III. DASAR TEORIFotometer nyala adalah sebuah alat yang digunakan dalam analisis kimia anorganik untuk menentukan konsentrasi ion logam tertentu, di antaranya adalah natrium, kalium, lithium dan kalsium. Fotometri nyala adalah suatu metode analisa yang berdasarkan pada pengukuran besaran emisi sinar monokromatis spesifik pada ujung gelombang tertentu yang dipancarkan oleh suatu logam alkali atau alkali tanah pada saat berpijar dalam keadaan nyala dimana besaran ini merupakan fungsi dari konsentrasi dari komponen logam tersebut.Misalkan logam natrium menghasilkan pijaran warna kuning, kalium memancarkan warna ungu sedangkan lithium memancarkan sinar merah bila dibakar dalam nyala. Hal ini telah dimanfaatkan untuk maksud identifikasi unsur alkali tersebut. Besaran intensitas pancaran ini ternata sebanding dengan tingkat kandungan unsur dalam larutan, sehingga metode flame fotometer digunakan untuk tujuan kuantitatif dengan mengukur intensitasnya secara relatif. Metode ini menggunakan foto sel sebagai detektornya dan pada kondisi yang sama digunakan gas propana atau elpiji sebagai pembakarnya untuk membebaskan air sehingga yang tersisa hanyalah kandungan logam.Fotometri nyala didasarkan pada kenyataan bahwa sebagian besar unsur akan tereksitasi dalam suatu nyala pada suhu tertentu serta memancarkan emisi radiasi untuk panjang gelombang tertentu. Eksitasi terjadi bila elektron dari atom netral keluar dari orbitalnya ke orbital yang lebih tinggi. Dan bila terjadi eksitasi atom, ion molekul akan kembali ke orbital semula dan akan memancarkan cahaya pada panjang gelombang tertentu. Prinsip dasar fotometri nyala ini adalah pancaran cahaya elektron yang tereksitasi yang kemudian kembali ke keadaan dasar.Dipancarkannya warna sinar yang berbeda-beda atau warna yang khas oleh tiap-tiap unsur adalah disebabkan oleh karena energi kalor dari suatu nyala-nyala elektron dikulit paling luar dari unsur-unsur tersebut tereksitasi dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih tinggi. Pada waktu elektron-elektron tereksitasi kembali ke tingkat dasar foton akan diemisikan. Oleh karena tingkat-tingkat energi eksitasi tersebut adalah khas atau spesifik untuk suatu unsur logam tertentu maka sinar yang dipancarkan oleh suatu atom unsur logam tersebut adalah khas pula, dasar ini digunakan untuk analisa kualitatif unsur-unsur logam secara reaksi nyala.Flame fotometer nyala dibedakan atas dua macam yaitu :1) Filter Flame Fotometer : Hanya terbatas untuk menganalisa unsur Na, K dan Li2) Spektro Flame Fotometer : Digunakan untuk menganalisa unsur K, Ca, Mg, Sr, Ba, DllPerbedaan kedua alat tersebut terletak pada monokromatronya, dimana alat filter flame fotometer menggunakan filter sebagai monokromatornya sedangkan alat spektro flame fotometer menggunakan pengatur panjang gelombang sebagai monokromatornya.Beberapa masalah yang ditemui dalam analisa kuantitatif secara flame fotometri : Radiasi dari unsurJika terdapat garis spektrum yang berdekatan dengan garis spektrum maka akan menyebabkan penentuan logam akan terjadi interferensi. Penambahan kationDalam nyala tinggi, beberapa atom logam mungkin terionisasi misalnya Na menjadi Na + e dimana ion tersebut mempunyai spektrum emisi tersendiri dengan frekuensi-frekuensi yang berbeda dari atomnya sehingga akan mengurangi tenaga radiasi dari emisi atomnya. Interferensi anionPada percobaan ini dilakukan penentuan kadar logam natrium dan kalium dengan cara pengukuran intensitas nyala masing-masing logam alkali tersebut, karena intensitas nyala merupakan fungsi dari konsentrasi atau kadar unsur dalam sampel.

Gangguan fotometri nyala menurut sumber dan filtratnya :A. Gangguan spectralYaitu gangguan yang disebabkan oleh unsur-unsur lain yang terdapat bersama debgab unsur yang akan dianalisa. Gangguan ini disebabkan karena penggunaan filter untuk memilih panjang gelombang yang akan diukur intensitasnya, misalnya spektrum pita dari Ca(OH)2 akan menggangu pancaran sinar Na pada panjang gelombang 550 nm, gangguan tersebut dapat dihilangkan dengan mempertinggi pemisahan cahaya atau mengatur band width.

B. Gangguan dari sifat fisik larutanVariasi sifat fisik larutan dapat memperkecil atau memperbesar intensitas sinar yang akan dianalisa, sehingga intensitas yang terbaca tidak sesuai dengan konsentrasi yang akan dianalisan , seperti : ViskositasMakin besar viskositas dari suatu larutan yang dianalisa, makin lambat larutan tersebut mencapai nyala. Sehingga intensitas pancaran pada alat akan semakin kecil dan tidak sesuai dengan konsentrasi unsur yang kita analisa. Tekanan uap dan permukaan larutanSifat ini akan mempengaruhi ukuran besar kabut. Kabut dengan ukuran besar akan sedikit mencapai nyala sehingga intensitas yang terbaca pada alat akan lebih kecil dari nilai yang sebenarnya.

C. Gangguan ionisasiGangguan ini disebabkan karena menggunakan suhu nyala yang lebih tinggi. Logam alkali dan alkali tanah yang mudah terionisasi akibat dari adanya ionisasi akan mengurangi jumlah atom netral. Sehingga intensitas dari spektrum atom akan berkurang dan tidak sesuai dengan konsentrasi yang akan kita amati. Adanya atom yang lebih mudah terionisasi akan memberikan sejumlah elektron kedalam nyala sehingga akan mendesak ion menjadi atom.

D. Gangguan dari anion yang ada dalam larutan logamPada umumnya sinar emisi unsur-unsur akan lebih rendah apabila jumlah asam yang relatif tinggi. Gangguan anion ini tidak akan nyata apabila kadarnya lebih rendah dari 0,1M, diatas kepekaan tersebut asam sulfat, nitrat dan fosfat akan memberikan akibat pada penurunan sinar emisi logam.

Bagian-bagian fotometer nyala :1) AtomizerUdara pada tekanan tertentu (atm), masuk kedalam pembungkam kuvet oleh pipa kecil. Hisapan oleh udara menyebabkan larutan contoh terhisap kedalam ruangan pengabut dalam bentuk-bentuk kabut yang halus.

2) Mixing ChamberKabut yang berasal dari alat atomizer akan masuk kedalam ruang pencampur alat pembakar, disini akan bertemu gas pembakar yang masuk dengan tekanan tertentu.

3) FlameCampuran udara dengan gas pembakar menghasilkan nyala dan ke dalam nyala ini pula kabut halus dari larutan contoh menguap. Kalor nyala menyebabkan larutan contoh menguap. Molekul-molekul garam ini (uap) selanjutnya akan terdisosiasi menjadi atom-atom netral yang akan menyerap energi kalor dari nyala sehingga terksitasi dan memancarkan sinar pancaran yang terdiri dari berbagai panjang gelombang.4) ReflektorSinar pancaran yang keluar dari nyala akan dipantulkan kembali ke nyala.

5) Optical LensLensa pancaran yang bersifat polikromatik akan difokuskan oleh lensa melalui suatu celah (diafragma).

6) FilterFilter akan meneruskan cahaya sinar pancaran dengan panjang gelombang yang khas dan berintensitas tinggi dari unsur yang dianalisis dan akan menyerap sinar-sinar lain yang berasal dari nyala.

7) Photo TubeIntensitas sinar pancaran tersebut oleh photo tube akan diubah menjadi arus listrik yang besarnya berbanding lurus dengan intensitas sinar pancaran tersebut.

8) AmplifierArus listrik yang berasal dari photo tube, oleh amplifier akan diperkuat dan diteruskan ke rekorder.

9) RekorderOutput dari amplifier dicatat oleh rekorder yang skalanya terkalibrasi oleh suatu intensitas.