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 lmu 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

Spektrometri 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 akibatperkembangan 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 1

serapan atom. Untuk analisis dengan garis spektrum 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:

1. Bagaimanakah teori dasar serta prinsip kerja Spektrometri Serapan Atom

(SSA)?

2. Bagaimanakah penggunaan / penerapan Spektrometri Serapan Atom

(SSA) dalam proses analisis kimia?

3. Apa sajakah gangguan-gangguan yang biasa terjadi pada Spektrometri

Serapan Atom (SSA)

C. Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah untuk lebih mengetahui dan

memahami spektrofotometri serapan atom (SSA) dan komponennya. Selain itu

juga bertujuan untuk memberi masukan ilmu pengetahuan bagi semua khalayak

pada umumnya dan khususnya bagi penulis pribadi sehingga kedepannya dapat

2

lebih mengetahui bagaimana metode maupun prinsip kerja dari Spektrometri

Serapan Atom (SSA).

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Spektrometri Serapan Atom (SSA)

Spektrofotometri serapan atom merupakan suatu metode analisa untuk

penentuan unsur-unsur logam dan metalloid yang berdasarkan pada

penyerapan (absorbsi) radiasi oleh atom bebas oleh unsur tersebut.

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

3

banyak waktu, kemudian kedua metode tersebut segera diagantikan dengan

Spektrometri Serapan Atom (SSA).

Peristiwa serapan atom (atomic absorbsi) sebenarnya telah diamati

diabad XIX, misalnya oleh Wollaston, Kirchoff dan Bunsen. Namun barulah

pada tahun 1955, Walsh mengemukakan penggunaannya dalam teknik-teknik

analisa kimia. Mulai tahun 1960 terlihatlah beberapa instrument Atomic

Absorption Spektrofhotometer (AAS) yang diperdagangkan. Sepuluh tahun

kemudian, lebih dari 20.000 buah instrument semacam ini yang dipasarkan

diseluruh dunia. Perkembangan yang sudah dicapai hingga kini ialah meliputi

instrumentasi, sumber radiasi resonans, nyala (untuk pengatoman) yang lebih

stabil, suhu pengatoman yang lebih tinggi, efesiensi pengatoman yang lebih

tinggi dan sebagainya, dan usaha untuk menentukan lebih banyak unsure dari

sistem periodic. Sekitar 67 unsur telah dapat ditentukan dengan cara AAS

hingga kini.

Banyak penenentuan unsur-unsur logam yang sebelumnya dilakukan

dengan metode polarografi, kemudian dengan metode spektrofotometri,

sekarang banyak diganti dengan metode AAS. Analisa yang dapat dilakukan

dengan metode AAS adalah mulai dari analisa jumlah runutan, (trace analysis)

sampai dengan analisa komponen-komponen utama (mayor elements).

B. Prinsip-prinsip Dasar AAS

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 energi untuk mengubah tingkat energi elektronik suatu atom. Dengan

absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada

keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Tingkat-tingkat 4

eksitasinya pun bermacam-macam. Misalnya unsur Na dengan nomor atom 11

mempunyai konfigurasi electron 1s1 2s2 2p6 3s1, tingkat dasar untuk electron

valensi 3s, artinya tidak memiliki kelebihan energi. Elektronini dapat

tereksitasi ketingkat 3p dengan energi 2,2 eV ataupun ketingkat 4p dengan

energi 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,

yang dikenal 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.

(Day & Underwood, 1989).

Prinsip-prinsip dasar Spektrofotometri Serapan Atom adalah sebagai berikut :

1. Interaksi antara energi dengan atom bebas

Dalam AAS, maka atom bebas berinteraksi dengan berbagai bentuk

energi, mulai dari energi termis atau panas, energi elekromagnetik, energi

kimia, dan energi listrik. Interaksi ini menimbulkan proses-proses dalam atom

bebas tersebut, yang hasilnya berupa emisi (pancaran) radiasi, panas dan 5

sebagainya pula. Radiasi yang ditimbulkan dari interaksi ini adalah khas,

karena mempunyai panjang gelombang-gelombang yang benar-benar

karakteristik untuk atom bebas yang bersangkutan.

Adanya adsorbs atau emisi radiasi disebabkan karena adanya transisi

elektronik yaitu perpindahan electron dalam atom tersebut, dari tingkat energi

yang satu ke tingkat energi yang lain.

Adsorbs radiasi : terjadi apabila ada elektron yang mengabsorbsi

energi radiasi tersebut, jadi berpindah ketempat energi yang lebih tinggi.

Emisi radiasi: terjadi karena ada elektron yang berpindah ke tingkat

energi yang lebih rendah. Disini terjadi pelepasan energi, antara lain dalam

bentuk radiasi.

Hubungan antara panjang gelombang radiasi yang bersangkutan

dengan perubahan energi electron sebagai akibat dari perpindahan atau transisi

elektronik diatas sebagai berikut:

E=E1 –E2 –h – v = h

Dimana E1 dan E2 masing-masing ialah energi pada tingkat sebelum dan

sesudah terjadi transisi, h ialah tetapan planck, v ialah frekuensi, dan λ ialah

panjang gelombang radiasi ybs.

6

Adapun tingkat-tingkat elektronik dalam atom bebas dimisalkan

dengan gambar dibawah ini:

3 Tk. Tereksitasi ke-3

2 Tk. Tereksitasi ke-2

C d

1 Tk. Tereksitasi ke-3

a b e f tingkat energi dasar

(groundstate)

0

Gambar: transisi elektronik dalam atom bebas

a. Elektron dari tingkat dasar berpindah ke tingkat yang lebih tinggi, karena

mengabsorbsi radisai atau bentuk energi yang lain.

b. Elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih rendah, jika dia

memancarkan radisai atau bentuk energi yang lain

Sebuah atom disebut dalam keadaan energi dasar apabila elektron-

elektron dalam atom tersebut berada dalam tingkat-tingkat energinya masing-

masing paling rendah.

Sebuah atom disebut dalam keadaan tereksitasi apabila ada bentuk

energi (panas, listrik dsb) yang ditransfer kedalam atom tersebut sehingga

mengakibatkan tereksitasinya elektron di dalamnya.

(a), (b) dan (c) dalam gambar 1 : elektron tereksitasi; (d), (e) dan (f) : elektron

terdeteksi (dan kembali ke tingkat dasar).

Tiap-tiap unsur dalam susunan berkala mempunyai susunan tingkat

energi elektronik sendiri-sendiri yang karakteristik untuk yang bersangkutan.

7

Maka panjang gelombang radiasi yang dapat diabsorbsi ataupun yang dapat

dipancarkan oleh unsure yang berbeda akan berbeda pula, dan ini bersifat

karakteristik untuk setiap unsur.

Dalam AAS maka kita dapat mendapatkan atom-atom bebas dengan

cara memanaskan unsur atau senyawa unsur pada suhu yang tinggi (2000-

30000C atau lebih). Dapat dipertanyakan apakah kemudian atom-atom yang

didapat itu kemudian tereksitasi karena suhu lingkungannya yang amat tinggi

tersebut? Dari table 1 terlihat bahwa hampir seluruh atom bebas yang terjadi

satu sama sekali tidak tereksitasi, jadi hampir semua berada dalam tingkat

energi dasar atau “ground state”.

Table 1. Ne / Ng pada berbagai suhu untuk unsur Cs (), Na (589,1 nm), Ca

(422,7 nm) dan

Zn (213,9 nm). Zn (213,9 nm).

Catatan : Ne = jumlah atom yang tereksitasi kettingkat eksitasi ke-1

Ng = jumlah atom yang berbeda dalam “ground state”

Perlu dikemukakan bahwa jumlah atom bebas yang tereksitasi ke

tingkat eksitasi ke-2 selalu jauh lebih kecil dari pada yang tereksitasi ketingkat

eksitasi ke-1. Panjang gelombang yang tercantum dalam tabel 1 ialah panjang

gelombangdari radiasi yang diabsorbsi, yang menyebabkan elektroon

8

Unsur

Cs (852,1) 4,44.10-4 7,24.10-2 2,98.10-2 6,82.10-2

Na (589,1) 9,86.10-6 5,88.10-3 1,51.10-3 1,51.10-2

Ca (422,7) 1,21.10-7 3,69.10-5 6,03.10-4 3,33.10-3

Zn (213,9) 7,29.10-15 5,58.10-10 1,48.10-7 1,48.10-6

Suhu (K) 2000 3000 4000 5000

tereksitasi ketingkat eksitasi ke-1. Panjang gelombang demikian disebut

panjang gelombang radiasi resonans. Jelaslah bahwa unsur yang berbeda

mempunyai radiasi resonans yang berbeda -nya. Radiasi resonans unsur yang

satu tidakk akan diabsorbsi oleh atom bebas dari unsur yang lain. Besarnya

absorbs yang dialami oleh radiasi resonans berbanding lurus dengan besarnya

konsentrasi atau banyaknya atom bebas yang terdapat pada jalan yang dilalui

oleh radiasi tersebut. Radiasi non-resonans tidak akan diabsorbsi oleh atom

bebas ybs. Tidak ada satu unsurpun dalam susunan berkala yang mempunyai

radiasi resonans yang sama. Inilah yang menyebabkan metode AAS sangat

spesifik. Namun gangguan akan terjadi bila radiasi resonans dari dua unsur

sangat berdekatan satu sama lain, meskipun ini masih dapat diatasi dengan

menggunakan monokkromator yang baik. Gangguan ini (salah satu dari

gangguan spektral) akan dibicarakan kemudiaan.

2. Pembuatan Atom Bebas

Radiasi resonans suatu unsur hanya akan diabsorbsi oleh atom bebas

unsur ybs. (ion-ionnya tidak bisa mengabsorbsinya). Dalam AAS atom-atom

bebas tersebut dapat dilakukan dengan memanaskan pada suhu yang tinggi

yaitu 20000C (atau lebih). Misalkan suatu larutan KCl, setelah dinebulisasi ke

dalam spray chamber kemudian dialirkan ke atomizer untuk dipanaskan.

Proses dalam atomizer ini terjadi sebagai berikut :

Larutan KCl partikel (padat) KCl

KCl padat panas KCl cair panas uap KCl

KCl uap panas Atom K + Atom Cl (reaksi pengatoman)

Reaksi pengatoman merupakan reaksi yang terpenting. Disini suhu

yang harus setepat mungkin untuk menghasilkan jumlah atom bebas yang

sebanyak mungkin, suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan gangguan

karena terjadinya ionisasi.

9

Atom K ion K+ + c-

Makin berat ionisasi, akan mungkin berkuranglah populasi atom-atom bebas

yang ada. Suhu yang terlalu rendah tidak akan cukup untuk terjadinya proses

pengatoman.

3. Instrumentasi

3.1. Sistem Perlatan Dasar

Sistem peralatan AAS disini harus memenuhi syarat-syarat sebagai

berikut :

(a) Dapat membuat atom bebas, dari unsur yang terlarut

(b) Atom-atom bebas yang terjadi dapat mengabsorbsi radiasi resonans.

Besarnya absorbs sebanding jumlah atom bebas yang terjadi.

(c) Efisiensi, yaitu dari sedikit larutan dapat dihasilkan atom bebas yang

sebanyak mungkin.

Sistem peralatan dalam AAS yang menggunakan nyala sebagai sumber panas

dalam pengatoman sebagai berikut : (gambar 2)

10

Gambar 2. Sistem peralatan dalam alat AAS yang menggunakan nyala dalam

proses pengatoman.

Radiasi resonan yang dipancarkan dari suatu lampu (Hollow Cathode Lamp)

diabsorbsi oleh atom-atom bebas yang terjadi dalam nyala.

3.2. Pembuatan Atom-atom bebas (Atomic Vopour)

Alat yang dapat membuat atom-atom bebas dalam AAS disebut

atomizer. Larutan unsur mula-mula ditarik kedalam nebulizer, diubah olehnya

menjadi berebntuk kabut (mist/tetesan-tetesan amat hakus dalam fasa gas/atau

aerosol) di dalam spray chamber. Kemudian dengan tambahan gas terjadilah

campuran yang homogeny sesaat sebelum masuk ke dalam burner. Campuran

ini, mengandung campuran gas oksigen dan bahan bakar, lalu dinyalakan pada

burner, dimana dapat dicapai suhu yang tepat untuk proses pengatoman.

a. Nebulizer

Nebulizer berfungsi untuk mengubah larutan aerosol, (yaitu butir-

butiran cairan yang sangat halus, yang terdispersi dalam udara). Lihat Gambar

3. Larutan yang disedot melalui kapiler akan menumbuk glass bead dengan

kecepatann yang tinggi. Maka cairan akan terpecah menjadi butiran-butiran

yang amat halus, yang tercampur dalam udara membentuk aerosol.

1. Larutan; 2. Kapiler; 3. Glass bead; 4. Jalan masuk gas oksidan; 5. Spray

chamber (sebagian)

Gambar 3. Nebulizer

11

b. Spray Chamber

Spray chamber berfungsi untuk membuat campuran yang homogen

dari oksidan plus bahan bakar plus aerosol yang mengandung contoh, yaitu

sebelum campuran ini mencapai burner. Butir-butir cairan dalam aerosol yang

besarnya lebih dari 5 mikron akan mengembun kembali di dasar spray

chamber, dan mengalir keluar melalui pembuangan (drain) (lihat gambar 4).

Untuk menjaga agar campuran gas tidak keluar lewat drain; maka disitu

dipasang pengaman berupa alat yang diisi air/ larutan.

1. Larutan; 2. Glass bend; 3. Jlan masuk gas bahan bakar atau fuel; 4. Spray

chamber; 5. Drain; 6. Burner.

Gambar 4. Spray Chamber (dan Nebulizer)

c. Pengatoman dengan Menggunakan Nyala

Metode AAS yang menggunakan nyala dalm proses pengatoman

disebut "Flame atomic absorption spektrophotometry”, atau AAS dengan

nyala. Pengatoman dengan nyala adalah lebih sederhana, ekonomis, dan stabil

dari pada cara pengatoman yang menggunakan sumber panas yang lain yang

bukan nyala (Flameless AAS). Campuran gas untuk nyala ini terdiri dari :

1. Gas oksidan : udara, N20, O2 tak dipakai karena sukarnya mengontrol nyala

yang dihasilkan dengan bahan bakar lain.

2. Gas bahan bakar (fuel) : C2H2, propane, H2.

3. Suhu nyala tergantung kepada :

12

4. Campuran komposisi (oksidan dan bahan bakar) yang digunakan jenis

oksidan atau/dan bahan bakar yang dipakai

Hal ini dapat dilihat dalam tabel II.

Tabel II. Suhu nyala dari beberapa campuran Gas

Campuran GasKecepatan Aliran (1/menit)

Suhu K Sebutan NyalaBahan Bakar Oksidan

Udara

Udara-Asetilen

N2O-Asetilin

Udara-Hidrogen

N2O-Hidrogen

N2-Propana

0,3

0,3-0,45

0,45

1,2

1,2-1,5

1,5-1,7

1,7-2,2

3,5

3,5-4,5

4,5

6

10

4

8

8

8

8

8

8

8

10

10

10

8

10

10

2200

2450

2300

3200

2300

2900

2900

Lean

Stoichiometric

Rich

Lean

Stoichiometric

Luminous

Rich

Lean

Stoichiometric

Rich

Stoichiometric

Stoichiometric

Stoichiometric

13

Untuk jenis nyala tertentu, variasi suhu dapat dilakukan dengan mengatur

komposisi (perbandingan oksidan : bahan bakar) dari campuran gas :

1. Nyala pengoksidasi (‘lean’) : proporsi bahan bakar kurang dari jumlah

Stoichiometricnya terhadap oksidan. Suhunya lebih tinggi dari pada yang

Stoichiometric;

2. Nyala Stoichiometric : perbandingan bahan bakar terhadap oksidan adalah

Stoichiometric warna nyala biru kekuningan.

3. Nyala pereduksi (rich) : proporsi bahan bakar melebihi jumlah

Stoichiometricnya terhadap oksidan. Suhunya paling rendah dari pada kedua

type nyala diatas, dan warnanya kuning seluruhnya.

Nyala udara-asetilin adalah yang banyak dipakai dalam analisa dengan metode

AAS ini, yang paling tepat untuk penentuan lebih dari 30 jenis unsur logam dan

metaloid.

Dalam AAS ini maka proses pengatoman seperti yang telah diterangkan itu

merupakan proses yang terpenting :

KCl ================= K + Cl

Molekul Atom Atom

Agar reaksi disosiasi molekul-molekul KCl ini bergeser jauh ke kanan,

maka diperlukkan suhu optimum yang tertentu pada tekanan tertentu. Untuk

senyawa K yang lain (misalnya K2SO4), suhu optimum yang dimaksud itu

ternyata berlainan. Kemudian untuk unsur yang lain, misalnya Na dari NaCl,

suhu optimum yang diperlukan itu berbeda dari yang diperlukan untuk unsur

K.

Adanya zat lain dalam contoh atau larutan akan berubah suhu optimum

itu. Inilah yang merupakan gangguan-gangguan utama dalam analisa dengan

AAS. Gangguan ini termasuk dalam kategori gangguan kimiawi. Misalnya

ialah gangguan dengan adanya fosfat, silikat, aluminium, dalam analisa Ca.14

Jadi jelaslah bahwa selain suhu nyala, efek kimia juga penting dalam

proses pengatoman.

Nyala udara-propana (2200K) khusus dipakai dalam analisa unsur-

unsur yang relative paling mudah untuk diatomkan seperti alkali (Na, K, Li,

Rb, Cs) dan Cd, Cu, Pb, Ag, Zn.

Campuran-campuran gas lain tak terpakai karena :

1. Kurang stabil

2. Memberikan kepekaan analisa yang rendah dibandingkan dengan nyala yang

sudah disebut di atas.

3. Tidak mebentu dalam mengurangi efek gangguan kimiawi

4. Handling gas-gas yang lebih sukar atau berbahya, dll.

d. Burner

Desain dari burner haruslah sedemikian rupa sehingga tidak

membahyakan, misalnya masuknya nyala ke dalam spray chamber (yang

disebut blow back). Burner yang berbeda harus dipakai bila campuran gas yang

digunakan diganti. Jadi burner untuk udara-asetilin berbeda dengan untuk N2O-

asetilin. Bila tidak maka akan terjadi hal-hal yang tidak diinginkan. Burner

harus selalu bersih untuk menjamin kepekaan yang tinggi dan kedapat ulangan

yang baik.

Bagian nyala yang paling besar populasi atom-atom bebasnya adalah

sekitar 0,5-1 cm dari dasar nyala. Kearah bagian inilah radiasi resonans harus

ditujukan untuk memperoleh harga absorbans yang maksimum yang berarti

kepekaan yang tertinggi. Reaksi-reaksi yang terjadi dalam nyala sudah

diuraikan dalam pasal II.3

3.3. Peralatan Optik

15

Sistem optik sebuah alat AAS pada prinsipnya terdiri atas :

a. Sumber radiasi (primer)

b. Pre-slit optics, yang memfokuskan radiasi resonans setengah nyala dan

kemudian ke : slit-masuk ke mokromator

c. Monokromator

d. Detektor

C. Prinsip Kerja Spektrofotometri Serapan Atom

Telah dijelaskan sebelumnya 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

16

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.

17

Ada tiga tahap atomisasi dengan metodeiniyaitu:

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 energi 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 1200oC. untuk temperatur tinggi

biasanya digunakan N:O: = 2:1 karena banyaknya interfensi dan efek

18

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.

D. Instrumen dan Alat

Untuk menganalisis sampel, sampel tersebut harus diatomisasi. Sampel

kemudian harus diterangi oleh cahaya. Cahaya yang ditransmisikan kemudian

diukur oleh detector tertentu.

Sebuah sampel cairan biasanya berubah menjadi gas atom melalui tiga

langkah:

19

1. Desolvation (pengeringan) – larutan pelarut menguap, dan sampel kering

tetap

2. Penguapan – sampel padat berubah menjadi gas

3. Atomisasi – senyawa berbentuk gas berubah menjadi atom bebas.

Sumber radiasi yang dipilih memiliki lebar spectrum sempit

dibandingkan dengan transisi atom.Lampu katoda Hollow adalah sumber

radiasi yang paling umum dalam spekstroskopi serapan atom. Lampu katoda

hollow berisi gas argon atau neon, silinder katoda logam mengandung logam

untuk mengeksitasi sampel. Ketika tegangan yang diberikan pada lampu

meningkat, maka ion gas mendapatkan energi yang cukup untuk

mengeluarkan atom logam dari katoda. Atom yang  tereksitasi akan kembali

ke keadaan dasar dan mengemisikan cahaya sesuai dengan frekuensi

karakteristik logam.

E. Bagian-bagian pada Spektrofotometri Serapan Atom

Bagian-bagian pada Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) adalah

sebagai berikut :

20

Gambar 5. AAS

Gambar 6. Rangkaian AAS

Keterangan Gambar Rangkaian

21

1. 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. 

2. Tabung Gas

Tabung gas pada AAS yang digunakan merupakan tabung gas yang

berisi gas asetilen. Gas asetilen pada AAS memiliki kisaran suhu ± 20.000K,

22

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.

3. 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.

23

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.

4. 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.

5. 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.

24

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.

6. 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. 25

7. Monokromator

Monokromator berfungsi untuk menseleksi radiasi yang akan masuk

ke detektor, sehingga detektor akan hanya mengukur radiasi resonans yang

sudah mengalami absorbsi tersebut diatas. Adapun radiasi yang berpanjang

gelombang lain otomatis tidak diukur. Sistem elektronik lainnya (modulator)

membantu menghindarkan gangguan oleh radiasi lain yang terlanjur ikut

masuk kedalam detektor ini. detektor mengukur intensitas radiasi yang masuk,

dan output dari detektor ini setelah diamplifikasi dapat dibaca pada meter,

recorder, printer atau lainnya.

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.

8. 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 energi 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:

a. 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.

26

b. 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.

F. Cara Kerja Spektrofotometer Serapan Atom

Gambar 7. Spektrofotometer Serapan Atom

Prosedur Pemakaian Alat AAS, yaitu sebagai berikut :

1. Pertama-tama gas di buka terlebih dahulu, kemudian kompresor, lalu

ducting, main unit, dan komputer  secara berurutan.

27

2. Di buka program SAA (Spectrum Analyse Specialist), kemudian muncul

perintah ”apakah ingin mengganti lampu katoda, jika ingin mengganti klik

Yes dan jika tidak No.

3. 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.

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

5. 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

6. 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.

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

8. Diklik icon bergambar burner/ pembakar, setelah pembakar dan lampu

menyala alat siap digunakan untuk mengukur logam.

9. Pada menu measurements pilih measure sample.

10. Dimasukkan blanko, didiamkan hingga garis lurus terbentuk, kemudian

dipindahkan ke standar 1 ppm hingga data keluar.

11. Dimasukkan blanko untuk meluruskan kurva, diukur dengan tahapan yang

sama untuk standar 3 ppm dan 9 ppm.

28

12. Jika data kurang baik akan ada perintah untuk pengukuran ulang,

dilakukan pengukuran blanko, hingga kurva yang dihasilkan turun dan

lurus.

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

pengukuran.

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

15. Setelah pengukuran selesai, data dapat diperoleh dengan mengklikicon

print atau pada baris menu dengan mengklik file lalu print.

16. 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.

G. Metode Analisis

AAS telah diterima kini sebagai metode yang universal dalam analisa

mayoritas unsur-unsur logam dan metalloid, baik dalam konsentrasi yang besar

maupun tunutan. Metode ini cukup spesifik, artinya hasil-hasil analisa suatu unsur

tidak dipengaruhi oleh adanya unsur lain. Cara-cara pemisahan seoerti yang

diperlukan dalam metode lain (misalnya ekstraksi pelarut dalam analisa

spektrofotometri) dengan demikian tidaklah begitu diperlukan dalam AAS. Hal ini

membuat metode AAS sangat menarik karena kesederhanaan, dan ini ditambah

lagi dengan mudahnya cara pengukuran AAS dilakukan.

Dalam beberapa hal maka pemisahan kimia tak dapat diletakkan, misalnya

dalam hal :

1. Memisahkan unsur pengganggu.

29

2. Mengkonsentrasikan unsur-unsur yang berada dalam konsentrasi yang amat

rendah/encer atau dalam jumlah yang terlalu kecil untuk dapat diukur.

Untunglah bahwa dalam metode AAS, maka kita tak memerlukan cara

pemisahan yang terlalu spesifik, yaitu karena relative dapat mentoleransi banyak

unsur-unsur lain seperti tersebut di atas.

Ada tiga teknik yang biasa dipakai dalam analisis secara spektrometri.

Ketiga teknik tersebut adalah:

1. 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:

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

Dengan mengukur absorbansi larutan sampel dan standar, konsentrasi larutan

sampel dapat dihitung.

Analisa kuantitatif dalam AAS adalah berdasarkan pada hasil pengukuran

absorbans dari larutan contoh yang diaspirasikan. Konsentrasi unsur yang

bersangkutan dalam larutan contoh dapat diperoleh lewat grafik standar atau

kurva kalibrasi. Kurva ini dibuat dari hasil pengukuran absorbans larutan-larutan

standar yang diketahui konsentrasinya. Menurut Hukum Beer maka terdapat

hubungan yang linier antara absorbans A dengan konsentrasi unsur dalam larutan.

Dengan demikian, dengan mengukur absorbans, konsentrasi unsur dalam larutan

contoh larutan tersebut dapat dicari.

Misalkan suatu sinar monokromatis melalui unit-unit penyerap (dalam hal

AAS ialah atom-atom bebas) sepanjang b. sinar monokromatis itu yang tadinya

30

mempunyai intensitas I0, setelah melalui unit-unit penyerap itu akan mempunyai

intensitas I. Jadi, I = I0.

Pengurangan intensitas sinar itu (sebagian atau fraksi sinar yang diserap)

akan sebnading dengan jumlah unit penyerap yang dilalui, yang secara matematis

dapat dinyatakan sebgai berikut:

Dengan N ialah jumlah unit penyerap per satuan luas yang dilalui sinar dan k ialah

tetapan. Kemudian

Apabila konsentrasi unit penyerap ialah C (banyaknya unit persatuan volum),

maka:

N = C. b

Sehingga In log.

Sebenarnya adalah merupakan fraksi atau bagian dari sinar semula yang

diteruskan atau ditransmisikan. Ini disebut transmisi atau T.

% - T =

Apakah yang dinamakan A atau absorbans?

Didefinisikan bahwa A = log atau – log T

Maka diperoleh formulasi :

A = a.b.c (Hukum Beer)

Karena a dan b tetap, maka terdapat hubungan yang linier antara A (absorbans) vs

C (konsentrasi penyerap). Hubungan yang linier ini dapat dipertahankan apabila:

31

(i) sinar cukup monokromatis; (ii) C cukup rendah. Hokum Beer ini dibuat untuk

analisa spektrofotometri dimana diukur absorbans larutan yang mengandung zat

penyerap yang sedang dianalisa. Dalam AAS maka yang diukur ialah absorbans

dari atom-atom yang terdapat dalamnyala.

Dengan kurva itu, larutan contoh yang sudah diukur absorbansnya dapat dicari

konsentrasinya dengan interpolasi. Interpolasi itu akan memberikan hasil yang

benar (accurate) apabila : tak ada gangguan yang ditemui.

Gangguan ini misalnya ialah disebabkan oleh tidak samanya komposisi

unsur dalam standar dengan dalam contoh.

Misalkan kalsium (Ca) dalam suatu larutan yang tidak mengandung fosfat

atau silikat akan memberikan harga absorbans yang berbeda apabila kedalam

larutan tersebut dibubuhkan fosfat atau silikat. Jadi silikat atau fosfat ini adalah

zat-zat pengganggu dalam analisa Ca.

Disini timbul problema bagaimana “menyamakan” komposisi dari standar

terhadap contoh itu, agar hasil yang diperoleh “tidak salah”.

Kadang-kadang ditempuh cara dengan membuat standar sintetik yang

komposisinya disamakan dengan contoh. Banyaklah kesukaran yang diperoleh

dalam cara ini, terutama apabila contoh tidak diketahui.

2. Metode Kurva Kalibrasi

Dalam metode ini dibuat suatu seri larutan standar dengan berbagai

konsentrasi dan absorbansi dari larutan tersebut diukur dengan AAS. Langkah

selanjutnya adalah membuat grafik antara konsentrasi(C) dengan absorbansi (A)

yang merupakan garis lurus yang melewati titik nol dengan slobe =  atau = a.b.

konsentrasi larutan sampel dapat dicari setelah absorbansi larutan sampel diukur

dan diintrapolasi ke dalam kurva kalibrasi atau dimasukkan ke dalam persamaan

32

garis lurus yang diperoleh dengan menggunakan program regresi linewar pada

kurvakalibrasi. Beberapa tipe Kurva Kalibrasi yaitu :

A

(a) ideal

C

(a) Fraksi radiasi yang diserap constant dari konsentrasi kecil ke besar

A

(b) normal

33

C

(b) Ada radiasi yang tidak mengalami penyerapan, yang masuk ke (b)

detector. Karena radiasi ini tidak murni berasal dari radiasi resonans.

Radiasi yang besar ini dapat berasal dari HCl

A

(c) kompleks

C

(c) Radiasi terdiri atas lebih dari satu jenis panjang gelombang

A

NO2 – C2H2 flame

1.075

1.050

1.025

34

10 20 30 ppm Eu --------> C

(d) Pada konsentrasi yang rendah, proporsi dari atom-atom yang terionisasi

lebih besar daripada konsentrasi yang tinggi kalium (K) dan natrium (Na)

dalam nyala udara asetilin juga memberikan kurva semacam ini.

3. 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:

Ax = k.Ck                         AT = k(Cs+Cx)

Dimana,

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)}

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:

35

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.

Untuk menghilangkan efek gangguan yang akan timbul karena berbedanya

komposisi matriks, komposisi pelarut, dsb. antara standard an contoh, maka

diciptakanlah metode adisi standar.

Disini kita buat standar di dalam matriks contoh itu sendiri, artinya kepada

larutan contoh yang telah diukur ditambahkan standar unsur yang bersangkutan

dengan konsentrasi yang divariasi. Hasil pengukurannya dilukiskan dalam kurva

seperti di bawah ini.

A

36

Added consentration

H. Analisis Kuantitatif

1. Penyiapan sampel

Penyiapan sampel sebelum pengukuran tergantung dari jenis unsur yang

ditetapkan, jenis substrat dari sampel dan cara atomisasi. Pada kebanyakan sampel

hal ini 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 ke dalam nyala

setelah diencerkan dengan pelarut yang cocok. Sampel padat baiasanya dilarutkan

dalam asam tetapi adakalanya didahului dengan peleburan alkali.

2. 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.

Beberapahal yang perludiperhatikansebelummenganalisa:

a. Larutan sampel diusahakan secermat mungkin (konsentrasi ppm atau ppb).

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

37

c. Hindari pemakaian pelarut aromatic atau halogenida. Pelarut organik yang

umum digunakan adalah keton, ester dan etilasetat.

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

Langkahanalisiskuantitatif:

a. Pembuatan Larutan Stok dan Larutan Standar

b. Pembuatan Kurva Baku

Persamaangarislurus : Y = a + bxdimana:

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.

I. Keuntungan dan Kelemahan Metode AAS

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. Beberapa kelebihan AAS, sebagai berikut:

a. Spesifik

38

b. Batas (limit) deteksi yang rendah

c. Dari satu larutan yang sama, beberapa unsure yang berlainan dapat diukur

d. Pengukuran dapat langsung dilakukan terhadap larutan contoh, jadi berbeda

dengan kalorimetri (yang membutuhkan pembentukan senyawa berwarna),

gravimetri (dimana endapan perlu dikeringkan dulu) dsb. Jadi preparasi

contoh sebelum pengukuran adalah sederhana.

e. Output data (adsorbance) dapat dibaca langsung

f. Dapat diaplikasikan kepada banyak jenis unsur dalam banyak jenis contoh

g. Batas kadar-kadar yang dapat ditentukan adalah amat luas (ppm hingga %).

Catatan:

Ketentuan-ketentuan diatas berlaku untuk “Flame AAS” atau AAS yang

menggunakan nyala dalam proses pengatoman.

AAS yang menggunakan cara elekrotermal dalam pengatoman

mempunyai kepekaan yang jauh lebih tinggi dari pada AAS yang

menggunakan cara nyala.

Dalam soal harga maka metode dalam instrumentasi AAS berada

ditengah-tengah (antara yang termurah seperti kolorimetri, gravimetric dsb,

dan yang mahal seperti spectrometer emisi dengan “automatic direct reading”

atau XRF dsb). Namun instrumentasi AAS dapat bertambah mahal apabila

dilengkapi dengan misalnya printer, automatic sampler, penyimpanan data

(dengan microprocessor) dsb.

Dalam laboratorium yang biasa menganalisa unsur-unsur logam, maka

metode AAS ternyata telah banyak membantu dalam penyederhanaan

prosedur dan pengurangan waktu analisa dari pada masa-masa sebelumnya.

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

39

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.

J. Gangguan-gangguan dalam Metode AAS

1. Gangguan kimia

Reaksi-reaksi kimia yang terjadi adalam nyala (ionisasi, terbentuknya

oksida, silikat dan senyawa lainnya yang stabil; reduksi dsb) dapat menimbulkan

efek penurunan (depression, suppression) ataupun bahkan peningkatan

(enhancement) dari absorbans (A).

Efek penurunan misalnya dijumpai dalam analisa Ca, Mg, Sr, dsb. dalam

contoh yang mengandung silikat, aluminat, fosfat dsb. dimana diperoleh

absorbans yang lebih rendah dibandingkan dengan bilamana pengganggu-

pengganggu (silikat dsb) tersebut tak ada.

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).

2. Gangguang Matrik

40

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).

3. 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.

4. 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.

5. Gangguan spectral

Relatif jarang dijumpai. Gangguan spectral disebabkan karena ikut

masuknya radiasi non-resonans (yaitu sinar yang tidak mengalami penyerapan

oleh atom unsure yang sedang diukur), ke detector. Radiasi/sinar pengotor ini

mempunyai panjang gelombang yang amat berdekatan dengan radiasi resonans.

Ikut masuknya ke detector disebabkan oleh monokromator yang terbatas “daya-

pisah-nya” (resolusinya). Disinilah perlunya monokromator yang baik.

6. Gangguan fisika

41

Gangguan ini berasal dari sebab-sebab fisik. Misalnya pelarut yang

berbeda dalam larutan standard dan contoh akan menimbulkan perbedaan ukuran

partikel kabut yang dibuat dalam spray chamber. Pada hal semakin cepat atau

mudah proses pengatoman kemudian. Mudah/lambatnya proses ini akan

mempengaruhi absorbans yang diperoleh. Kurva standar yang melengkung dapat

disebabkan oleh gangguan ini.

Kemudian perbedaan viskositas antara larutan standard an contoh

(mislanya) karena contoh mengandung asam yang lebih pekat d / p standar, atau

contoh mengandung lebih banyak garam terlarut d / p standar, jenis pelarut yang

tak sama, dsb. akan mempengaruhi efisiensi nebulizer. Dengan viskositas pelarut

yang rendah (misalnya pelarut organik) maka volume larutan per satuan waktu

yang terhisap ke dalam nebulizer akan lebih benar. Maka akan diperoleh

absorbans yang lebih besar d / p apabila air yang dipakai sebagai pelarut.

Jelaslah kini betapa pentingnya persamaan antara standar dan contoh

dalam banyak hal, agar supaya kesalahan analisa dapat dihindari.

Gangguan fisik jenis lainnya akan dihadapi apabila kita mengukur larutan

yang kadar garam terlarutnya tinggi, misalnya mengukur air laut, atau larutan

pekat lainnya. Dalam nyala akan terjadi partikel-partikel padat yang belum

menguap. Partikel ini akan menimbulkan “scatter’ dimana radiasi resonans

dipantulkan/dihamburkan olehnya ke segala arah. Oleh detector, ini akan keliru

diartikan sebagai penyerapan, sehingga didapatlah harga absorbans yang palsu

(tinggi). Kurva kalibrasi yang tidak dilewati titik nol dapat disebabkan oleh

paeristiwa/gangguan ini.

42

BAB III

P E N U T U P

43

A. Kesimpulan

Berdasarkan penjelasan tersubut maka dapat disimpulkan 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 dating dari sumber sinar berselang-seling sehingga sinar yang dipancarkan

juga akan berselang-seling. AAS memiliki keakuratan yang tinggi pada analisis

kualitatif.

B. Saran

Sebaiknya sebagai seorang mahasiswa kimia dapat memahami lebih dalam

mengenai spektrofotometri serapan atom (SSA) , agar dapat mengoperasikan AAS

untuk menganalisa berbagai jenis unsur dalam sampel.

44

DAFTAR PUSTAKA

SumarHendayana, dkk, 1994, Kimia AnalitikInstrumen, IKIP Semarang.

Fardiaz. 1992. Polusi Air dan Udara. . http://www.wordpress.com. Diakses pada 18 Februari 2011.

Foley, Gerald. 1993. Pemanasan Global. Jakarta : Yayasan Obor Indonesia.

45