ANALISIS SPEKTROMETRIANALISIS SPEKTROMETRISpektroskopi adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang interaksi antara materi dengan radiasi elektromagnetik. tentang interaksi antara materi dengan radiasi elektromagnetik. Metode pengukuran yang didasarkan pada pengetahuan Metode pengukuran yang didasarkan pada pengetahuan tentang spektroskopi disebut spektrometri.tentang spektroskopi disebut spektrometri.

Berdasarkan pada perbedaan keadaan materi, dibedakan:1. Spektroskopi molekuler (molecular spectroscopy) 2. Spektroskopi atom (atomic spectroscopy)

Berdasarkan sumber energi radiasi yang dipakai, dibedakan:1. Spektrometri sinar dan sinar x2. Spektrometri UV-Vis3. Spektrometri IR4. Spektrometri Resonansi Magnetik Inti (NMR) 5. Spektrometri Raman, dan sebagainya.

MATERIMATERI Menurut faham mekanika kuantum, tiap materi punya energi,

dan energi tersebut berada dalam keadaan terkuantisasi. Atom adalah suatu materi sehingga atom juga punya energi yang terkuantisasi. Atom terdiri atas inti atom dan elektron. Atom punya gerak yaitu gerak translasi, rotasi dan vibrasi. Untuk atom diasumsikan bahwa inti atom adalah tetap.

Elektron juga diasumsikan tidak bertranslasi (karena inti tetap, padahal gerakan elektron dikendalikan oleh inti dengan adanya gaya inti-elektron). Namun demikian elektron mengalami gerakan rotasi disekitar atom, sedang vibrasinya diabaikan. Karena atom terdiri dari inti dan elektron, padahal inti atom tetap, maka gerakan dalam suatu atom yang dibicarakan adalah gerakan elektron (rotasi elektron), sehingga dikatakan bahwa energi atom adalah energi dari elektron yang berotasi.

22

42 1

8 nh

emzEn

Untuk meninjau energi elektron dalam suatu atom dapat ditinjau dari :

1.Teori Mekanika Klasik2.Teori Mekanika Kuantum3.Teori Mekanika Gelombang

Elektron pada suatu atom tidak berkeliaran, melainkan terikat ke inti sehingga energinya negatif (-).

Energi elektron pada bilangan kuantun n dirumuskan :

Dari persamaan diatas, jelas bahwa Dari persamaan diatas, jelas bahwa E sangat bergantung E sangat bergantung pada z (nomor atom)pada z (nomor atom) atau atau energi akan berbeda jika atomnya energi akan berbeda jika atomnya berbedaberbeda. .

Tingkat energi atom akan berbeda juga dengan tingkat energi Tingkat energi atom akan berbeda juga dengan tingkat energi ionnya. Hal ini disebabkan karena perbedaan gaya tarik ionnya. Hal ini disebabkan karena perbedaan gaya tarik antara inti dengan elektron pada atom atau ion. antara inti dengan elektron pada atom atau ion.

Untuk Na ( e = 11, muatan = 0) maka gaya tarik elektron Untuk Na ( e = 11, muatan = 0) maka gaya tarik elektron dengan inti kurang efektif. Untuk Na+ (e = 10, muatan = +1) dengan inti kurang efektif. Untuk Na+ (e = 10, muatan = +1) maka gaya tarik elektron dengan inti lebih efektif. maka gaya tarik elektron dengan inti lebih efektif.

Sehingga dapat dikatakan bahwa atom atau ion memiliki Sehingga dapat dikatakan bahwa atom atau ion memiliki tingkat energi yang karakteristik. Hal ini mengakibatkan tingkat energi yang karakteristik. Hal ini mengakibatkan spektroskopi atom juga karakteristikspektroskopi atom juga karakteristik..

Contoh :Contoh :

SIFAT RADIASI SIFAT RADIASI ELEKTROMAGNETIKELEKTROMAGNETIK

Cahaya mempunyai kesamaan sifat dengan radiasi Cahaya mempunyai kesamaan sifat dengan radiasi elektromagnetik, terutama mengenai sifat penjalarannya. elektromagnetik, terutama mengenai sifat penjalarannya.

Cahaya terdiri dari 2 komponen, yaitu komponen listrik dan Cahaya terdiri dari 2 komponen, yaitu komponen listrik dan komponen magnetik. komponen magnetik.

Komponen elektrik inilah yang mempunyai peranan penting Komponen elektrik inilah yang mempunyai peranan penting dalam spektroskopi daripada komponen listrik, karena dalam spektroskopi daripada komponen listrik, karena interaksi gelombang elektromagnetik terutama terjadi antara interaksi gelombang elektromagnetik terutama terjadi antara medan listrik gelombang elektromagnetik dengan gerakan medan listrik gelombang elektromagnetik dengan gerakan elektronik dari materi.elektronik dari materi.

Radiasi elektromagnetik Radiasi elektromagnetik mempunyai dua sifat : sebagai mempunyai dua sifat : sebagai gelombang dan materigelombang dan materi

Sifat Gelombang :Sifat Gelombang : Radiasi elektromagnetik mempunyai frekwensi (Radiasi elektromagnetik mempunyai frekwensi ()) Energi radiasi (Power radiation). Radiasi Energi radiasi (Power radiation). Radiasi

elektromagnetik punya intensitas yang proporsional elektromagnetik punya intensitas yang proporsional dengan energi radiasi yaitu jumlah energi dari dengan energi radiasi yaitu jumlah energi dari seberkas sinar yang melewati luasan tertentu per seberkas sinar yang melewati luasan tertentu per detik. detik.

Difraksi.Bila seberkas radiasi elektromagnetik Difraksi.Bila seberkas radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui celah sempit, maka akan terjadi dilewatkan melalui celah sempit, maka akan terjadi difraksi. Dalam difraksi terjadi perubahan/pemisahan difraksi. Dalam difraksi terjadi perubahan/pemisahan panjang gelombang.panjang gelombang.

Sifat Partikel :Sifat Partikel :

Radiasi elektromagnetik memiliki energi radiasiRadiasi elektromagnetik memiliki energi radiasi

Energi radiasi elektromagnetik dipancarkan dalam Energi radiasi elektromagnetik dipancarkan dalam bentuk kwanta (atau foton), energi satu foton hanya bentuk kwanta (atau foton), energi satu foton hanya akan bergantung pada frekwensi.akan bergantung pada frekwensi.

E = h E = h Sifat partikel dari radiasi elektromagnetik ditunjukkan Sifat partikel dari radiasi elektromagnetik ditunjukkan

dengan efekfotolistrik dengan efekfotolistrik

h h

ee

logamlogam

Terjadi pelepasan elektron logam, bila energi radiasi yang Terjadi pelepasan elektron logam, bila energi radiasi yang diberikan sesuai. diberikan sesuai. Energi elektron yang dipancarkan ternyata sebanding dengan Energi elektron yang dipancarkan ternyata sebanding dengan frekwensi radiasi yang diberikan.frekwensi radiasi yang diberikan.

E elektron = h E elektron = h - W - W

Efek fotolistrik mudah terjadi pada logam yang mempunyai Efek fotolistrik mudah terjadi pada logam yang mempunyai potensial ionisasi rendah seperti logam-logam alkali. Efek potensial ionisasi rendah seperti logam-logam alkali. Efek fotolistrik penting dalam spektroskopi khususnya pada fotolistrik penting dalam spektroskopi khususnya pada rancangan suatu detektor.rancangan suatu detektor.

I

G

I = Intensitas radiasi

V yang dihasilkan sebanding dengan I

V I

ada beda potensial (V)

Interaksi Radiasi elektromagnetik dengan MateriInteraksi Radiasi elektromagnetik dengan Materi

Bila suatu radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui Bila suatu radiasi elektromagnetik dilewatkan melalui materi, maka komponen listrik akan berinteraksi materi, maka komponen listrik akan berinteraksi dengan atom dan molekul dalam materi tersebut. dengan atom dan molekul dalam materi tersebut.

Macam interaksi yang terjadi sangat bergantung pada Macam interaksi yang terjadi sangat bergantung pada macam materi :macam materi :

1.1. Transmisi RadiasiTransmisi Radiasi. . 2.2. Absorbsi RadiasiAbsorbsi Radiasi. Dalam absorbsi atom/molekul . Dalam absorbsi atom/molekul

akan mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih akan mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi.tinggi.

3.3. Hamburan Radiasi/Proses ScatteringHamburan Radiasi/Proses Scattering. Terjadi karena . Terjadi karena tumbukan antara radiasi elektromagnetik dengan tumbukan antara radiasi elektromagnetik dengan partikel besar dalam medium.partikel besar dalam medium.

HUBUNGAN KUANTITATIF RADIASI DENGAN MATERIHUBUNGAN KUANTITATIF RADIASI DENGAN MATERI

Beberapa istilah dalam spektroskopi absorpsi adalah Beberapa istilah dalam spektroskopi absorpsi adalah transmitansi, absorbansi dan absorptivitas. transmitansi, absorbansi dan absorptivitas. Istilah tersebut digunakan dalam spektroskopi UV-Vis, Istilah tersebut digunakan dalam spektroskopi UV-Vis, spektroskopi absorpsi atom dan spektroskopi IR.spektroskopi absorpsi atom dan spektroskopi IR.

TransmitansiTransmitansiApabila suatu berkas sinar radiasi dengan intensitas Io Apabila suatu berkas sinar radiasi dengan intensitas Io dilewatkan melalui suatu larutan dalam wadah transparan maka dilewatkan melalui suatu larutan dalam wadah transparan maka sebagian radiasi akan diserap sehingga intensitas radiasi yang sebagian radiasi akan diserap sehingga intensitas radiasi yang diteruskan It menjadi lebih kecil dari Io. diteruskan It menjadi lebih kecil dari Io. Transmitansi dengan simbol T dari larutan merupakan fraksi Transmitansi dengan simbol T dari larutan merupakan fraksi dari radiasi yang diteruskan atau ditansmisikan oleh larutan, dari radiasi yang diteruskan atau ditansmisikan oleh larutan, yaitu :yaitu :T = It/Io. Transmitansi biasanya dinyatakan dalam persen (%).T = It/Io. Transmitansi biasanya dinyatakan dalam persen (%).

AbsorbansiAbsorbansiAbsorbansi dengan simbol A dari suatu larutan merupakan Absorbansi dengan simbol A dari suatu larutan merupakan logaritma dari 1/T atau logaritma Io/It.logaritma dari 1/T atau logaritma Io/It.A = log (1/T) = log (Io/It) = - log (T)A = log (1/T) = log (Io/It) = - log (T)Contoh : Bila A = 0 artinya radiasi diteruskan 100%, bila A = 1 Contoh : Bila A = 0 artinya radiasi diteruskan 100%, bila A = 1 artinya radiasi diteruskan 10%. Nama lain dari absorbansi artinya radiasi diteruskan 10%. Nama lain dari absorbansi adalah Optical Density (OD)adalah Optical Density (OD)

Absortivitas dan Absortivitas MolarAbsortivitas dan Absortivitas MolarAbsorbansi berbanding langsung dengan tebal larutan dan Absorbansi berbanding langsung dengan tebal larutan dan konsentrasi larutan (hukum Beer), yaitu :konsentrasi larutan (hukum Beer), yaitu :

A = a b cA = a b cdimana:dimana:

A = absorbansiA = absorbansia = konstanta disebut absortivitasa = konstanta disebut absortivitasb = tebal larutanb = tebal larutanc = konsentrasi larutanc = konsentrasi larutan

Jika konsentrasi c dinyatakan dalam mol/liter (Molar) dan tebal Jika konsentrasi c dinyatakan dalam mol/liter (Molar) dan tebal larutan dalam cm maka absortivitas disebut absortivitas molar larutan dalam cm maka absortivitas disebut absortivitas molar ((), sehingga), sehingga

A = A = b c b c

Hukum Beer menyatakan bahwa absorbansi berbanding Hukum Beer menyatakan bahwa absorbansi berbanding langsung dengan tebal larutan dan konsentrasi seperti telah langsung dengan tebal larutan dan konsentrasi seperti telah dikemukakan sebelumnya.dikemukakan sebelumnya.

Rumus ini dapat dijelaskan sebagai berikut : Radiasi dengan Rumus ini dapat dijelaskan sebagai berikut : Radiasi dengan intensitas Io yang dilewatkan bahan setebal b berisi sejumlah n intensitas Io yang dilewatkan bahan setebal b berisi sejumlah n partikel (atom, ion atau molekul) akan mengakibatkan intensitas partikel (atom, ion atau molekul) akan mengakibatkan intensitas berkurang menjadi Itberkurang menjadi It

Io > ItIo > It

X

Y

I - dI

b

ItIo

db

Berkurangnya intensitas radiasi tergantung dari luas penampang Berkurangnya intensitas radiasi tergantung dari luas penampang (S) yang menyerap partikel, dimana luas penampang ini (S) yang menyerap partikel, dimana luas penampang ini sebanding dengan jumlah partikel (n). Sehingga: sebanding dengan jumlah partikel (n). Sehingga:

S

dS

I

dI

nS sehingga sehingga dndS

Bila diintegralkanBila diintegralkan

nI

I S

dnk

I

dIt

o 0

.S

nk

I

ILn

o

t .

Luas penampang S dapat dinyatakan dalam volume V dan Luas penampang S dapat dinyatakan dalam volume V dan ketebalan b :ketebalan b :

2cmb

VS sehingga :sehingga :

V

bnk

I

ILn

o

t ..

atau atau

V

bnk

I

ILn

t

o ..

n/V menunjukkan banyaknya partikel/cm3, jadi besaran ini dapat n/V menunjukkan banyaknya partikel/cm3, jadi besaran ini dapat dikonversi ke dalam konsentrasi dalam mol/l, yaitu :dikonversi ke dalam konsentrasi dalam mol/l, yaitu :

3

3

23

/1000

/1002.6 cmV

lcmx

molpartikelx

partikelnc

lmolVx

nc /

1002.6

100023

atauatau1000

1002.6 23CxVn

Sehingga:Sehingga:

1000

...1002.6 23 bkcx

I

ILn

t

o

atau atau

1000303.2

...1002.6 23

x

bkcx

I

ILog

t

o

JadiJadi cbI

ILog

t

o ..

atauatau cbA ..

PENGGOLONGAN SPEKTROSKOPIPENGGOLONGAN SPEKTROSKOPI

Dikenal dua kelompok utama spektroskopi, yaitu spektroskopi Dikenal dua kelompok utama spektroskopi, yaitu spektroskopi atom dan spektroskopi molekul. atom dan spektroskopi molekul.

Dasar dari spektroskopi atom adalah tingkat energi elektron Dasar dari spektroskopi atom adalah tingkat energi elektron terluar suatu atom atau unsur, sedang dasar dari spektroskopi terluar suatu atom atau unsur, sedang dasar dari spektroskopi molekul adalah tingkat energi molekul yang melibatkan energi molekul adalah tingkat energi molekul yang melibatkan energi elektronik, vibrasi dan rotasi.elektronik, vibrasi dan rotasi.

Berdasarkan signal radiasi elektromagnetik, spektroskopi dibagi Berdasarkan signal radiasi elektromagnetik, spektroskopi dibagi menjadi empat golongan yaitu menjadi empat golongan yaitu (a)(a)spektroskopi absorbsi, spektroskopi absorbsi, (b)(b)spektroskopi emisi, spektroskopi emisi, (c)(c)spektroskopi scattering, dan spektroskopi scattering, dan (d)(d)spektroskopi fluoresensi.spektroskopi fluoresensi.

Spektroskopi Absorbsi :Spektroskopi Absorbsi :

1.1. Spektroskopi absorbsi sinar xSpektroskopi absorbsi sinar x2.2. Spektroskopi absorbsi UV-VakumSpektroskopi absorbsi UV-Vakum3.3. Spektroskopi UV-VisSpektroskopi UV-Vis4.4. Spektroskopi Infra Merah (IR)Spektroskopi Infra Merah (IR)5.5. Spektroskopi Gelombang MikroSpektroskopi Gelombang Mikro6.6. Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR)Spektroskopi Resonansi Magnetik Inti (NMR)7.7. Spektroskopi Resonansi Spin elektron (ESR)Spektroskopi Resonansi Spin elektron (ESR)8.8. Spektroskopi “Photoacoustic”Spektroskopi “Photoacoustic”

Spektroskopi “Scattering” :Spektroskopi “Scattering” :Spektroskopi RamanSpektroskopi Raman

Spektroskopi Fluoresensi :Spektroskopi Fluoresensi :

1.1. Spektroskopi Fluoresensi Sinar xSpektroskopi Fluoresensi Sinar x2.2. Spektroskopi Fluoresensi UV-VisSpektroskopi Fluoresensi UV-Vis

INSTRUMENTASIINSTRUMENTASI

Instrumen untuk spektroskopi umumnya terdiri dari 5 Instrumen untuk spektroskopi umumnya terdiri dari 5 komponen pokok, yaitu komponen pokok, yaitu 1. sumber radiasi, 1. sumber radiasi, 2. wadah sampel, 2. wadah sampel, 3. monokromator, 3. monokromator, 4. detektor, dan 4. detektor, dan 5. rekorder. 5. rekorder.

Komponen instrumen untuk spektroskopi emisi berbeda Komponen instrumen untuk spektroskopi emisi berbeda dengan ketiga spektroskopi lainnya, dalam hal ini tidak dengan ketiga spektroskopi lainnya, dalam hal ini tidak diperlukan sumber radiasi. diperlukan sumber radiasi. Jadi sampel itu sendiri yang memancarkan emisi. Jadi sampel itu sendiri yang memancarkan emisi.

1 3 2 4 5

2

3 4 5

2

1

3 4 5

1

a.

b.

c.

Gambar. Komponen Instrumen untuk spektroskopi Gambar. Komponen Instrumen untuk spektroskopi (a) Spektroskopi Absorpsi, (b) Spektroskopi Emisi,(a) Spektroskopi Absorpsi, (b) Spektroskopi Emisi, (c) Spektroskopi Fluoresensi(c) Spektroskopi Fluoresensi dan Scattering dan Scattering

Sumber RadiasiSumber Radiasi

Sumber radiasi untuk spektrum kontinyu adalah : Sumber radiasi untuk spektrum kontinyu adalah : (a)(a) lampu argon pada spektroskopi UV-Vakum, lampu argon pada spektroskopi UV-Vakum, (b)(b) lampu deuterium atau hidrogen pada spektroskopi UV, lampu deuterium atau hidrogen pada spektroskopi UV, (c)(c) lampu xenon, lampu wolfram (tungsten) pada UV-Vis, lampu xenon, lampu wolfram (tungsten) pada UV-Vis, (d)(d) Nerst Glower, Globar, kawat nikrom pada spektroskopi IR. Nerst Glower, Globar, kawat nikrom pada spektroskopi IR.

Sumber radiasi untuk spektrum diskontinu adalah lampu katoda Sumber radiasi untuk spektrum diskontinu adalah lampu katoda cekung yang banyak dipakai pada spektroskopi atom.cekung yang banyak dipakai pada spektroskopi atom.

Wadah SampelWadah Sampel

Wadah sampel diperlukan untuk semua teknik spektroskopi Wadah sampel diperlukan untuk semua teknik spektroskopi kecuali spektroskopi emisi. kecuali spektroskopi emisi.

Umumnya wadah sampel disebut kuvet atau sel. Umumnya wadah sampel disebut kuvet atau sel. Kuvet yang terbuat dari kuarsa baik untuk spektroskopi ultra Kuvet yang terbuat dari kuarsa baik untuk spektroskopi ultra violet dan juga untuk spektroskopi sinar tampak. violet dan juga untuk spektroskopi sinar tampak. Kuvet plastik dapat digunakan untuk spektroskopi sinar Kuvet plastik dapat digunakan untuk spektroskopi sinar tampak. tampak.

Panjang sel untuk spektroskopi UV-Vis biasanya 1 cm, ada Panjang sel untuk spektroskopi UV-Vis biasanya 1 cm, ada juga sel dengan panjang 0,1 cm. juga sel dengan panjang 0,1 cm.

Sel untuk spektroskopi infra merah dengan sampel padatan Sel untuk spektroskopi infra merah dengan sampel padatan atau cairan umumnya mempunyai tebal sel kurang dari 1 mm. atau cairan umumnya mempunyai tebal sel kurang dari 1 mm. Yang paling banyak dipakai untuk spektroskopi infra merah Yang paling banyak dipakai untuk spektroskopi infra merah adalah kristal NaCl, KBr, LiF dan sebagainya.adalah kristal NaCl, KBr, LiF dan sebagainya.

MonokromatorMonokromator

Monokromator adalah alat yang paling umum dipakai untuk Monokromator adalah alat yang paling umum dipakai untuk menghasilkan berkas radiasi dengan satu panjang gelombang. menghasilkan berkas radiasi dengan satu panjang gelombang. Monokromator untuk radiasi ultra violet, sinat tampak dan infra Monokromator untuk radiasi ultra violet, sinat tampak dan infra merah adalah serupa, yaitu mempunyai celah (slit), lensa, merah adalah serupa, yaitu mempunyai celah (slit), lensa, cermin dan prisma atau grating. cermin dan prisma atau grating. Terdapat 2 macam monokromator yaitu monokromator prisma Terdapat 2 macam monokromator yaitu monokromator prisma Bunsen dan monokromator grating Czerney-Turney.Bunsen dan monokromator grating Czerney-Turney.

DetektorDetektor

Dikenal 2 macam detektor, yaitu detektor foton dan detektor Dikenal 2 macam detektor, yaitu detektor foton dan detektor panas. Detektor foton termasuk (1) sel photovoltaic, (2) panas. Detektor foton termasuk (1) sel photovoltaic, (2) phototube, (3) photomultiplier tube, (4) detektor semi konduktor, phototube, (3) photomultiplier tube, (4) detektor semi konduktor, dan (5) detektor diode silikon. Detektor panas biasa dipakai dan (5) detektor diode silikon. Detektor panas biasa dipakai untuk mengukur radiasi infra merah, termasuk thermocouple untuk mengukur radiasi infra merah, termasuk thermocouple dan bolometer.dan bolometer.

RekorderRekorder

Signal listrik dari detektor bisanya diperkuat dengan amplifier Signal listrik dari detektor bisanya diperkuat dengan amplifier kemudian direkam sebagai spektrum yang berbentuk puncak-kemudian direkam sebagai spektrum yang berbentuk puncak-puncak. puncak.

Plot antara panjang gelombang dan absorban akan Plot antara panjang gelombang dan absorban akan dihasilkan spektrum. dihasilkan spektrum.

SPEKTROSKOPI ATOMSPEKTROSKOPI ATOM

Teknik spektroskopi atom didasarkan pada Teknik spektroskopi atom didasarkan pada absorpsiabsorpsi, , emisiemisi atau atau fluoresensifluoresensi dari radiasi elektromagnetik oleh partikel-partikel dari radiasi elektromagnetik oleh partikel-partikel atom. atom.

Ketiga teknik analisis tersebut menghasilkan data spektrum Ketiga teknik analisis tersebut menghasilkan data spektrum atom pada daerah UV-Vis dan daerah sinar x. Untuk atom pada daerah UV-Vis dan daerah sinar x. Untuk mendapatkan spektrum UV-Vis, sampel perlu diatomisasi. mendapatkan spektrum UV-Vis, sampel perlu diatomisasi. Dalam hal ini molekul (sampel) diuraikan dan diubah menjadi Dalam hal ini molekul (sampel) diuraikan dan diubah menjadi partikel atom berbentuk gas. partikel atom berbentuk gas.

Spektrum absorpsi, emisi dan fluoresensi dari atom suatu unsur Spektrum absorpsi, emisi dan fluoresensi dari atom suatu unsur terdiri dari sejumlah garis dengan panjang gelombang tertentu terdiri dari sejumlah garis dengan panjang gelombang tertentu yang merupakan sifat khas dari unsur.yang merupakan sifat khas dari unsur.

Tipe Tipe SpektroskopiSpektroskopi Metode AnalisisMetode Analisis Sumber RadiasiSumber Radiasi

AbsorpsiAbsorpsi absorpsi atom absorpsi atom (nyala)(nyala)Absorpsi atom Absorpsi atom (tanpa nyala)(tanpa nyala)Absorpsi sinar xAbsorpsi sinar x

Diaspirasikan ke dalam nyalaDiaspirasikan ke dalam nyala

Dievaporasi dan dinyalakan di atas Dievaporasi dan dinyalakan di atas permukaan panaspermukaan panasTidak diperlukanTidak diperlukan

Lampu katoda cekungLampu katoda cekung

Lampu katoda cekungLampu katoda cekung

Lampu sinar xLampu sinar x

EmisiEmisi ArcArcSparkSpark

Plasma argonPlasma argonEmisi atom atau Emisi atom atau emisi nyalaemisi nyalaEmisi sinar x Emisi sinar x

Dipanaskan dalam busur (arc) listrikDipanaskan dalam busur (arc) listrikDieksitasi dalam percikan api Dieksitasi dalam percikan api (spark) tegangan tinggi(spark) tegangan tinggiDipanaskan dalam plasma argonDipanaskan dalam plasma argonDiaspirasikan ke dalam nyalaDiaspirasikan ke dalam nyala

Tidak diperlukan, sampel ditembak Tidak diperlukan, sampel ditembak dengan elektrondengan elektron

SampelSampelSampelSampel

SampelSampelSampelSampel

SampelSampel

FluoresensiFluoresensi Fluoresensi atom Fluoresensi atom (nyala)(nyala)

Fluoresensi atom Fluoresensi atom (tanpa nyala)(tanpa nyala)

Fluoresensi Fluoresensi sinar xsinar x

Diaspirasikan ke dalam nyalaDiaspirasikan ke dalam nyala

Dievaporasi dan dinyalakan di atas Dievaporasi dan dinyalakan di atas permukaan panaspermukaan panas

Tidak diperlukanTidak diperlukan

Sampel (dieksitasi Sampel (dieksitasi dengan radiasi dari dengan radiasi dari lampu)lampu)Sampel (dieksitasi Sampel (dieksitasi dengan radiasi dari dengan radiasi dari lampu)lampu)Sampel (dieksitasi Sampel (dieksitasi dengan radiasi sinar x)dengan radiasi sinar x)

Tabel berikut menunjukkan berbagai metode analisis Tabel berikut menunjukkan berbagai metode analisis berdasarkan spektroskopi atomberdasarkan spektroskopi atom

Sumber RadiasiSumber Radiasi MonokromatorMonokromator DetektorDetektor

Radiasi Radiasi TransmisiTransmisi

SampelSampel

MonokromatorMonokromator DetektorDetektor

Radiasi Radiasi EmisiEmisi

SampelSampel

Sumber radiasi

Sumber radiasi

MonokromatorMonokromator DetektorDetektor

Radiasi Radiasi FluoresensiFluoresensi

SampelSampel

9090oo

Gambar. Prinsip Spektroskopi Nyala: (a) Absoprsi Atom, (b) Emisi Atom dan (c) Fluoresensi Atom

Bila suatu sampel larutan garam anorganik diaspirasikan ke Bila suatu sampel larutan garam anorganik diaspirasikan ke dalam nyala api maka dalam nyala api akan terbentuk suatu dalam nyala api maka dalam nyala api akan terbentuk suatu larutan berbentuk gas yang disebut plasma. larutan berbentuk gas yang disebut plasma.

Plasma ini berisi partikel-partikel atom. Plasma ini berisi partikel-partikel atom.

Jadi dalam nyala api terdapat sampel yang telah teratomisasi Jadi dalam nyala api terdapat sampel yang telah teratomisasi atau direduksi menjadi atom-atomnya.atau direduksi menjadi atom-atomnya.

Spektroskopi Absorpsi Atom.Spektroskopi Absorpsi Atom.

Pada metode ini suatu sumber radiasi yang sesuai (lampu Pada metode ini suatu sumber radiasi yang sesuai (lampu katoda cekung) dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi katoda cekung) dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut sampel yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. diteruskan ke detektor melalui monokromator. Untuk membedakan antara radiasi yang berasal dari sumber Untuk membedakan antara radiasi yang berasal dari sumber radiasi dan radiasi dari nyala api, biasanya digunakan chopper radiasi dan radiasi dari nyala api, biasanya digunakan chopper yang dipasang sebelum radiasi dari sumber radiasi mencapai yang dipasang sebelum radiasi dari sumber radiasi mencapai nyala api. nyala api.

Detektor disini akan menolak arus searah (DC) dari emisi nyala Detektor disini akan menolak arus searah (DC) dari emisi nyala dan hanya mengukur arus bolak balik (signal absorpsi) dari dan hanya mengukur arus bolak balik (signal absorpsi) dari sumber radiasi dan sampel. sumber radiasi dan sampel.

Konsentrasi unsur diukur berdasarkan perbedaan intensitas Konsentrasi unsur diukur berdasarkan perbedaan intensitas radiasi pada waktu ada atau tidaknya unsur yang diukur (sampel) radiasi pada waktu ada atau tidaknya unsur yang diukur (sampel) di dalam nyala api.di dalam nyala api.

Spektroskopi Emisi Atom.Spektroskopi Emisi Atom.

Pada metode ini atom-atom unsur dalam nyala api akan Pada metode ini atom-atom unsur dalam nyala api akan tereksitasi. Pada waktu atom-atom kembali ke tingkat dasar tereksitasi. Pada waktu atom-atom kembali ke tingkat dasar akan memancarkan radiasi elektromagnetik yang disebut akan memancarkan radiasi elektromagnetik yang disebut radiasi emisi dimana energi radiasi emisi ini sama dengan radiasi emisi dimana energi radiasi emisi ini sama dengan energi radiasi eksitasi. energi radiasi eksitasi.

Jadi sumber radiasi disini berasal dari sampel. Intensitas Jadi sumber radiasi disini berasal dari sampel. Intensitas radiasi emisi ini kemudian dideteksi oleh detektor setelah radiasi emisi ini kemudian dideteksi oleh detektor setelah melalui monokromator. Dalam hal ini konsentrasi unsur melalui monokromator. Dalam hal ini konsentrasi unsur sebanding dengan intensitas radiasi, artinya terdapat sebanding dengan intensitas radiasi, artinya terdapat hubungan linear antara intensitas radiasi dengan konsentrasi hubungan linear antara intensitas radiasi dengan konsentrasi unsur.unsur.

Spektroskopi Fluoresensi Atom.Spektroskopi Fluoresensi Atom.

Pada metode ini seperti pada spektroskopi absorpsi atom Pada metode ini seperti pada spektroskopi absorpsi atom untuk membentuk partikel-partikel atom diperlukan nyala api. untuk membentuk partikel-partikel atom diperlukan nyala api.

Energi radiasi yang diserap oleh partikel atom akan Energi radiasi yang diserap oleh partikel atom akan dipancarkan kembali ke segala arah sebagai radiasi dipancarkan kembali ke segala arah sebagai radiasi fluoresensi dengan panjang gelombang yang karakteristik. fluoresensi dengan panjang gelombang yang karakteristik.

Sumber radiasi ditempatkan tegak lurus terhadap nyala api Sumber radiasi ditempatkan tegak lurus terhadap nyala api sehingga hanya radiasi fluoresensi yang dideteksi oleh sehingga hanya radiasi fluoresensi yang dideteksi oleh detektor setelah melalui monokromator. Intensitas radiasi detektor setelah melalui monokromator. Intensitas radiasi fluoresensi ini berbanding lurus dengan konsentrasi unsur.fluoresensi ini berbanding lurus dengan konsentrasi unsur.

KOMPONEN SPEKTROSKOPIKOMPONEN SPEKTROSKOPI

AtomizerAtomizerPiranti (device) untuk merubah materi menjadi atom-atom Piranti (device) untuk merubah materi menjadi atom-atom bebas. Karena umumnya atom-atom berada dalam keadaan bebas. Karena umumnya atom-atom berada dalam keadaan berikatan pada suhu rendah, maka umumnya melibatkan suhu berikatan pada suhu rendah, maka umumnya melibatkan suhu tinggi. tinggi.

Ada dua jenis atomizer :Ada dua jenis atomizer :

Atomizer untuk spektroskopi emisiAtomizer untuk spektroskopi emisi : Terjadi perubahan : Terjadi perubahan dari materi menjadi atom bebas dalam keadaan excited dari materi menjadi atom bebas dalam keadaan excited state.state.

Hukum Distribusi Boltzman :Hukum Distribusi Boltzman :kTEE

oioioieggNN /)(//

Ni = banyaknya atom dalam keadaan tereksitasiNi = banyaknya atom dalam keadaan tereksitasiNo = banyaknya atom dalam keadaan dasarNo = banyaknya atom dalam keadaan dasarEi = energi excited stateEi = energi excited stateEo = energi ground stateEo = energi ground stategi & go = faktor statistik yang ditentukan oleh banyaknya gi & go = faktor statistik yang ditentukan oleh banyaknya

tingkat energi yang mempunyai energi sama tingkat energi yang mempunyai energi sama pada setiap tingkat energipada setiap tingkat energi

Tujuan atomizer adalah untuk membuat Ni/No sebesar Tujuan atomizer adalah untuk membuat Ni/No sebesar mungkin, agar dimungkinkan terjadinya atom pada excited mungkin, agar dimungkinkan terjadinya atom pada excited state sebesar mungkin. state sebesar mungkin.

Temperatur yang diperlukan untuk atomisasi dapat dihitung Temperatur yang diperlukan untuk atomisasi dapat dihitung dengan persamaan Boltzman diatas.dengan persamaan Boltzman diatas.

Beberapa type atomizer yang dapat dipakai :Beberapa type atomizer yang dapat dipakai :

Nyala ApiNyala Api

Tidak semua atom dapat diatomisasi dengan nyala api untuk Tidak semua atom dapat diatomisasi dengan nyala api untuk keperluan spektroskopi emisi. Umumnya atomisasi nyala keperluan spektroskopi emisi. Umumnya atomisasi nyala hanya dipakai untuk beberapa unsur dari golongan alkali, hanya dipakai untuk beberapa unsur dari golongan alkali, seperti Na, K, Ca, Mg dan Li. Dengan nyala api ini atom seperti Na, K, Ca, Mg dan Li. Dengan nyala api ini atom cenderung berada pada ground state.cenderung berada pada ground state.

Daftar bahan bakar dan oksidan yang banyak dipakaiDaftar bahan bakar dan oksidan yang banyak dipakai

BahanBakarBahanBakar OksidanOksidan Suhu Maksimum (Suhu Maksimum (ooC)C)

PropanaPropanaPropanaPropanaHidrogenHidrogenHidrogenHidrogenHidrogenHidrogenAsetilenAsetilenAsetilenAsetilenAsetilenAsetilen

SianogenSianogen

UdaraUdaraOksigenOksigenArgonArgonUdaraUdara

OksigenOksigenUdaraUdara

OksigenOksigenNN22OO

OksigenOksigen

172517252900290015771577204520452677267723002300306030602955295545004500

TEKNIK ANALISISTEKNIK ANALISIS

Salah satu keuntungan analisis dengan spektroskopi absorpsi Salah satu keuntungan analisis dengan spektroskopi absorpsi atom adalah tidak perlu dilakukan pemisahan unsur yang atu dari atom adalah tidak perlu dilakukan pemisahan unsur yang atu dari lainnya, artinya larutan sampel dapat langsung dianalisis lainnya, artinya larutan sampel dapat langsung dianalisis kandungan unsurnya. Teknik analisis yang banyak digunakan kandungan unsurnya. Teknik analisis yang banyak digunakan adalah metode kurva kalibrasi dan metode adisi standar.adalah metode kurva kalibrasi dan metode adisi standar.

Metode Kurva KalibrasiMetode Kurva Kalibrasi

Dengan membuat sederetan larutan standar dengan Dengan membuat sederetan larutan standar dengan konsentrasi yang telah diketahui secara pasti diukur konsentrasi yang telah diketahui secara pasti diukur absorbansinya, kemudian dibuat kurva antara absorbansi absorbansinya, kemudian dibuat kurva antara absorbansi versus konsentrasi yang akan diperoleh garis linier. versus konsentrasi yang akan diperoleh garis linier. Konsentrasi sampel dapat dihitung dengan cara mengeplotkan Konsentrasi sampel dapat dihitung dengan cara mengeplotkan absorbansi yang terukur dalam kurva.absorbansi yang terukur dalam kurva.

Menurut hukum Beer absorbansi berbanding lurus dengan Menurut hukum Beer absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasi, namun demikian pada kenyataannya penyim-konsentrasi, namun demikian pada kenyataannya penyim-pangan sering terjadi. Untuk menghindarkan hal ini maka pangan sering terjadi. Untuk menghindarkan hal ini maka kurva kalibrasi harus dibuat setiap kali analisis.kurva kalibrasi harus dibuat setiap kali analisis.

AAbbssoorrbbaannssii

Konsentrasi standarKonsentrasi standar

Metode Adisi StandarMetode Adisi Standar

Dalam teknik ini larutan sampel dengan volume yang Dalam teknik ini larutan sampel dengan volume yang sama dimasukkan ke dalam masing-masing labu takar, sama dimasukkan ke dalam masing-masing labu takar, kemudian ditambah larutan standar dengan konsentrasi yang kemudian ditambah larutan standar dengan konsentrasi yang berbeda. Absorbansi dari masing-masing labu takar diukur berbeda. Absorbansi dari masing-masing labu takar diukur setelah diencerkan sampai volume tertentu (tanda tera). setelah diencerkan sampai volume tertentu (tanda tera). Kemudian dibuat kurva hubungan antara absorbansi total Kemudian dibuat kurva hubungan antara absorbansi total dengan konsentrasi standar.dengan konsentrasi standar.

Diperoleh hubungan :Diperoleh hubungan :AX = k CXAX = k CXAT = k (CS + CX)AT = k (CS + CX)

dimana dimana CX = konsentrasi unsur dalam larutan sampelCX = konsentrasi unsur dalam larutan sampelCS = konsentrasi unsur dalam larutan standar yang CS = konsentrasi unsur dalam larutan standar yang

ditambahkanditambahkanAX = absorbansi larutan sampelAX = absorbansi larutan sampelAT = absorbansi larutan sampel dan standarAT = absorbansi larutan sampel dan standar

Kombinasi dari dua persamaan diperoleh :Kombinasi dari dua persamaan diperoleh :

XS

T

X

X

CC

A

C

A

XSXTX CCAAC .

XSXTX ACAAC .

XT

XSX AA

ACCatauatau

Konsentrasi unsur dalam larutan sampel dapat dihitung dengan Konsentrasi unsur dalam larutan sampel dapat dihitung dengan cara ekstrapolasi sampai AT = 0, sehingga :cara ekstrapolasi sampai AT = 0, sehingga :

CCX X = - C= - CSS

AAbbssoorrbbaannssii

Konsentrasi standar Konsentrasi standar