Spektrofotometer serapan atom adalah suatu metode pengukuran kuantitatif suatu unsur yang terdapat dalam suatu cuplikan berdasarkan penerapan cahaya pada panjang gelombang tertentu oleh atom – atom bentuk gas dalam keadaan dasar. perpanjangan SSA ke unsur lain semula merupakan akibat perkembangan spektroskopi pancaran cahaya. Telah lama ahli kimia mengunakan pancaran radiasi oleh atom yang dieksitasikan dalam suatu nyala sebagai alat analisis. Suatu nyala yang lain, kebanyakan atom berada dalam keadaan tereksitasi. Fraksi atom – atom yang tereksitasi berubah secara eksponensial dengan temperatur. Teknik ini digunakan untuk penetapan sejumlah unsur, kebanyakan logam, dan sampel yang sangat beraneka ragam ( Walsh, 1955).
2.7.1 Prinsip Dan Dasar Teori
Spektrofotometri serapan atom didasarkan pada bahwa atom-atom pada suatu unsur dapat mengabsorpsi energi sinar pada panjang gelombang tertentu. Banyak energi sinar yang diabsorpsi berbanding lurus dengan jumlah atom-atom unsur yang mengabsorpsi. Atom terdiri atas inti atom yang mengandung proton bermuatan positif dan neutron berupa partikel netral, di mana inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron bermuatan negatif pada tingkat energi yang berbeda-beda. Jika energi diabsorpsi oleh atom, maka elektron yang berada di kulit terluar (elektron valensi) akan tereksitasi dan bergerak dari keadaan dasar atau tingkat energi yang terendah (ground state) ke keadaan tereksitasi dengan tingkat energi yang lebih tinggi (excited state). Jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan elektron ke tingkat energi tertentu dikenal sebagai potensial eksitasi untuk tingkat energi tersebut. Pada waktu kembali ke keadaan dasar, elektron melepaskan energi sebagai energi panas ataupun energi sinar (Clark, D.V, 1979).
2.7.2 Instrumentasi
Komponen penting yang membentuk spektrofotometer serapan atom diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 Instrumentasi SSA
(Day, R. A. Jr. dan Underwood A.L. 1988) Tabung
katoda cekung
Pemotong
berputar Nyala
M onokrom ator D etektor
Penguat arus
searah Pencatat
Sum ber tenaga
B ahan
bakar C ontoh O ksigen
1. Sumber sinar
Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga. Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia (neon atau argon) dengan tekanan rendah. Neon biasanya lebih disukai karena memberikan intensitas pancaran lampu yang lebih rendah.
2. Tempat Sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan asas. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu dengan nyala dan tanpa nyala.
a. Nyala (flame)
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi.
b. Tanpa nyala (flameless)
Teknik atomisasi dengan nyala dinilai kurang peka karena atom gagal mencapai nyala, tetesan sampel yang masuk kedalam nyala terlalu besar, dan proses atomisasi kurang sempurna. Oleh karena itu muncullah suatu teknik atomisasi yang baru yakni atomisasi tanpa nyala. Pengatoman dapat dilakukan dalam tungku dari grafit. Sampel diletakkan dalam tabung grafit, kemudian tabung tersebut dipanaskan dengan sistem elektris dengan cara melewatkan arus listrik grafit. Akibat pemanasan ini, maka zat yang akan dianalisis berubah menjadi atom-atom netral (Rohman, A. 2007).
Monokromator memisahkan, mengisolasi dan mengontrol intensitas dari radiasi energi yang mencapai detektor. Pada hakekatnya mungkin saja dapat dianggap sebagai suatu saringan yang dapat disesuaikan dengan suatu daerah yang spesifik, yang mana spectrum transmisi yang tidak sesuai akan ditolak. Idealnya monokromator harus mampu memisahkan garis resonansi. Karena ada beberapa unsur yang mudah dan ada beberapa unsur yang sulit (Haswell,S.J. 1991).
4. Detektor
Detektor dapat diatur sedemikian rupa pada nilai frekuensi tertentu, sehingga tidak memberikan respon terhadap nilai emisi yang berasal dari eksitasi termal (Khopkar,S.M. 2003).
5. Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai sistem pencatat hasil.
2.7.3 Nyala Pembakar
Untuk spektroskopi nyala suatu persyaratan penting adalah bahwa nyalayang dipakai hendaknya menghasilkan temperatur lebih dari 2000 K.
Tabel 2.2 Temperatur nyala dengan berbagai bahan bakar
Gas pembakar Temperatur (T/K)
Udara Dinitrogen oksida Asetilena 2400 3200 Hidrogen 2300 2900 Propana 2200 3000 Gas kota 2100 -
Sejauh susunan nyala itu dipentingkan, dapatlah dicatat bahwa suatu campuran asetilena-udara sesuai untuk penetapan sekitar tiga puluh logam, tetapi suatu nyala propilena-udara haruslah dipilih untuk logam yang mudah diubah menjadi keadaan
uap atom. Untuk logam seperti alumunium dan titanium yang membentuk oksida tahan api, temperatur nyala asetilena-nitrogen oksida yang lebih tinggi itu mutlak perlu dan nyata kepekaan bertambah bila nyala kaya akan asetilena (Vogel, A.I, 1994).
2.7.4 Gangguan pada SSA dan Cara Mengatasinya
Gangguan nyata pada SSA adalah seringkali didapatkan suatu harga yang tidak sesuai dengan konsentrasi sampel yang ditentukan. Penyebab dari gangguan ini adalah faktor matriks sampel, faktor kimia adanya gangguan molekuler yang bersifat radiasi.
Sampel dalam bentuk molekul karena disosiasi yang tidak sempurna akan cenderung mengabsorpsi radiasi dari sumber radiasi. Demikian juga terjadinya ionisasi atom akan menjadi sumber kesalahan pada SSA oleh karena spektrum radiasi oleh ion jauh berbeda dengan spektrum absorpsi atom netral yang memang akan ditentukan. Ada beberapa usaha untuk mengurangi gangguan kimia pada SSA yaitu dengan jalan:
1. Menaikkan temperatur nyala agar mempermudah penguraian untuk itu dipakai gas pembakar campuran C2H2 + N2O yang memberikan nyala dengan
temperatur yang tinggi.
2. Menambahkan elemen pengikat gugus atom penyangga, sehingga terikat kuat akan tetapi atom yang ditentukan bebas sebagai atom netral. Misalnya, penentuan logam yang terikat sebagai garam, dengan penambahan logam, yang lainnya akan terjadi ikatan lebih kuat dengan anion pengganggu.
3. Pengeluaran unsur pengganggu dari matriks sampel dengan cara eksitasi. (Mulja, M. 1995)
BAB 3