TINJAUAN PUSTAKA
2.3 Spektrofotometri Serapan Atom
Spektrofotometri serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur mineral dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat sekelumit (ultratrace).
Cara analisis ini memberikan kadar total unsur mineral dalam suatu sampel dan tidak tergantung pada bentuk molekul mineral dalam sampel tersebut. Cara ini cocok untuk analisis sekelumit mineral karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm), pelaksanaanya relatif sederhana dan interferensinya sedikit (Rohman, 2007).
Spektrofotometri serapan atom berprinsip pada penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral dan sinar yang diserap biasanya sinar tampak atau sinar ultraviolet. Atom-atom menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, dan hal itu tergantung dari unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang tertentu memiliki energi yang cukup untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom.Dengan adanya absorbsi energi, berarti diperoleh energi yang lebih banyak sehingga suatu atom yang berada pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya
Bagian instrumentasi spektrofotometer serapan atom adalah sebagai berikut ini:
a. Sumber sinar
Sumber sinar yang digunakan yaitu lampu katoda berongga terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam diisi dengan gas mulia (neon atau argon) dengan tekanan rendah. Bila antara anoda dan katoda diberi suatu selisih tegangan yang tinggi, maka katoda akan memancarkan berkas-berkas electron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat tinggi akan bertabrakan dengan gas-gas mulia tersebut, mengakibatkan gas-gas mulia akan kehilangan elektron dan menjadi ion bermuatan positif. Selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan energi yang tinggi pula, pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan unsur yang akan dianalisis, akan ditabrak oleh ion-ion positif gas mulia. Akibat tabrakan ini, unsur-unsur dari katoda ini kemudian akan mengalami eksitasi ke tingkat energi-energi elektron yang lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum pancaran dari unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisis (Rohman, 2007).
b. Tempat sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometer serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan dasar. Ada berbagai macam alat yang digunakan untuk mengubah sampel menjadi uap atom-atomnya, yaitu:
i. Dengan nyala (Flame)
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa cairan menjadi bentuk uap atomnya dan untuk proses atomisasi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas yang digunakan, misalnya untuk nyala menggunakan gas asetilen-udara, suhunya sebesar 2200°C. Sumber nyala asetilen-udara ini merupakan sumber nyala yang paling banyak digunakan.Pada sumber nyala ini asetilen sebagai bahan pembakar, sedangkan udara sebagai bahan pengoksidasi (Rohman, 2007).
ii. Tanpa nyala (Flameless)
Pengatoman dilakukan dalam tungku dari grafit. Sejumlah sampel diambil sedikit (hanya beberapa μl), lalu diletakkan dalam tabung grafit, kemudian tabung tersebut dipanaskan dengan sistem elektris dengan cara melewatkan arus listrik pada grafit. Akibat pemanasan ini, maka zat yang akan dianalisis berubah menjadi atom-atom netral dan pada fraksi atom ini dilewatkan suatu sinar yang berasal dari lampu katoda berongga sehingga terjadilah proses penyerapan energi sinar yang memenuhi kaidah analisis kuantitatif (Rohman, 2007).
c. Monokromator
Monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan panjang gelombang yang digunakan dalam analisis (Rohman, 2007).
D. Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton (Rohman, 2007).
E. Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai
pencatat hasil.Hasil pembacaan dapat berupa angka atau berupa kurva yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi(Rohman, 2007).
2.3.1 Gangguan-Gangguan pada Spektrofotometri Serapan Atom
Gangguan-gangguan (interference) pada Spektrofotometri Serapan Atom adalah peristiwa-peristiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sesuai dengan konsentrasinya dalam sampel (Rohman, 2007). Secara luas dapat dikategorikan menjadi dua kelompok, yakni interferensi spektral dan interferensi kimia (Khopkar, 1985).
Menurut Rohman (2007), gangguan-gangguan yang terjadi pada spektrofotometri serapan atom adalah:
a. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi banyaknya sampel yang mencapai nyala.
b. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah atau banyaknya atom yang terjadi di dalam nyala.
c. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan bukan oleh absorbansi atom yang dianalisis, yakni absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi di dalam nyala.
d. Gangguan oleh penyerapan non-atomik.
Menurut Rohman (2007), pembentukan atom gas dengan energi dasar yang merupakan dasar metode spektroskopi dapat dihalangi oleh dua macam gangguan kimia :
a. Pembentukan senyawa stabil.
Pembentukan senyawa stabil menyebabkan disosiasi analit tidak sempurna atau pembentukan senyawa stabil di dalam nyala. Contoh sifat – sifat ini ditunjukkan oleh:
i. Pembentukan CaSO4 atau Ca3(PO4)2 dengan adanya sulfat atau posfat
ii. Pembentukan oksida stabil dari titan, vanadium, dan aluminium.
b. Ionisasi atom – atom gas pada tingkat energi dasar Ionisasi atom – atom gas
M M+ + e
Didalam nyala akan mengurangi intensitas pancaran garis spektrum atom di dalam spektroskopi pancaran nyala, atom akan mengurangi intensitas absorbsi di dalam spektroskopi serapan. Oleh karena itu perlu mengurangi kemungkinan terjadinya ionisasi. Suhu tinggi nyala asetilen – udara atau asetilen – nitrogen oksida dapat menyebabkan ionisasi unsur seperti unsur – unsur logam alkali: kalsium, storonsium, dan barium. Ionisasi unsur yang ditentukan dapat dikurangi dengan penambahan zat penahan ionisasi, biasanya berupa larutan yang mengandung kation dengan potensial ionisasi lebih rendah daripada analit. Contoh larutan ion kalsium 2000 ppm. Larutan ion kalsium ditambahkan ke dalam larutan yang akan diukur (Rohman, 2007).
Menurut Rohman (2007), gangguan – gangguan kimia biasanya dapat dihindarkan oleh salah satu cara berikut:
a. Menaikkan suhu nyala
Suhu tinggi sering menyebabkan pembentukan atom – atom gas bebas, contoh aluminium oksida lebih mudah berdisosiasi di dalam nyala asetilen – nitrogen oksida daripada di dalam nyala asetilen udara. Gangguan kalsium aluminium yang berasal dari pembentukan kalsium aluminat juga dapat dihindari dengan bekerja pada suhu yang lebih tinggi daripada nyala asetilen – nitrogen oksida.
b. Menggunakan zat pembebas (Releasing Agent) Proses ini berdasarkan reaksi:
M - X + R R - X + M
dengan M – X adalah garam yang sukar berdisosiasi, R adalah zat pembebas.
Proses ini akan berhasil kalau R – X lebih stabil daripada M – X.
Penambahan EDTA pada larutan kalsium sebelum analisis dapat meningkatkan kepekaan penentuan spektrofotometri nyala, karena pembentukan komplek kalsium EDTA yang mudah terdisosiasi dalam nyala.
c. Ekstraksi analit atau unsur pengganggu
Metode ini dapat dilakukan dengan ekstraksi sederhana untuk menghilangkan sebagian besar zat pengganggu, sampai pada konsentrasi zat pengganggu tidak mengganggu. Bila perlu, ekstraksi diulangi untuk menurunkan lagi pengotor (Rohman, 2007).