jurnal Emisi

download jurnal Emisi

of 15

Transcript of jurnal Emisi

Prinsip operasi metode ini yaitu diperlukan sumber cahaya dari luar yang memancarkan sinar dengan panjang gelombang tertentu, yang sesuai dengan energi yang diperlukan untuk mengubah tingkat energi elektronik dari tingkat dasar ke tingkat eksitasi suatu unsur. Sinar dengan panjang gelombang yang diperlukan ini dilewatkan nyala yang mengandung unsur yang akan diukur. Perbedaan antara intensitas sinar mula-mula dengan intensitas sinar yang diteruskan diukur dan perbedaan ini sebagai nilai absorban dan besarnya berbanding lurus dengan konsentrasi unsur yang mengabsorpsi sinar tersebut. Beberapa percobaan ini merupakan usaha untuk memahami hal-hal sebagai berikut : 1. Pembuatan kurva kalibrasi 2. Mencari dan menentukan batas diteksi 3. Mempelajari beberapa sifat gangguan dan cara mengatasinya 4. Mencari kondisi optimum seperti : Kecepatan gas pembakar Kecepatan gas oksidan Tinggi burner head Menentukan kadar suatu unsur

A. Analisis Gangguan Kimia dari Fosfat pada Unsur Ca

(kalsium)Gangguan ini adalah salah satu jenis gangguan umum pada analisis Ca secara fotometri nyala. Populasi atom Ca di dalam nyala berkurang, jika terdapat ion fosfat di dalamnya. Hal ini disebabkan terjadinya reaksi pembentukan senyawa kalsium fosfat [ Ca3(PO4)2] yang dalam nyala sukar diatomisasi ion kalsiumnya dan terbentuk fasa terkondensasi. Gangguan tipe ini adalah gangguan kimia. Untuk mengatasinya dapat dilakukan usaha menguranginya dengan nyala suh yang lebih tinggi atau menambahkan senyawa yang disebut releasing agent atau masking agent.

1

Dalam percobaan ini dilakukan dengan cara : Meninggikan suhu nyala Menambahkan ion Sr2+ sebagai releasing agent Menambahkan larutan EDTA atau larutan sebagai masking agent

Alat dan Bahan Kimia Spektrometer Serapan Atom Labu ukur 250 ml (4 buah), 100 ml (20 buah) Pipet ukur HNO3 pekat Larutan standar Ca 500 ppm, Sr 1000 ppm, EDTA, dan fosfat 0,025 M

Cara Kerja Preparasi Larutan Standar dan Pengukuran: 1. Buat dari larutan standar Ca (500 ppm), larutan seri dengan konsentrasi 10 ppm + X ppm Fosfat dalam labu ukur 100 ml (X= 0.00; 1,00; 2,00; 5,00; 10,00 ppm). 2. Ukur masing-masing serapannya pada kondisi optimum operasi alat (petunjuk instruktur). Buat kurva (grafik hubungan serapan terhadap konsentrasi fosfat). Masking Agent: 1. Buat seri larutan standar Ca yang mengandung 10 ppm Ca + 10 ml larutang EDTA 1000 ppm + X ppm Fosfat dalam labu ukur 100 ml (X = 0,00; 1,00; 2,00; 5,00; 10,00 ppm). 2. Ukur masing-masing serapannya pada kondisi optimum operasi alat (petunjuk instruktur). Buat kurva (grafik hubungan serapan terhadap konsentrasi fosfat).

2

3. Pada preparasi terdahulu, ukur salah satu standar Ca, dengan mengubah komposisi nyala (meninggikan suhu nyala), amati perubahan serapan yang terjadi. Releasing Agent: Buat seri larutan standar Ca yang mengandung 10 ppm + salah satu harga X ppm Fosfat, dengan tujuan menentukan seberapa banyak konsentrasi Sr diperlukan untuk mendapatkan serapan standar Ca seperti serapan tanpa ada gangguan fosfat, maka tambahkan pada salah satu seri larutan tersebut dengan larutan Sr, kemudian ukur serapannya, hingga diperoleh hasil yang dimaksud.

B. Analisis Gangguan Ionisasi pada Penentuan StronsiumDerajat ionisasi atom-atom dalam nyala bergantung pada potensial ionisasinya dan suhu nyala. Dua parameter ini akan menentukan berapa bagian atom-atom yang terbentuk dalam nyala akan hilang oleh karena peristiwa ionisai. Karena reaksi ini terjadi dalam fasa uap, gangguan ionosasi ini dikelompokan sebagai gangguan kimia dalam fasa uap. Gangguan kimiawi ini dapat dikurangi dengan cara memilih suhu nyala dengan tepat, atau dengan menambahkan berlebih dahulu unsur-unsur yang mempunyai potensial ionisasi yang lebih rendah. Penambahan ini akan menaikan konsentrasi elektron dalam nyala sehingga bisa menahan/ menekan ionisasi unsur yang akan dianalisis.

Alat dan Bahan Labu ukur 250 ml (4 buah), 100 ml (10 buah) Pipet ukur dan pipet tetes Spektrometer serapan atom Larutan baku Sr dan K Asam HNO3 pekat

Cara Kerja :3

Preparasi Larutan :

Buat larutan standar Sr (500 ppm), K = 2500 ppm, buat seri larutan standar Sr yang mengandung 50 ppm + X ppm (X = 2500; 1000; 500; 100 ppm) Cara pengukuran :

1. Persiapan pengoperasian alat (petunjuk instruktur) 2. Ukur serapan larutan-larutan tersebut, pengukuran bisa dilakukan secara emisi nyala dengan nyala udara-asetilen dan N2O-asetilen atau secara serapan atom. 3. Plot hasil serapan terhadap penambahan konsentrasi K. 4. Tentukan jumlah K yang diperlukan untuk mengurangi gangguan ionisasi.

Data Pengamatanmaks untuk Ca = 422.73 nm Larutan Ca 1000ppm Ca 1000ppm + PO4- 1ppm Ca 1000ppm + PO4- 2ppm Ca 1000ppm + PO4- 5ppm Ca 1000ppm + PO4- 10ppm E 0.5053 0.5096 0.5180 0.4696 0.4181

Larutan Ca 1000ppm + EDTA Ca 1000ppm + PO4- 1ppm EDTA Ca 1000ppm + PO4- 2ppm EDTA Ca 1000ppm + PO4- 5ppm EDTA

E 0.6005 + 0.5763

+ 0.5756

+ 0.5159

4

Ca 1000ppm + PO4- 10ppm + 0.4456 EDTA

Larutan Ca 1000ppm + Sr 5ppm Ca 1000ppm + PO4- 1ppm Sr 5ppm Ca 1000ppm + PO4- 2ppm Sr 5ppm Ca 1000ppm + PO4- 5ppm Sr 5ppm

E 0.6110 + 0.6041

+ 0.5895

+ 0.5348

Ca 1000ppm + PO4- 10ppm + 0.4349 Sr 5ppm

maks untuk Sr = 460.57 nm Larutan Sr 5ppm + K 100ppm Sr 5ppm + K 500ppm Sr 5ppm + K 1000ppm Sr 5ppm + K 2500ppm E 0.5114 0.5238 0.5300 0.5400

5

6

PembahasanPada percobaan kali ini dilakukan spektroskopi emisi nyala atau AES (Atomic Emission Spectroscopy). Percobaan kali ini bertujuan untuk mengetahui dan memahami instrumentasi AES dan mengetahui pengaruh Masking Agent dan Releasing Agent pada pengukuran AES. Spektroskopi emisi nyala atau AES (Atomic Emission Spectroscopy) merupakan alat yang berdasarkan pada pemancaran atau emisi sinar dengan panjang gelombang yang karakteristik untuk unsur tertentu. Alat ini dapat digunakan untuk menganalisa logam secara kualitatif maupun kuantitatif. Alat AES sebenarnya memiliki instrumentasi yang sama dengan AAS (Atomic Absorbance Spectroscopy), hanya saja yang membedakan adalah pada AAS yg di ukur merupakan absorbansi dari sampel sedangkan pada AES adalah emisinya.

Pada dasarnya prinsip dasar dari analisa Atomic Emission Spectrometer (AES) ini adalah ketika elektron dalam suatu atom tereksitasi, misalnya dengan cara dipanaskan, terdapat tambahan energi untuk mendorong electron menuju orbit energi yang lebih tinggi. Karena keadaan tereksitasi ini merupakan keadaan yang sangat tidak stabil, maka elektron jatuh kembali ke keadaan dasarnya dan meninggalkan keadaan tereksitasinya. Pada saat electron kembali ke keadaan dasarnya, energi tambahan yang telah diserapnya akan dilepaskan dengan cara dipancarkan kembali dalam bentuk foton. Panjang gelombang (atau sama seperti frekuensi) dari foton ditentukan oleh perbedaan energi antara kedua tingkat energi dan setiap unsure atau atom memiliki karakteristik yang khas. Setiap elemen memiliki spektrum atom yang berbeda. Produksi garis spektra oleh atom dari suatu unsur menunjukkan bahwa sebuah atom hanya dapat memancarkan sejumlah energi. Ini mengarah pada kesimpulan bahwa

7

elektron tidak dapat memiliki jumlah sembarang energi tetapi hanya sejumlah energi Spektrum emisi ini dapat digunakan sebagai karakteristik yang unik untuk identifikasi kualitatif elemen. Untuk analisis kuantitatif, intensitas cahaya yang dipancarkan pada panjang gelombang dari elemen yang akan ditentukan diukur. Intensitas emisi pada suatu panjang gelombang akan lebih besar apabila jumlah atom dari unsur analyte meningkat.

Ada banyak cara di mana atom dapat dibawa ke keadaan tereksitasi. Metode paling sederhana adalah dengan memanaskan sampel dengan suhu tinggi, setelah itu eksitasi diproduksi oleh tumbukan antara atom sampel. Sumber energi dapat menjadi busur listrik, api, atau lebih baru-baru ini, sebuah plasma. Pada spektrofotometri emisi nyala, sumber pengeksitasinya adalah nyala api gas, tetapi kelemahan dari nyala api ini adalah energi kalor yang dihasilkan relatif rendah. Misalnya campuran gas Acetilen dan O2 murni hanya akan menghasilkan suhu sekitar 3000oC. Dengan kombinasi gas ini maka unsur-unsur yang dapat dieksitasikan dengan menghasilkan intensitas sinar emisi yang baik biasanya adalah logam8

logam alkali (Na, K, Li, Ca dll). Sedangkan untuk mengeksitasikan atom logam-logam yang lebih berat maka diperlukan nyala api dengan kombinasi gas lain yang dapat memberikan suhu lebih tinggi dan juga memberikan energi kalor yang lebih tinggi. Oleh karena itu AES cocok untuk menganalisis unsur- unsur logam golongan Alkali dan Alkali Tanah.Pada percobaan kali ini dilakukan spektroskopi emisi nyala untuk

menganalisis gangguan kmia dari fosfat pada unsure Ca serta analisis gangguan ionisasi pada penentuan stronsium. Pada spektroskopi emisi nyala, sering terjadi gangguan. Gangguangangguan tersebut ada 3 macam, yaitu Gangguan Fisika Gangguan fisika dapat disebabkan oleh terdapatnya endapan pada sample dan sifat fisik dari sample, seperti viskositasnya yang tinggi dan titik didihnya yang tinggi. Bila titk didih dari unsurnya sangat tinggi, maka saat proses pemanasan atom yang ada tidak dapat tereksitasi dan dalam keadaan bebasnya sehingga emisi yang diharapkan tidak dapat terjadi. Gangguan Kimia Gangguan kimia dari percobaan dengan metode ini dapat disebabkan oleh adanya interaksi dengan unsur lain. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam nyala (ionisasi, terbentuknya oksida, silikat, dan senyawa lainnya yang stabil ; reduksi dan sebagainya) dapat menimbulkan efek penurunan (depression, suspression) ataupun bahkan peningkatan (enchacement) dari adsorbans (A). Hal ini dapat mempengaruhi pengukuran sehingga hasil yang diperoleh tidaklah akurat Gangguan Spektral Gangguan spectral terjadi apabila terdapatnya 2 unsur pada sampel yang diperiksa yang memiliki panjang gelombang yang berdekatan atau berimpit sehingga akan terjadi interferensi dari cahaya yang dipancarkan.

A. Pengaruh Penambahan Fosfat pada Ca2+ Pada percobaan pertama saat analisis Ca, dilakukan penambahan PO43-

dengan konsentrasi yang bervariasi. Pada penambahan ini akan terlihat gangguan yang terjadi pada analisis AES, gangguan ini merupakan gangguan Kimia. Ion 9

fosfat yang ditambahkan dapat mengganggu spektrum emisi karena fosfat dengan kalsium dapat membentuk senyawa Ca3(PO4)2. Dari grafik yang didapat, terlihat bahwa nyala emisi yang di pancarkan berkurang, walaupun sebenarnya terdapat dua titik yaitu pada PO43-

konsentrasi 1 dan 2 ppm terjadi kenaikan .mungkin

terjadi kesalahan pada saat preparasi sample, sehinnga tidak grafik yang di dapat kurang ideal. Ikatan antara Ca dengan PO4 3- merupakan ikatan yang kuat sehingga sulit untuk diputuskan dalam proses atomisasi melalui proses pemanasan dan Ca tidak didapat dalam bentuk bebasnya sehingga tidak dapat di eksitasi. Hal ini mengakibatkan populasi atom Ca dalam nyala akan berkurang. Makin banyak penambahan ion fosfat kepada larutan maka akan semakin besar pula penurunan populasi dari atom Ca. Grafik yang ideal adalah dengan bertambahnya ion fosfat, maka emisi dari ion kalsium akan semakin berkurang. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa PO4 3- mengakibatakan emisi Ca berkurang.

B. oleh EDTA)

Pengaruh Penambahan Fosfat pada Ca2+ (yang dimasking

Pada percobaan selanjutnya larutan campuran antara Ca dengan PO4

3-

ditambahkan dengan larutan EDTA. Dari penambahan ini dapat dilihat bagaimana cara untuk mengurangi gangguan dari Ion fosfat dengan menggunakan masking agent. Yang bertindak sebagai masking agent pada percobaan ini adalah EDTA. Ca dengan EDTA dapat membentuk kompleks EDTA yang cukup stabil. Hal ini dikarenakan tetapan pembentukan kompleksnya yang cukup besar. Selain itu atom Ca dalam EDTA lebih mudah untuk di atomisasi. Dengan adanya EDTA maka atom Ca akan terlindungi dari dari gangguan fosfat sehingga keduanya (fosfat dan kalsium) tidak bereaksi membentuk Ca3(PO4)2. Idealnya emisi Ca adalah konstan. Hal ini dikarenakan adanya EDTA sebagai masking agent. EDTA akan berikatan 10

dengan Ca sehingga Ca tidak lagi bereaksi dengan fosfat membentuk Ca3(PO4)2. Disamping itu, konsentrasi Ca dalam setiap labu adalah sama yaitu 10 ppm sehingga emisi yang dihasilkan akan konstan (mendatar). Namu pada grafik yang didapat, emisi yang terjadi mengalami penurunan. Hal ini mungkin dikarenakan konsentrasi EDTA tidak cukup untuk melindungi Ca karena konsentrasi fosfat yang semakin membesar.

C. Pengaruh Penambahan Sr pada Campuran Ca2+ dan PO42Pada percobaan yang ketiga, akan diamati gangguan yang terjadi pada emisi yaitu khususnya pada penambahan Sr2+ pada campuran larutan Ca2+ dengan fosfat. Penambahan Sr pada campuran larutan Ca2+ , akan terbentuk Sr3(PO4)2. Sr dealam percobaan ini bertindak sebagai releasing agent yang akan mengakibatkan Ca2+ lepas dari Ca3(PO4)2 dan fosfat berikatan dengan Sr2+ sehingga emisi Ca2+ menjadi naik sesuai dengan banyak PO43- yang diikat oleh Sr2+. Ikatan ion antara Sr2+ dengan PO43- lebih stabil daripada ikatan antara Ca2+ dengan PO43-. Semakin banyak Sr yang di tambahkan maka semakin banyak Ca yang tereksitasi dalam nyala dan emisi Ca akan semakin besar. Dalam praktikum, jumlah Sr yang ditambahkan ka dalam larutan Ca konstan, sedangkan jumlah fosfat bervariasi. Jika fosfat yang ada melebihi jumlah Sr yang dapat mengikatnya, maka fosfat tersebut akan berikatan dengan Ca. Sehingga jumlah Ca dalam nyala emisi berkurang sehingga emisi Ca akan menurun. Pada grafik terlihat bahwa emisi yang ada memang menurun sesuai dengan pernyataan di atas.

11

D.

Pengaruh Penambahan Kalium pada Sr

Pada pengamatan yang ke empat ini bertujuan untuk mengetahui emisi dari logam Sr bila suatu senyawa kimia lain ditambahkan. Pada percobaan ini ion yang digunakan adalah K. Pada suhu udara acetilen Sr mudah untuk terionisasi, agar emisi dari Sr dapat diukur maka Sr tidak boleh terionisasi. Untuk mencegah hal ini terjadi, maka dilakukan penambahkan ion K ke dalam larutan, hal ini dikarenakan K lebih mudah terionisasi dibandingkan Sr sehingga diharapkan K dapat mencegah ionisasi dari Sr dan pengukuran emisi dari Sr dapat di ukur. Pada saat penambahan K konsentrasi yang digunakan imerupakan konsentrasi yang tinggi. Hal ini bertujuan agar penyumbangan elektron dalam nyala api cukup besar sehingga akan mengakibatkan nyala api menjadi jenuh dan dapat mengganggu kesetimbangan SrSr2+ atau mencegah terjadinya ionisasi Sr. Oleh karena itulah pada penambahan ion K pada larutan Sr , emisi yang di dapat akan semakin meningkat seiring dengan peningkatan jumlah K.

12

JAWABAN PERTANYAAN1. Pada percobaan 1, pengaruh PO43- mengakibatkan nilai emisinya menjadi semakin kecil karena terjadi reaksi yaitu Ca + PO43- menjadi Ca3(PO4)2 2. Pada percobaan 2, EDTA menghambat laju PO43- untuk bereaksi dengan Ca karena Ca EDTA langsung [Ca(EDTA)]4+ mengikat/mengkomplekskan menjadi

sehingga nilai emisinya tidak menurun 3. Pada percobaan 3, pengaruh penambahan Sr2+ yaitu sebagai pengalihan reaksi, PO43- lebih menyukai berikatan dengan Sr2+ dibandingkan dengan Ca sehingga gangguan terhadap nilai emisi dapat diperkecil 4. Pada percobaan 4, penambahan ion K+ yaitu sebagai penahan laju ionisasi Ca menjadi Ca2+ karena pada reaksi ionisasi terjadi reaksi kesetimbangan, maka harus ditambahkan ion lain agar reaksi kesetimbangan bergeser ke arah atomnya 5. Hasil yang diperoleh antara AES dengan AAS berbeda karena hasilnya dipengaruhi oleh gangguan-gangguan fisika,kimia dan spectral. KESIMPULAN Prinsip analisis dengan metode AES adalah pengukuran emisi radiasi dari atom-atom yang tereksitasi. PO43- merupakan ion penggangu pada emisi Ca karena terbentuknya Ca3(PO4)2 menyebabkan atomisasi dari Ca menjadi terganggu. Gangguan yang terjadi merupakan kimia. Gangguan dari emisi Ca dapat dihilangkan dengan penggunaan masking agent dan releasing agent. EDTA berfungsi sebagai masking agent yang akan membentuk kompleks Ca-EDTA yang lebih stabil. Sr berfungsi sebagai releasing agent yang berfungsi untuk mengikat fosfat membentuk Sr3(PO4)2 .

13

Penambahan kalium berfungsi sebagai penahan laju ionisasi atom Ca.

Emisi yang dihasilkan berbanding lurus dengan konsentrasi.

DAFTAR PUSTAKADay R.A. dan A.L Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif, edisi keenam. Jakarta : Erlangga Sunardi. 2009. Diktat Penuntun Praktikum Analisa Instrumentasi. Depok : FMIPA Universitas Indonesia http://smk3ae.wordpress.com/2008/05/15/perbedaan-aas-dan-spektrofotometer http://en.wikipedia.org/wiki/emission spectrum

LAPORAN PRAKTIKUM ANALISA INSTRUMENTASI

Kelompok A: 1. Aditya Pratama14

2. Ika Novianingsih 3. Kurniyasari 4. Savitri Octaviani

Tanggal Percobaan: 16 November 2009 Asisten: Kak Arya

DEPARTEMEN KIMIA FMIPA UI DEPOK

15