Gangguan

Instrumentasi AAS

Fathur Bhakti NugrahaAbdul luthfi purnomoAlien Yala PratiwiEka Yusuf PribadiJarisa Alfi YuliyantiNawang PratiwiMuhammad Hari Wicaksana Raden Debby N.K.P.Vinni Maulidina R.Yusdyana Putri M.

Teori DasarSpektrofotometri Serapan Atom (AAS) adalah suatu metode analisis yang didasarkan pada proses penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state). Penyerapan tersebut menyebabkan tereksitasinya elektron dalam kulit atom ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan ini bersifat labil, elektron akan kembali ke tingkat energi dasar sambil mengeluarkan energi yang berbentuk radiasi.Dalam AAS, atom bebas berinteraksi dengan berbagai bentuk energi seperti energi panas, energi elektromagnetik, energi kimia dan energi listrik.Interaksi ini menimbulkan proses-proses dalam atom bebas yang menghasilkan absorpsi dan emisi (pancaran) radiasi dan panas. Radiasi yang dipancarkan bersifat khas karena mempunyai panjang gelombang yang karakteristik untuk setiap atom bebas (Basset, 1994).

Hubungan kuantitatif antara intensitas radiasi yang diserap dan konsentrasi unsur yang ada dalam larutan cuplikan menjadi dasar pemakaian SSA untuk analisis unsur-unsur logam. Untuk membentuk uap atom netral dalam keadaan/tingkat energi dasar yang siap menyerap radiasi dibutuhkan sejumlah energi.Energi ini biasanya berasal dari nyala hasil pembakaran campuran gas asetilen-udara atau asetilen-N2O, tergantung suhu yang dibutuhkan untuk membuat unsur analit menjadi uap atom bebas pada tingkat energi dasar (ground state). Disini berlaku hubungan yang dikenal dengan hukum Lambert-Beer yang menjadi dasar dalam analisis kuantitatif secara SSA.Hubungan tersebut dirumuskan dalam persamaan sebagai berikutI = Io . a.b.cAtau,Log I/Io = a.b.cA = a.b.cdengan,A = absorbansi, tanpa dimensia = koefisien serapan, L2/Mb = panjang jejak sinar dalam medium berisi atom penyerap, Lc = konsentrasi, M/L3Io = intensitas sinar mula-mulaI = intensitas sinar yang diteruskan

Bagan Alat AAS

AAS terdiri dari 5 komponen utama. Komponen-komponen ini dikontrol oleh komputer.

Source

Hollow Cathode LampTabung kaca tertutup yg terdiri dari katoda dan anoda

Tungsten AnodeAnalyte Hollow CathodeNe or ArGlass shieldKatoda berbentuk silinder berongga yg pemukaannya dilapisi dengan unsur yg sama dengan unsur yg akan dianalisaTabung lampu diisi dengan gas mulia

Gas mulia Ne atau Argon dengan tekanan rendah (10-15 torr). Diantara katoda dan anoda dipasang tegangan listrik yg tinggi (sampai 600 volt). Atom2 unsur bahan katoda mengalami eksitasi dan memancarkan sinar. Sinar dari hollow katoda memancarkan garis pancaran yg panjang gelombangnya tepat sama dengan panjang garis serapan atom sehingga terjadi serapan optimum

Sampel yang akan dianalisis Harus diuraikan menjadi atom atom netral yang masih dalam keadaan dasar

FLAME ATOMIZATION (Nyala)

FLAME ATOMIZATIONBurner head : tetesan tetesan larutan cuplikan yg sangat halus masuk melalui burner head dan terjadi penguapan pelarut (air) dan terjadi butir butir halus padat dari zat

Primary combustion zone : terjadi penguapan pelarut lebih lanjut dan penguapan cuplikan menjadi atom2 dan terjadi proses penyerapan sinar oleh atom2 zat yg dianalisa

Interzonal region : dalam daerah ini unsur bereaksi dengan oksigen menjadi oksida2

Secondary combustion zone : Oksida oksida logam memasuki lapisan luar dan keluar melalui nyala

FLAME ATOMIZATIONNebulization -Conversion of the liquid sample to a fine spray.Desolvation -Solid atoms are mixed with the gaseous fuel.Volatilization -Solid atoms are converted to a vapor in the flame.There are three types of particles that exist in the flame:1)Atoms2)Ions3)Molecules

Graphite Furnace Sampel cair dialirkan pada tabung silindris grafit yang dilapisi bahan yang mencegah sampel terserap pada tabung.

StepTemperatureTime Drying50 - 150C~ 60 sAshing150 - 600C~ 60 sAtomization2000 - 3000C~ 5 sELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)Hydride Generation AAS (HGAAS)ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)

INSTRUMENTASI18Monokromator

Dengan mengubah sudut grating akan menghasilkan fokus pada panjang gelombang yang berbeda.

Spektrum emisi dari lampu katoda berongga, selain dari garis emisi untuk analit juga mengandung garis emisi dari pengotor yang ada pada logam katoda dan gas pengisi. Oleh karena itu, dibutuhkan monokromator untuk mengeliminasi sinar yang tidak diharapkan dan meneruskan hanya sinar yang dibutuhkan untuk analisis.19INSTRUMENTASI

20Cara kerja detektor photomultiplier tubeDetektor yang biasa digunakan ialah tabung pengganda foton(photomultiplier tube), terdiri dari katoda yang dilapisi senyawa yang bersifat peka cahaya dan suatu anoda yang mampu mengumpulkan elektron. Ketika foton menumbuk katoda maka elektron akan dipancarkan, dan bergerak menuju anoda. Antara katoda dan anoda terdapat dinoda-dinoda yang mampu menggandakan elektron. Sehingga intensitas elektron yang sampai menuju anoda besar dan akhirnya dapat dibaca sebagai sinyal listrik.INSTRUMENTASI

22Gangguan pada AASSuatu pengaruh dari komponen matriks pada hasil analisisGolongan Spektra menyebabkan kenaikan absorpsi

Golongan Nonspektra menyebabkan penurunan absorpsiGangguan SpektraPertama, spektra latar belakang (Background Spectral)Apa penyebabnya?Terjadi tumpang tindih absorbsi antara spesies pengganggu dengan spesies yang diukur, ini terjadi karena dua garis gelombang berada pada area yang berdekatan seperti Vanadium 308,211 nm dan Aluminium pada 308,215 nm. Adanya hasil pembakaran pada nyala dapat menyebabkan gangguan spektral. Gangguan spektral ini dapat diamati dengan menggunakan blanko yang mengandung zat hasil pembakaran tersebut. Adanya gangguan spektral dapat dikoreksi dengan mudah pada suatu model berkas tunggal. Gangguan spektral ini menyebabkan kesalahan positifKejadian ini dapat ditanggulangi dengan

Dengan lampu deuterium (D2). Dalam keadaan tanpa cahaya dari lampu deuterium baik atom dari spesi pengganggu maupun dari spesi yang diukur akan sama sama menyerap energi yang berasal dari HCl dan dinyatakan sebagai Atomic Absorption dan Background Absorption. Kemudian saat dilewatkan berkas cahaya D2, serapan hanya dilakukan oleh spesi penganggu dan hanya memberi respon berupa Background Absorption Jadi..Untuk memperoleh serapan yang sebenarnya tinggal dihitung nilai AA + BG dari serapan yang pertama dikurangi BG dari serapan kedua

(AA + BG) BG = AA

Cd 288,802 nm diganggu As 288,812 nmMg 285,213 nm diganggu Fe 285,179 nmZn 213,856 nm diganggu Fe 213,859 nm dan Cu 213,850 nm

Gangguan gangguan tersebut susah dihilangkan. Kedua, adanya dari unsur lain yang sangat dekat dengan analitCara mengatasinya.Dilakukan pengukuran pada lainnya, walaupun biasanya akan memberikan hasil yang kurang sensitifGangguan NonspektraPertama, gangguan transportasi (fisika)Sifat fisika (tegangan permukaan, kekentalan dan berat jenis) yang mempengaruhi proses pengisapan pada pipa kapiler, pembentukan aerosol dan pengalirannya ke dalam nyala.Kesalahan positifTerjadi jika digunakan pelarut organik dikarenakan mempunyai tegangan permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan air. Tegangan permukaan yang lebih rendah akan membentuk butir aerosol yang lebih halus, sehingga lebih banyak yang masuk ke dalam flame dan menyebabkan kesalahan positif.Kesalahan negatifGaram anorganik, asam anorganik dan molekul organik makro (protein, gula) akan membentuk butir yang lebih besar hingga bagian yang masuk ke dalam flame akan lebih sedikit Kedua, gangguan kimia..Gangguan ini dapat berupa pembentukan senyawa votalitas rendah maupun gangguan kesetimbangan ionik.

Gangguan kesetimbangan ionik, disebabkan adanya atom dari unsur lain yang mudah terionisasi pada suhu flame M M+ + e- (sampel) Na Na+ + e- (gangguan)

Elektron dari Na akan menggeser kesetimbangan pertama ke kiri dan menyebabkan jumlah atom yang terbentuk seakan lebih besar dan menyebabkan absorpsi cahaya naik dan terjadi kesalahan positif.

Untuk menanggulanginya digunakan larutan buffer radiasi larutan CsCl dan SrCl2Ketiga, gangguan emisi.Atom bebas yang tereksitasi menyerap sejumlah energi baik energi cahaya maupun energi panas sehingga saat kembali ke keadaan dasar, akan melepaskan cahaya emisi. Karena cahaya emisi = cahaya yang ditranmisikan (dari HCl), gangguan ini tidak dapat dihilangkan oleh monokromator tetapi dengan modulator. Terdapat dua jenis sistem modulasi yaitu :Modulasi ElektronikOleh modulator sinar dari HCl diatur pada frekuensi tertentu lalu diterima detektor dan dihasilkan arus yang gambarnya sesuai dengan gambar (a) yang identik dengan kurva arus bolak balik. Sinar emisi dari flame, merupakan sinar kontinu sehingga bila diterima detektor akan dihasilkan arus yang tetap seperti gambar (b), yang identik dengan kurva arus searah. Dengan penyaringan dengan suatu alat yang masuk ke dalam sistem pembacaan hanya berupa arus bolak-balik (It), sedangkan arus searah (cahaya emisi) dihilangkan dan modulasi ini digunakan dalam SSA single beam.

Modulasi MekanikSistem ini terdapat pada SSA double beam. Oleh Chopper, cahaya yang masuk ke flame akan dibuat gelap terang (tertahan baling-baling). Dengan demikian cahaya transmisi (It) pun menjadi gelap terang. Saat diterima oleh detektor akan dihasilkan kurva arus bolak-balik. Sedangkan yang berasal dari cahaya emisi dihasilkan kurva arus searah yang diteruskan hanya ItMetode AnalisisPenetapan Kadar Besi dalam Makanan Ringan secara SSADasar :Besi termasuk golongan senyawa logam sehingga dapat ditetapkan secara SSA. Dalam sampel makanan ringan, besi akan terdapat bersama-sama bersama air, senyawa organik dan mineral lainnya. Untuk memperoleh larutan sampel yang dapat dibaca secara SSA, senyawa organik harus dihilangkan baik menggunakan pengabuan atau destruksi basah. Selanjutnya dilakukan pengenceran terhadap sampel agar konsentrasi pembacaan masuk ke dalam kisaran kerja linear besi 0,05 8 ppm.FeXFeXlarutanpadatanFeXaerosolFeXgasgasFe + XgasFe*e + Fe+ Fe + Ehv Fe*EhvE. PanasPembuatan Deret Standar

Standar Induk Fe 50 ppm

0ml 0,5ml 1ml 2ml 3ml 4ml 0 1 2 4 6 8+ 5% v/v HNO3 4 N50 mlPersiapan Sampel :Ditimbang 5 gram sampel dalam cawan porselen, diperarang dan diabukanDidinginkanDitambah 10 ml HNO3 4N, panaskan 5 menit diatas pemanas listrikMasukkan larutan ke dalam labu ukur 50 ml, himpitkan dengan akuadesDilakukan duploDikerjakan blankoPembacaan Sampel :Dilakukan persiapan instrumen SSADiatur parameter software menggunakan data yang diperoleh dari cookbookLakukan optimasi instrumen SSABaca larutan dimulai dari blanko, standar terendah hingga standar terpekat.Dilanjutkan pembacaan terhadap sampelPenetapan Kadar Tembaga dalam Limbah Cair secara spektrofotometri Serapan AtomDasar : Tembaga termasuk golongan logam sehingga dapat di tetapkan secara AAS. Untuk memperoleh larutan sampel yanga dapat dibaca oleh AAS, senyawa organik harus dihilangkan baik menggunakan destruksi basah. Dilakukan pengenceran terhadap sampel kisaran 0,03-4 ppm. Dengan membandingkan absorbansi deret standar dan sampel, konsentrasi tembaga dapat ditentukan. CuXCuXlarutanpadatanCuXaerosolCuXgasgasCu + XgasCu*e + Cu+ Cu + Ehv Cu*EhvE. PanasAlat dan BahanAlat :Labu ukur 50 mL, dan 100 mLBuret 50 mLPiala Gelas 100 mL, 400 mLAAS Analytik Jena NovaA 300

Bahan :HNO3 pekat HNO3 4NStd. Induk Temabaga 1000 ppmStandar kerja Cu 50 ppmSampel limbah cairAkuadest

Pembuatan standar deretLarutan deret std. Cu: 0-4 ppm. Diturunkan dari buret standar induk Cu 50 ppm sejumlah 0 mL; 0,5 mL; 1 mL; 2 mL; 3 mL; 4 mL. Masing -masing ditambahkan 5% v/v HNO3 4N, diencerkan dan dihomogenkan di labu ukur 50 mL.

Persiapan SampelDipipet 25 mL sampel dalam erlenmeyer 250 mL, ditambahkan 10 mL HNO3 pekat, dipanaskan pada suhu 150 0C hingga larutan jernih, dinginkan, bilas pada L.U. 100 mL, encerkan dan himpitkan dengan akuades. Dilakukan duplo. Perlakuan sama pada blanko.Pembacaan sampelLakukan persiapan AAS, atur parameter software dengan data dari Cookbook, lakukan optimasi instrumen AAS. Baca larutan dimulai dari blanko, standar terendah hingga terpekat, dilanjutkan pembacaan sampel.

Pelaporan Hasil :Masuk pada menu Print di Metgod Development Step, pilih dengan menyentuh sampel yang akan di laporkan, atur parameter yang dilaporkan pada output option. Siapakan sampel dan cetak laporan. Mintalah pengesahan laporan disertai tanggal dan stampel laboratorium untuk memastikan data anda telah di verifikasi oleh supervisior laboratoriumPerhitungan