BAB II PENELAAHAN PUSTAKA
B. Spektrofotometri Serapan Atom
Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Skoog, West, and Holler, 1994).
Prinsip spektrofotometri serapan atom adalah larutan sampel mencapai nyala kemudian diubah menjadi atom-atom dalam bentuk gas sehingga di dalam nyala tersebut terkandung atom-atom yang diteliti. Beberapa dari atom-atom ini berada pada excitation state, tetapi sebagian besar berada pada ground state. Atom-atom pada ground state dapat mengabsorpsi radiasi dari panjang gelombang tertentu yang dihasilkan oleh sumber tertentu (hollow cathode lamp). Panjang gelombang radiasi dari sumber yang tidak terserap oleh atom-atom pada
ground stateproporsional dengan jumlah atom-atom yang berada di dalam nyala. Absorbansi secara langsung proporsional terhadap konsentrasi atom-atom dalam bentuk gas yang terdapat dalam nyala yang juga proporsional terhadap konsentrasi analit dalam larutan (Christian, 2004).
Jika radiasi elektromagnetik dikenakan kepada suatu atom maka akan terjadi eksitasi elektron dari tingkat dasar ke tingkat tereksitasi. Setiap panjang gelombang memiliki energi yang spesifik untuk dapat tereksitasi ke tingkat yang
lebih tinggi. Besarnya energi tiap panjang gelombang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: E = h . C (1)
Dimana E = Energi (Joule)
h = Tetapan Planck ( 6,63 x 10-34J.s) C = Kecepatan Cahaya ( 3x 108m/s), dan
= Panjang gelombang (nm) (Skooget al., 1992).
Hubungan antara populasi keadaan dasar dan keadaan eksitasi diberikan oleh persamaan Boltzman :
N1/N0= (g1/g0) e- ΔE/kT (2)
keterangan N1 = banyaknya atom dalam keadaan eksitasi N0 = banyaknya atom dalam keadaan dasar
(g1/g0) = angka banding bobot-bobot statistik untuk keadaan dasar dan keadaan eksitasi
ΔE = energi eksitasi = hv k = tetapan Boltzman T = temperatur Kelvin
Berdasarkan persamaan (2) ini, dapat diketahui bahwa angka banding N1/N0
bergantung baik pada energi eksitasi ΔE maupun pada temperatur T. Baik kenaikan temperatur maupun penurunan ΔE (yakni dalam hal transisi yang terjadi
pada gelombang yang lebih panjang) akan mengakibatkan kenaikan angka banding N1/N0(Basset, Denny, Jeffrey, and Mendham,1991).
Teknik spektrofotometri serapan atom memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan yang akan dijabarkan sebagai berikut:
1. Kelebihan dan Kekurangan Spektrofotometri Serapan Atom
Kelebihan spektrofotometri serapan atom adalah kecepatan analisisnya; dapat digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur logam dalam jumlah kecil (trace) dan sangat kecil (ultratrace); memiliki kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm); pelaksanaannya relatif sederhana dan sebelum pengukuran tidak perlu memisahkan unsur yang ditentukan karena penentuan satu unsur dengan adanya unsur lain dapat dilakukan asalkan lampu katoda berongga yang diperlukan tersedia. Kekurangan spektrofotometri serapan atom adalah kurang sensitif untuk pengukuran sampel bukan logam dan adanya gangguan-gangguan yang menyebabkan pembacaan serapan unsur yang dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan konsentrasinya dalam sampel (Rohman, 2007).
2. Instrumentasi Spektrofotometri Serapan Atom
Cara kerja Spektroskopi Serapan Atom ini adalah berdasarkan atas penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengabsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan lampu katoda (Hollow Cathode Lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono,1995).
Sistem peralatan spektrofotometri serapan atom terdiri dari beberapa bagian yaitu sebagai berikut:
a. Sumber radiasi yang digunakan harus memancarkan spektrum atom dari unsur yang ditentukan. Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga (hollow cathode lamp).
b. Sistem pembakar-pengabut (Nebulizer) untuk mengubah larutan uji menjadi atom-atom dalam bentuk gas. Fungsi pengabut adalah menghasilkan kabut atau aerosol larutan uji. Larutan yang akan dikabutkan ditarik ke dalam pipa kapiler (Bassetet al., 1991).
c. Nyala (flame) digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Temperatur yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas yang digunakan misalnya asetilen-udara bisa mencapai temperatur 22000C (Rohman, 2007).
d. Monokromator digunakan untuk menyempitkan lebar pita radiasi yg sedang diperiksa sehingga diatur untuk memantau panjang gelombang yang sedang dipancarkan oleh lampu katoda berongga. Ini menghilangkan interfensi oleh radiasi yang dipancarkan dari nyala tersebut, dari gas pengisi di dalan lampu katoda berongga, dan dari unsur-unsur lain di dalam sampel tersebut (Watson, 2007).
e. Detektor berfungsi mengubah intensitas radiasi yang datang menjadi arus listrik (Mulja dan Suharman, 1995). Ada dua cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu: (a) dengan memberi respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu; dan (b) yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi (Rohman, 2007). Pada spektrofotometer serapan
atom yang umum dipakai sebagai detektor adalah tabung penggandaan foton (PMT =Photo Multiplier Tube Detector) (Mulja dan Suharman,1995).
f. Readout merupakan suatu alat penunjuk atau sistem pencatat hasil. Hasil pembacaan dapat berupa angka atau bentuk kurva suatu recorder yang menggambarkan serapan atau intensitas emisi (Rohman, 2007).
Instumentasi spektrofotometer serapan atom ditunjukkan pada gambar 1, 2 dan 3 sebagai berikut.
Gambar 1. Instrumen Spektrofotometer Serapan Atom
Gambar 3. Lampu katoda berongga (hollow cathode lamp)
3. Gangguan-gangguan pada Spektrofotometri Serapan Atom
Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam SSA adalah sebagai berikut:
a. Gangguan Spektra
Terjadi bila panjang gelombang (atomic line) dari unsur yang diperiksa berhimpit dengan panjang gelombang dari atom atau molekul lain yang terdapat dalam larutan yang diperiksa. Gangguan spektra ini jarang ditemui pada SSA karena digunakan sumber cahaya yang spesifik untuk unsur yang bersangkutan (Harmita, 2010)
b. Gangguan Fisika
Parameter-parameter seperti jumlah sampel pada burner serta efisiensi atomisasi merupakan gangguan-gangguan fisik. Penyebabnya antara lain, variasi kecepatan alir gas pembakar, variasi viskositas sampel yang disebabkan oleh temperatur dan variasi pelarut, kandungan zat padat yang tinggi, serta perubahan temperatur dalam nyala (Christian, 2004).
c. Gangguan Ionisasi
Elemen seperti alkali dan alkali tanah serta beberapa elemen lain dapat terionisasi dalam nyala pada temperatur yang sangat tinggi. Sinyal emisi maupun absorpsi dapat menurun karena atom yang diukur adalah atom-atom yang tidak terionisasi. Selain itu, adanya elemen-elemen yang mudah terionisasi dalam sampel akan menambah jumlah elektron bebas pada nyala sehingga menahan ionisasi elemen yang diuji (Christian, 2004).
d. Gangguan Kimia
Pemilihan kondisi operasi yang sesuai dapat meminimalkan gangguan kimia. Umumnya, gangguan ini disebabkan oleh anion yang dapat membentuk komponen dengan analit sehingga tingkat volatilitas menurun. Hal ini dapat menurunkan jumlah analit yang menguap sehingga diperoleh kadar analit yang rendah (Skooget al., 1994).
4. Analisis menggunakan spektrofotometri serapan atom
Metode spektrofotometri serapan atom telah banyak dilakukan untuk menetapkan kadar suatu logam dalam sayur, buah, tanaman, makanan. Beberapa penelitian yang menggunakan metode SSA ini antara lain:
a. Evaluasi Tingkat Cemaran Pb dan Cu pada Sayur Kangkung, Kobis, dan Terong berdasarkan Tempat Penjualan di Daerah Surakarta dengan Spektrofotometri Searapan Atom oleh Maryani (2009).
b. Penetapan Kadar Timbal (Pb) dalam Buah Salak, Alpukat, dan Melon dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom oleh Kamal, Prayogo, dan Suroso (2008).
c. Analisis Cemaran Timbal, Kadmium, dan Seng dalam Sawi (Brassica chinensis
L.) yang Ditanam di Sekitar Kawasan Industri Medan-Belawan Secara Spektrofotometri Serapan Atom oleh Saputri (2010).
d. Analisis Kadmium (Cd) dalam Daging Kerang Darah (Anadara granosa) dari Pasar Tambak Lorok Semarang dengan Spektrofotometri Serapan Atom oleh Kurniawan (2005).
e. Analisis Cemaran Logam Berat dalam Buah Nanas (Ananas comosus L.) Kaleng Secara Spektrofotometri Serapan Atom oleh Setyorini, Sediarso, dan Kharisma (2006).
f. Studi Penentuan Logam Tembaga (Cu) dan Seng (Zn) pada Tanaman Kedelai (Glycine max L.) Secara Spektrofotometri Serapan Atom di Kecamatan Trimurjo Kabupaten Lampung Tengah oleh Raharjo (2002).