ATOMIC ABSORPTION SPECTROSCOPY (AAS)/

SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOM (SSA)

KULIAH KIMIA ANALITIK

oleh: Abdul Haris

TEORI

Metode analisis kuantitatif yang didasarkan pada penyerapan/absorpsi radiasi oleh atom

Akibat absorpsi : Transisi elektron dari ground state

ke excited state

Transisi

Energi yang diserap sesuai dengan perbedaan energi transisi dari GS ke ES

e

e

A E

hvhv

+

+

Prinsip dalam AAS Nyala

Atomisasi oleh nebulizer, air/acetylene flame

Penyerapan/absorpsi energi dari a hollow cathode lamp (HCL) oleh atom-atom bebas

Deteksi energi yang diabsorp oleh optical system.

Instrumentasi AAS

Susunan Instrumen

Proses atomisasi : 2 cara

Dengan nyala : flame atomization unit

Tanpa nyala ( Flameless) : Hidrida Pembentukan uap dingin (Cold Vapor-

generation) Tungku grafit

Proses atomisasi

Proses dalam Nyala Api

Penguapan pelarut Penguapan padatan Disosiasi menjadi atom-atom

penyususun Eksitasi atom karena penyerapan energi

radiasi

Nyala api

Temperatur nyala

Tergantung pada kombinasi oksidan dan bahan bakar

Bahan bakar : asetilen, gas alam, hidrogen Oksidan : udara, N2O

Hollow Cathode Lamp (HCL)

Proses yang terjadi dalam HCL

Sputtering Eksitasi Emisi

3. Specific light measurement - Includes several components:

a) a monochromator to disperse several wavelength of lights that are emitted from the light source to isolate a particular line of interest,

b) a detector to produce an electrical current that is dependent on the light intensity. This electrical current is amplified and processed by the instrument electronics to produce a signal, which is a measure of the light attenuation occurring in the sample cell and,

c) this signal is further processed to generate an instrument readout in concentration units.

Sistem atomisasi Flameless

Grafit furnace atau electro thermal atomizer (ETA) : Penghantar panas listrik : batang grafit C atau Ta,

yang dialiri gas inert untuk mengusir udara yang menyebabkan oksidasi/ pembakaran

Sampel dalam l diuapkan di atas permukaan furnace Pemanasan furnace dimulai 100oC dengan cara

mengalirkan arus lsitrik : penguapan pelarut atau pengeringan sampel padat

Suhu dinaikkan samapi 700-1000oC sehingga sampel terbentuk abu. kemudian suhu dinaikkan menjadi 2000-3000 dengan menaikkan arus sampai 100mA terjadi atomisasi. Sisa pembakaran dihembus dengan gas Ar

Kelebihan

Volume sangat kecil Sampel padat dapat langsung

dianalisis Sensitivitas tinggi Kelemahan : untuk unsur-unsur yang dapat

membentuk karbida dengan C dari furnace tidak dapat dianalisis (Cari contohnya)

Dasar Analisis Kuantitatif

Hukum Beer : Jika Io dilewatkan larutan dengan

konsentrasi C maka intensitas berkurang menjadi It yang sebanding dengan C

Io/It = k. C Hukum Lambert-Beer

Jika Io dilewatkan larutan setebal b maka intensitas berkurang menjadi It yang sebanding dengan b Io/It = k.b

Hukum Lambert -Beer

Io/It = e k b C

ln Io/It = k.b.C log Io/It = k/2,303 .b C = abC

It/Io x 100 % = T % log Io/It = log I/T = A jadi A = abC = b. C

Validitas A = a b C

Untuk absorpsi Untuk konsentrasi yang relatif rendah

Konsentrasi besar : terjadi interaksi antara analit sehingga mengurangi absorpsi radiasi penyimpangan

Kesalahan minimal : A = 0,44 atau 0.2-0.8

C sangat kecil A terlalu kecil It dan Io hampir sama kesalahan besar

Aplikasi hukum Lambert Beer

Membandingkan A standar dengan A sampel : Standar tunggal Deret standar Kurva standar Adisi standar

Kurva Standar

Absorbansi vs konsentrasi

Konsentrasi lar. Standar (C)

Absorbansi (A)

AX

CX

Sensitivitas dan batas deteksi

Sensitivitas : konsentrasi analit yang dapat mengadsorpsi radiasi sedemikian rupa sehingga memberikan A = 0,0044

Batas deteksi : konsentrasi terendah dari suatu analit yang memberikan signal 2 x base line

INTERFERENSI SPEKTRA

Spektrum : Spektra analit overlap dengan spektra

pengganggu, karena spektrum absorpsi pengganggu berdekatan dengan spektrum absorpsi analit (<0,1 A) untuk V = 3082,11 A

Al = 3082,15 A dan 3092,7 A (yang dipakai)

Hasil pembakaran memberikan spektrum yang lebar radiasi terpencar intensitas berkurang dikorekasi dengan blanko

INTERFERENSI KIMIA

Kimia Adanya reaksi kimia :

pembentukan senyawa dengan volatilitas tinggi atau rendah

Ionisasi dalam nyala Asosiasi atau disosiasi

Matriks Viskositas larutan standar tidak sama

dengan analit

Cara mengatasi Gangguan Kimia

Matriks : dengan adisi standar Reaksi kimia :

Pembentukan senyawa yang tidak volatil

Menggunakan suhu nyala yang lebih tinggi Dengan penambahan Masking agent Dengan penambahan Releasing agent

Ionisasi Penambahan zat yang energi ionisasinya

lebih rendah (K dengan Na)

Pembentukan senyawa hidrida

Untuk unsur yang suhu atomisasinya tinggi maupun yang sangat rendah : As, Bi, Sb, Se, Te, Ge, dan Pb

Unsur diubah menjadi senyawa hidrida yang volatil : Reduksi unsur dengan NaBH4 dalam asam atau

basa uap AsH3, BiH3, dst Uap logam hidrida dibawa oleh gas inert

menuju sel atomisasi (nyala api atau filamen listrik) atomisasi AsH3 Aso

Aso + hv absorpsi

Pembentukan uap dingin

Khusus untuk Hg Hg2+ + e + H+ Hg0 atom (uap) Hg0 + hv absorpsi

Sensitivitas tinggi (< 1 ppb-ppt) Uap Hg berbahaya

DESTRUKSI CUPLIKAN

Cara kering Cara basah Cara kombinasi

Destruksi cara kering

Cuplikan dihaluskan Dipanaskan pada suhu tinggi 450-550 C Digunakan untuk logam yang sukar

menguap pada suhu tinggi

Destruksi cara basah

Cuplikan dihaluskan Pelarutan dengan asam-asam mineral Pemanasan pada suhu rendah Digunakan untuk logam yang mudah

menguap atau senyawa logam yang mudah menguap

Destruksi cara kombinasi

Cuplikan dihaluskan Dipanaskan pada suhu sedang Dilanjutkan pelarutan dengan asam-

asam mineral

Analysis sampel

Analysis of waters Analysis of geological materials Analysis of organic samples Analysis of petroleum and petroleum

products Analysis of industrial samples Analysis of air samples Analysis of metal and alloys