c.       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:

Dimana, Ax=kCk                AT=k(Cs+Cx)

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)] v

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.

G.  Keuntungan dan Kelemahan Metode AAS

Keuntungan metode AAS dibandingkan dengan spektrofotometer biasa yaitu spesifik, batas deteksi yang rendah dari larutan yang sama bisa mengukur unsur-unsur yang berlainan, pengukurannya langsung terhadap contoh, output dapat langsung dibaca, cukup ekonomis, dapat diaplikasikan pada banyak jenis unsur, batas kadar penentuan luas (dari ppm sampai %). 

Sedangkan kelemahannya yaitu pengaruh kimia dimana AAS tidak mampu menguraikan zat menjadi atom misalnya pengaruh fosfat terhadap Ca, pengaruh ionisasi yaitu bila atom tereksitasi (tidak hanya disosiasi) sehingga menimbulkan emisi pada panjang gelombang yang sama, serta pengaruh matriks misalnya pelarut.

H. Gangguan-gangguan dalam metode AAS

a.       Ganguan kimia

Gangguan kimia terjadi apabila unsur yang dianailsis mengalami reaksi kimia dengan anion atau kation tertentu dengan senyawa yang refraktori, sehingga tidak semua analiti dapat teratomisasi. Untuk mengatasi gangguan ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: 1) penggunaan suhu nyala yang lebih tinggi, 2) penambahan zat kimia lain yang dapatmelepaskan kation atau anion pengganggu dari ikatannya dengan analit. Zat kimia lai yang ditambahkan disebut zat pembebas (Releasing Agent) atau zat pelindung (Protective Agent).

b.      Gangguang Matrik

Gangguan ini terjadi apabila sampel mengandung banyak garam atau asam, atau bila pelarut yang digunakan tidak menggunakan pelarut zat standar, atau bila suhu nyala untuk larutan sampel dan standar berbeda. Gangguan ini dalam analisis kualitatif tidak terlalu bermasalah, tetapi sangat mengganggu dalam analisis kuantitatif. Untuk mengatasi gangguan ini dalam analisis kuantitatif dapat digunakan cara analisis penambahan standar (Standar Adisi).

c.       Gangguan Ionisasi

Gangguan ionisasi terjadi bila suhu nyala api cukup tinggi sehingga mampu melepaskan electron dari atom netral dan membentuk ion positif. Pembentukan ion ini mengurangi jumlah atom netral, sehingga isyarat absorpsi akan berkurang juga. Untuk mengatasi masalah ini dapat dilakukan dengan penambahan larutan unsur yang mudah diionkan atau atom yang lebih elektropositif dari atom yang dianalisis, misalnya Cs, Rb, K dan Na. penambahan ini dapat mencapai 100-2000 ppm.

d.      Absorpsi Latar Belakang (Back Ground)

Absorbsi Latar Belakang (Back Ground) merupakan istilah yang digunakan untuk menunjukkan adanya berbagai pengaruh, yaitu dari absorpsi oleh nyala api, absorpsi molecular, dan penghamburan cahaya.

I.  Analisis Kuantitatif

a.       Penyiapan sampel

Penyiapan sampel sebelum pengukuran tergantung dari jenis unsur yang ditetapkan, jenis substratdarisampeldancaraatomisasi.

Pada kebanyakan sampel ha lini biasanya tidak dilakukan, bila atomisasi dilakukan menggunakan batang grafik secara elektrotermal karena pembawa (matriks) dari sampel dihilangkan melalui proses pengarangan (ashing) sebelum atomisasi. Pada atomisasi dengan nyala, kebanyakan sampel cair dapat disemprotkan langsung kedalam nyala setelah diencerkan dengan pelarut yang cocok. Sampel padat baiasanya dilarutkan dalam asam tetanol adakalanya didahului dengan peleburan alkali.

b.      Analisa kuantitatif

Pada analisis kuantitatif ini kita harus mengetahui beberapa hal yang perlu diperhatikan sebelum menganalisa. Selain itu kita harus mengetahui kelebihan dan kekurangan pada AAS.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan sebelum menganalisa:

-          Larutan sampel diusahakan seencer mungkin (konsentrasi ppm atau ppb).

-          Kadar unsur yang dianalisis tidak lebih dari 5% dalam pelarut yang sesuai.

-          Hindari pemakaian pelarut aromatic atau halogenida. Pelarut organic yang umum digunakan adalah keton, ester dan etilasetat.

-          Pelarut yang digunakan adalah pelarut untuk analisis (p.a)

Langkah analisis kuantitatif:

-          Pembuatan Larutan Stok dan Larutan Standar

-          Pembuatan Kurva Baku

Persamaan garis lurus : Y = a + bx dimana:

            a = intersep

            b = slope

            x = konsentrasi

            Y = absorbansi

Penentuan kadar sampel dapat dilakukan dengan memplotkan data absorbansi terhadap konsentrasi atau dengan cara mensubstitusikan absorbansi kedalam persamaan garis lurus (Sumar Hendayana, dkk, 1994)

J.  Contoh Pemeriksaaan Menggunakan Alat

Alat-Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Spektrofotometer Serapan Atom, labu ukur 50 mL, pipet volum 25 mL, propipet, pipiet tetes, gelas beker.

Bahan-Bahan

1. Sampel air

Sampel air yang digunakan berasal dari air irigasi Martapura dan air sumur cempaka Banjarbaru, Kalimantan Selatan.

2. Pereaksi

Pereaksi yang digunakan adalah kualitas pro analisa keluaran E. Merck: Dinatrium sulfida, ammonium hidroksida, asam nitrat, larutan standar Fe, Cd, dan Cu.

Prosedur Penelitian

1. Pengenceran larutan induk Fe 1000 ppm

• Larutan standar Fe (1000 ppm) dipipet 10 ml, masukkan ke labu tentukur 100 ml, tambahkan dengan air suling hingga garis tanda (konsentrasi 100 ppm).
• Larutan stanar Fe 100 ppm di buat menjai konsentrasi 1; 2; 3; 4; 5 ppm.

2.      Pengenceran larutan induk Fe 1000 ppm

• Larutan standar Cd (100 ppm) dipipet 10 ml, masukkan ke labu tentukur 100 ml, tambahkan dengan air suling hingga garis tanda (konsentrasi 10 ppm).
• Larutan stanar Cd 100 ppm di buat menjai konsentrasi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 ppm.

3.      Pengenceran larutan induk Cu 1000 ppm

• Larutan standar Cu (1000 ppm) dipipet 10 ml, masukkan ke labu tentukur 100 ml, tambahkan dengan air suling hingga garis tanda (konsentrasi 100 ppm).
• Larutan standar Cu 100 ppm dibuat menjadi konsentrasi 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 ppm.

4.      Analisis logam dalam sampel dengan AAS

• Larutan sampel yang telah diencerkan diukur absorbansi nya dengan Spektrofotometer Serapan Atom pada panjang gelombang maksimumnya.
• Kadar timbal, kadmium, tembaga dan seng pada ketam batu dan lokan dapat dihitung berdasarkan Persamaan Regresi y = bx + a , dimana y = A sehingga diperoleh nilai x sebagai konsentrasi.

Hasil Dan Pembahasan

1. Penentuan Linieritas Kurva Kalibrasi Kurva kalibrasi besi, kadmium, dan tembaga  masing-masing dengan berbagai konsentrasi dapat dibuat untuk memperoleh nilai R² dan persamaan garis y = bx + a yang nantinya akan digunakan untuk perhitungan konsentrasi logam dalam sampel air. Berdasarkan pengukuran kurva kalibrasi untuk Fe, Cd, dan Cu, diperoleh hubungan yang linier dengan persamaan garis regresi yaitu y = 0.0612x + 0.0042 dan koefisien korelasi (R²) sebesar 0.9936 untuk Fe.  y = 0.179x – 0,0124 dan koefisien korelasi sebesar R² = 0.9994 untuk Cu.  y = 0.3135x + 0.0039 dan koefisien korelasi R² = 0.9605 untuk Cd.

2.      Penentuan Kadar Fe, Cd, dan Cu pada  Sampel

Kadar logam Pb, Cd, Cu, dan Zn yang diperoleh berdasarkan persamaan regresi linear dari kurva kalibrasi Fe, Cu dan Cd yang telah diperoleh. Nilai y dalam persamaan tersebut merupakan nila adsorbans dari sampel air, sehingga diperoleh nilai x sebagai konsentrasi dari logam yang terdapat dalam sampel. Absorbansi sampel air irigasi dan sumur cempaka berturut-turut adalah sebgai berikut : untuk Fe -0,059 dan -0,092, untuk Cu -0,012 dan 0,008. Sedangkan untuk Cd -0,002 dan 0,007. Konsentrasi logam Fe, Cu dan Cd dalam tiap sampel air dapat dilihat pada Tabel dibawah ini:

Sampel air	Kadar (ppm)
	Fe	Cu	Cd
Irigasi martapura	-0,888	0,002234	-0,00287
Sumur cempaka	-1,428	0,002234	-0,018

 Data diatas menunjukkan bahwa pada sampel air irigasi Martapura dan sumur Cempaka mengandung sedikit logam Cd yaitu sebesar 0,002234 ppm. Sementara kandungan logam Fe dan Cu sangat rendah sekali sehingga nilai A dan konsentrasinya  negatif. Hasil ini menunnjukkan air irigasi Martapura dan sumur Cempaka belum tercemar oleh logam Fe, Cu dan Cd.

 Kesimpulan Percobaan

Dari hasil analisis kualitatif kandungan logam Fe, Cd, dan Cu dalam sampel air irigasi Martapura dan sumur Cempaka Banjarbaru menunjukkan bahwa kandungan logam Fe dan Cu nya sangat rendah ( ditandai dengan nilai A yang negatif). Sedangkan kandungan logam Cd dari kedua sampel cukup kelihatan keberadaannya yaitu sebanyak 0,002234 ppm. Hasil juga menunjukkan bahwa air irigasi Martapura dan sumur Cempaka relatif belum tercemar oleh logam Fe, Cu dan Cd.

BAB III

PENUTUP

A.  Kesimpulan

Dari penjelasan-penjelasan tersebut maka dapat ditarik kesimpulan bahwa Spektrofotometri Serapan Atom didasarkan pada besarnya energi  yang diserap oleh atom-atom netral dalam keadaan gas. Agar intensitas awal sinar (Po) dan  sinar yang diteruskan (P) dapat diukur, maka energi sinar pengeksitasi harus sesuai dengan energi eksitasi atom penyerap dan energi penyerap ini diperoleh melalui sinar lampu katoda berongga. Lampu katoda berongga ada yang bersifat single element dan ada yang bersifat multi element.

Salah satu alat yang sangat berperan penting dalam AAS adalah Copper yang berfungsi untuk membuat sinar yang datang dari sumber sinar berselang – seling sehingga sinar yang dipancarkan juga akan berselang -  seling. AAS memiliki keakuratan yang tinggi pada analisis kualitatif. Beberapa jenis gangguan dengan cara AAS pada analisis kuantitatif

·         Gangguan kimia

·         Gangguan matrik

·         Gangguan ionisasi dan

·         Gangguan background

B.     Saran

Pada saat praktek menggunakan alat spektrofotometer serapan atom perlu adanya kerjasama antara praktikan dan pembimbing agar praktikan dapat memahami dan mampu menggunakan alat dengan baik dan benar.

Gambar Spektrofotometer Serapan Atom Modern

 

DAFTAR PUSTAKA

http://LabTerpaduUniversitasIslamIndonesia-SPEKTROFOTOMETERSERAPANATOM.htm Oleh Riyanto, Ph.D.

http://PraktikumSAA_Chem-Is-Try.Org_SitusKimiaIndonesia_.htm oleh Adam Wiryawan

http://ANALISISCdDANCuDENGANMETODESPEKTROFOMETRISERAPANATOMCABAnnisanfushieWeblog.htm oleh Annisa Syabatini

http://TUGASARTIKELILMIAHPRAKTIKUMKIMIAINSTRUMENCABHIMAMIAREDOKSFMIPAUNLAM.htm  Oleh (Dyah Ayu Kusumawati, Zulfikurrahman, Amelia Sari Nastiti, Firman Hadinata, Grenadila Eka Sagita, Jumiati Dewi, Adi Rohandi)

Asmin, La Ode.2010. Makalah Kapita Selekta Material Elektronik Spektrofotometri Serapan Atom (Ssa/Atomic Absorption Specktrophotometry)

.Kendari