Bab II Spektrofotometri Serapan Atom Aas

5/20/2018 Bab II Spektrofotometri Serapan Atom Aas

1/38

ATOMIC ABSORPTIONSPECTROSCOPY(AAS)

SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOM

(SSA)

BAB II


2/38

TEORI

Atomic absorption spectroscopy (AA or AAS) is one

of the commonest instrumental methods for analyzing

for metals and some metalloids. Metal/Logam : Al. Ba, Cr, Hg, K, Mn, Ni, Sr, Zn

Metalloids : Sb, As, Se, dan Te

Metode analisis kuantitatif yang didasarkan pada

penyerapan/absorpsiradiasi(sinar) oleh atom

Akibat absorpsi :

Transisi elektron dari ground state ke excited state


3/38

Transisi

Energi yang diserap sesuai dengan perbedaan energitransisi dari GS ke ES

e

e

A E

hvhv

+

+


4/38

Prinsip dalam AAS

Proses :

Atomisasi

Penyerapan/absorpsi energi

Deteksi energi yang diabsorp


5/38

Instrumentasi

Susunan komponen utama

Sumber sinar Unit atomisasi Detektor

Lampu Katoda Cekung

(Hollow cathode lamp)Nyala

(Flame)

Tanpa Nyala

(Flameless)


6/38

Alat AAS
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Atomic_absorption_spectroscopy.jpg


7/38

Susunan Instrumen

Flame AAS

Sumber sinar Unit atomisasi Detektor


8/38

Fungsi masing-masing komponen

alat

1. Sumber Sinar/Radiasi

Didesain setiap lampu hanya untuk satu jenis

unsur yang sesuai (Lampu Na analisis Na) The hollow cathode lamp(HCL) or

electrodeless lamps (EDL)
http://www.chemistry.nmsu.edu/Instrumentation/AAS_HCL.htmlhttp://www.chemistry.nmsu.edu/Instrumentation/AAS_HCL.html


9/38

Sumber radiasi

Lampu katodecekung

Gas Argon


10/38

Cara kerja

Saat arus dialirkan ke dalam lampu, atom-atom gas argonterionisasi dan menghasilkan energi kinetik :

Ar Ar+ + e + Ek Ek yang besar menghasilkan pelepasan atom-atom dari katoda

(M) = sputtering

Atom-atom tereksitasi kemudian relaksasi sambil emisi energi(cahaya) keluar tabung mengenai sampel

MM* + hv


11/38

Optimasi arus pada lampu

HCLArus >sensitivitas tinggi

Arus >>> banyak atom katode yang

tereksitasi emisi tinggi diserapoleh atom yang tak tereksitasi (selfabsorption)sensitivitas turun


12/38

2. Unit Pengatoman :

Tempat pembentukan atom logam dari ionyang terlarut (larutan)

Jenis :

Flame

Flameless Hidrida

Pembentukan uap dingin (Cold Vapor-generation)

Tungku grafit


13/38

Flame AAS :

Atomisasi : larutan sampel diaspirasikan ke dalam nebulizer

dengan adanya gas pembakar dan oksidan sehingga terbentukaerosol


14/38

Fungsi api

Destroy any analyteions and breakdown

complexes Create atoms (the

elemental form) of theelement of interest

i.e.Fe0

, Cu0

, Zn0

, etc.


15/38

Temperature nyala

Tergantung pada kombinasi oksidandan bahan bakar

Bahan bakar : Asetilen, gas alam, hidrogen

Oksidan : Udara/oksigen , N2O

Bahan bakar Oksidan Suhu nyala

(oC)

Gas asetilen

(C2H2)

O2 udara 2125-2400

Gas hydrogen

(H2)

O2 udara 2000-2050

Gas alam O2 udara 1700-1900Metana O2 udara 1875

Gas asetilen

(C2H2)

Nitrooksida

(N2O)

2600-2800


16/38

Proses dalam nyala

Nebulization

SolutionM+ + A-

M+ + A-

M+ + e-

MA

Mo + Ao

Desolvation

Liquefaction

Vaporization

Atomization

Aerosol

Solid

Liquid

Gas

Gas

Gas

Excitation

Ionization

MA

MA

M*

Gas


17/38

3. Specific light measurement - Includes severalcomponents:

a) a monochromatorto disperse several wavelength of lightsthat are emitted from the light source to isolate aparticular line of interest,

b) a detectorto produce an electrical current that is dependenton the light intensity. This electrical current is amplifiedand processed by the instrument electronics to produce asignal, which is a measure of the light attenuationoccurring in the sample cell and,

c) this signal is further processed to generate an instrumentreadoutin concentration units.


18/38

Dasar Analisis Kuantitatif

Hukum Beer : Jika Io dilewatkan larutan dengan konsentrasi C

maka intensitas berkurang menjadi It yangsebanding dengan C

Io/It = k. C

Hukum Lambert-Beer Jika Io dilewatkan larutan setebal b maka

intensitas berkurang menjadi It yang sebandingdengan bIo/It = k.b


19/38

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


20/38

Validitas A = a b C

Untuk absorpsi

Untuk konsentrasi yang relatif rendah

Konsentrasi besar : terjadi interaksi antara analitsehingga mengurangi absorpsi radiasi

penyimpangan

Kesalahan minimal :

A = 0,44 atau 0.2-0.8

C sangat kecilA terlalu kecil It dan Io hampirsamakesalahan besar


21/38

Aplikasi hukum Lambert Beer

Membandingkan A standar dengan Asampel :

Standar tunggal Deret standar Kurva standar

Adisi standar


22/38

Kurva Standar

Cs

As

Ax

Cx

As : absorbansi larutan standar

Cs : konsentrasi larutan standar

Ax : absorbansi larutan sampel

Cx : konsentrasi larutan sampel

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 20 40 60 80 100

Concentration

CorrectedIR


23/38

Adisi standar

Larutan standar + larutan sampel vol

akhir dibuat sama (mis 10 ml)

V Larstand

Vol larsampel

Absorbansi total

0 2 A1

1 2 A2

2 2 A3

3 2 A4

4 2 A5


24/38

Sensitivitas dan batas deteksi

Sensitivitas: konsentrasi analit yang dapatmengadsorpsi radiasi sedemikian rupa

sehingga memberikan A = 0,0044 Batas deteksi: konsentrasi terendah dari

suatu analit yang memberikan signal 2 x baseline


25/38

Gangguan :Spektrum dan Kimia

Spektrum :

Spektra analit overlap dengan spektra pengganggu,

karena spektrum absorpsi pengganggu berdekatandengan spektrum absorpsi analit(


26/38

Kimia

Adanya reaksi kimia :

pembentukan senyawa dengan volatilitas tinggiatau rendah

Ionisasi dalam nyala

Asosiasi atau disosiasi

Matriks

Viskositas larutan standar tidak sama dengananalit


27/38

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 lebihrendah (K dengan Na)


28/38

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 menyebabkanoksidasi/ pembakaran

Sampel dalam l diuapkan di atas permukaan furnace

Pemanasan furnace dimulai 100oC dengan cara mengalirkanarus lsitrik : penguapan pelarut atau pengeringan sampel

padat Suhu dinaikkan samapi 700-1000oC sehingga sampel

terbentuk abu. kemudian suhu dinaikkan menjadi 2000-3000dengan menaikkan arus sampai 100mAterjadi atomisasi.Sisa pembakaran dihembus dengan gas Ar


29/38

Kelebihan

Volume sangat kecil

Sampel padat dapat langsung dianalisis

Sensitivitas tinggi

Kelemahan :

untuk unsur-unsur yang dapat membentuk

karbida dengan C dari furnacetidak dapatdianalisis (Cari contohnya)


30/38

Pembentukan senyawa hidrida

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

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

basauap AsH3, BiH3, dst

Uap logam hidrida dibawa oleh gas inert menuju

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

Aso+ hv absorpsi


31/38

Pembentukan uap dingin

Khusus untuk Hg Larutan Hg(II) + asam + reduktor (NaBH4) :

Hg2+ + 3e + H+Hg0 atom (uap)

Hg0 + hv absorpsi teramati Absorbansinya

Sensitivitas tinggi (< 1ppb sd ppt)

Uap Hg berbahaya


32/38

Alat CV AAS


33/38

Analisis Merkuri (Hg)

Parameter untuk Analisis Merkuri:

Parameter instrument

Unsur Hg

Arus lampu 3 mA

Panjang gelombang 253.7 nm

Lebar celah (Slit Width) 0.5 nm

Tinggi celah (Slit Height) Normal

Moda Instrumen Koreksi latar belakang

(Background Correction) on

Moda Pengukuran Tinggi puncak


34/38

Pembuatan larutan standar: Larutan standar merkuri (dibuat dari larutan induk 1000 ppb (mg/L)

dengan range konsentrasi 5-25 ppb (mg/L), dengan volume tiap-tiap

konsentrasi 50,0 mL

Kosentrasi larutan standar:

5; 10; 15; 20; 25 mg/L

Pereaksi: Reduktor NaBH41% dalam NaOH 0,10 M

HCl 0,30 M


35/38

Prosedur: Atur alat AAS (GBC) sesuai kondisi operasi di atas

Sampel dan standar dimasukkan ke dalam kapiler (inlet sampel)

Direaksikan dalam reaktor dalam MHS (Mercury Hydride System)

Direaksikan dengan NaBH4dan HCl 0,30 M, dicampur (mixer), uapdianalisis dengan AAS.


36/38

Contoh soal

1. Daun kangkung, yang mengandung logam Fe, seberat 0,25 gdilarutkan dalam asam dan diencerkan sampai volume = 500 mL,kemudian dari larutan tersebut diambil 10 ml dan diencerkan menjadi100 ml. Larutan encer tersebut kemudian dianalisis dengan alatspektrofotometer absorpsi UV/Visibel menggunakan teknik adisistandar. Jika diberikan data sebagai berikut :

maka tentukan berapa % kandungan logam besi dalam sampelkangsung tersebut (Ar Fe = 56)

Untuk sampel yang bagaimanakah teknik adisi standar sebaiknya

digunakan ?


37/38

Volume

sampel (mL)Volume larutan

standarFe 5 ppm (mL)

Volumepengompleksdan akudes

(ml)

Absorbansi

0 0 50 0,022

10 0 40 0,201

10 5 35 0,291

1010 30 0,378

1015 25 0,467

10 20 20 0,554


38/38

2. Diberikan data penentuan ion Pb(II) dalam air limbah elektroplating denganmetode spektrofotometri serapan atom (atau AAS)

teknik adisi standar, sebagai berikut :

Volume sampel

(mL)

Volume larutan standar

Pb 10 ppm (mL)

Absorbansi

10 0 0,146

10 10 0,301

10 20 0,448

10 30 0,587

10 40 0,724

Bab II Spektrofotometri Serapan Atom Aas

Documents

Transcript of Bab II Spektrofotometri Serapan Atom Aas