Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer ketika mengamati garis-garis hitam pada spectrum sinar matahari. Sedangkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang warga Negara Australia bernama alan walsh di tahun 1955. Sebelumnya ahli kimia banyak tergantung pada cara-cara spektrofometri atau metoda analisis spektrografik. Beberapa cara ini sulit dilakukan dan memakan waktu. Oleh karena itu, cara spektrografik tersebut segera digantikan dengan spektrometri serapan atom. Pada Gambar diperlihatkan bentuk instrument spektrometer serapan atom.
Gambar 2.1. Spektrometri Serapan Atom
Jika cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang sesuai mengenai atom yang berada dalam keadaan dasar, maka atom dapat menyerap energi cahaya tersebut untuk berpindah ke keadaan dasar tereksitasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.2. Proses ini disebut sebagai serapan atom dan menjadi dasar untuk spektrofotometri serapan atom.
Gambar 2.2. Proses saat Atom menyerap energi pada panjang gelombang tertentu
Panjang gelombang sinar yang diserap bergantung pada konfigurasi elektron dari atom sedangkan intensitasnya bergantung pada jumlah atom dalam keadaan dasar. Kedua fenomena ini menjadi dasar untuk analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Keberadaan unsur logam lain dalam cuplikan tidak akan mengganggu proses analisis sehingga tidak perlu dilakukan pemisahan terlebih dahulu.
2.6.1. Teori Spektrometri Serapan Atom
Metode spektrometri serapan atom berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang tertentu mempunyai energi yang cukup untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom tertentu. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorpsi energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Panjang gelombang yang dipilih harus menghasilkan garis spektrum yang tajam dan dengan intensitas maksimum. Inilah yang dikenal dengan garis resonansi. Garis-garis lain yang bukan garis resonansi dapat berupa spektrum yang berasosiasi dengan tingkat energi molekul, biasanya berupa pita-pita lebar ataupun garis tidak berasal dari eksitasi tingkat dasar yang disebabkan proses atomisasi. Keberhasilan analisis ini tergantung pada proses eksitasi dan cara memperoleh garis resonansi yang tepat. (Hoang, 1998).
2.6.2. Cara Kerja Spektrometri Serapan Atom
Setiap alat spektrometri serapan atom terdiri atas tiga komponen berikut: a) Unit atomisasi;
b) Sumber radiasi; dan
c) Sistem pengukur fotometrik.
Atomisasi dapat dilakukan baik dengan nyala maupun dengan tungku.untuk mengubah unsur metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi yang tinggi. Skema alat spektrometri serapan atom ditunjukkan pada gambar 2.3.
A B C D E F Gambar 2.3. Sistematis ringkas dari alat SSA
A. Lampu katoda berongga
Lampu katoda berongga merupakan sumber sinar yang memancarkan spektrum dari unsur logam yang akan dianalisa (setiap logam yang memiliki lampu khusus untuk logam tersebut).
B. Chopper
Mengatur sinar yang dipancarkan.
C. Tungku
Tempat pembakaran (untuk memecahkan larutan sampel pada tetesan halus dan meleburkannya ke dalam nyala untuk diatomkan).
D. Monokromator
Mendispersi sinar yang ditransmisikan oleh atom.
Mengukur sinar yang ditransmisikan dan memberikan signal sebagai respon terhadap sinar yang diterima.
F. Rekorder
Untuk membaca nilai absorbansi. (Khopkar, S.M. 2002)
2.6.3. Pemakaian Analitis Spektrometri Serapan Atom
Teknik spektrometri serapan atom menjadi alat yang canggih dalam analisis. Ini disebabkan di antaranya adalah kecepatan analisisnya, ketelitiannya sampai tingkat renik, dan tidak memerlukan pemisahan. Kelebihan kedua adalah kemungkinannya untuk menentukan konsentrasi semua unsur pada konsentrasi renik. Ketiga, sebelum pengukuran tidak selalu perlu memisahkan unsur yang ditentukan karena penentuan satu unsur dengan kehadiran unsur lain dapat dilakukan jika katode berongga yang diperlukan tersedia. Spektrometri serapan atom dapat digunakan hingga 61 logam. Zat non-logam yang dapat dianalisis adalah fosfor dan boron. Logam alkali dan alkali tanah paling baik ditentukan dengan metoda emisi secara spektrofotometri nyala.
2.6.4. Interferensi pada Spektrometri Serapan Atom
Interferensi dapat dikategorikan menjadi dua kelompok yaitu interferensi spektral dan interferensi kimia. Interferensi spektral disebabkan karena tumpang tindih absorpsi antara spesi pengganggu dan spesi yang diukur, karena rendahnya resolusi monokromator. Interferensi kimia disebabkan adanya reaksi kimia selama atomisasi, sehingga mengubah sifat-sifat absorpsi. Karena sempitnya garis emisi pada sumber lampu pijar maka interferensi garis spektral atom jarang terjadi.
Adanya hasil-hasil pembakaran pada nyala dapat menyebabkan interferensi spektral. Interferensi spektral ini dapat diamati dengan menggunakan blanko yang mengandung zat hasil pembakaran tersebut. Gangguan yang disebabkan penghamburan oleh produk atomisasi yang mengandung oksida refraktori Ti, Zr, W dapat dihindarkan dengan temperatur dan rasio bahan bakar oksidan dalam nyala.
Koreksi sinar latar belakang biasanya juga dilakukan dengan dua metoda pilihan yaitu metoda koreksi sumber sinar kontinu dan metoda koreksi efek Zeeman.
Untuk menghindari interferensi, baik standar maupun sampel harus ditambahkan larutan buffer dengan unsur yang mudah terionisasi. Senyawa yang dapat digunakan sebagai buffer ionisasi adalah unsur-unsur dengan potensial ionisasi rendah seperti Na, K dan Cs. (Chakrapani, 2001).
2.6.5. Keuntungan Spektrofotometer Serapan Atom
1. Karena absorpsi bergantung pada populasi keadaan dasar, maka kepekaan mungkin lebih tinggi khususnya untuk unsur-unsur yang sukar dieksitasikan (misalnya seng yang dapat ditentukan kurang dari 0,5 ppm, sedang batas terendah pada emisi mungkin sama dengan 500 ppm).
2. Populasi keadaan dasar jauh kurang peka terhadap suhu nyala daripada populasi yang tereksitasi.
3. Interferensi dari garis-garis spektrum dari unsur-unsur lain dan emisi latar belakang nyala dapat diperkecil. (Day, R.A, 1994)
2.6.6. Gangguan-gangguan pada Spektrofotometer Serapan Atom
Yang dimaksud dengan gangguan-gangguan (interferensi) pada SSA adalah peristiwa-peristiwa yang menyebabkan pembacaan absorbansi unsur yang dianalisis menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang sebenarnya. Gangguan-gangguan yang dapat terjadi dalam SSA adalah sebagai berikut:
1. Gangguan yang berasal dari matriks sampel yang mana dapat mempengaruhi banyaknya sampel yang mencapai nyala.
Sifat-sifat tertentu matriks sampel dapat mengganggu analisis yakni matriks terhadap laju aliran bahan bakar/gas pengoksidasi. Sifat-sifat tersebut adalah : viskositas, tegangan permukaan, berat jenis dan tekanan uap.
Gangguan matriks yang lain adalah pengendapan unsur yang dianalisis sehingga jumlah atom yang mencapai nyala menjadi lebih sedikit dari konsentrasi yang seharusnya yang terdapat dalam sampel.
2. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah / banyaknya atom yang terjadi di dalam nyala.
Terbentuknya atom - atom netral yang masih dalam keadaan azas di dalam nyala sering terganggu oleh dua peristiwa kimia yaitu: (a) disosiasi senyawa-senyawa yang tidak sempurna yang terjadi jika terbentuk senyawa-senyawa-senyawa-senyawa yang sukar diuraikan di dalam nyala api; (b) ionisasi atom-atom di dalam nyala yang terjadi jika suhu yang digunakan untuk atomisasi terlalu tinggi.
3. Gangguan oleh absorbansi yang disebabkan bukan oleh absorbansi atom yang dianalisis yaitu absorbansi oleh molekul-molekul yang tidak terdisosiasi di dalam nyala.
4. Gangguan oleh penyerapan non-atomik.
Gangguan ini terjadi karena terjadinya penyerapan cahaya dari sumber sinar yang bukan berasal dari atom-atom yang akan dianalisis, juga disebabkan adanya penyerapan cahaya oleh partikel-partikel padat yang berada di dalam nyala. (Gandjar,G.I. 2007).
2.6.7. Penentuan Konsentrasi Emas dengan Spektrometri Serapan Atom
Penentuan konsentrasi emas dengan spektometri serapan atom dilakukan dengan cara membuat beberapa seri larutan standar emas yang diketahui konsentrasinya. Lalu mengukur serapannya pada panjang gelombang 242,8 nm dengan menggunakan lampu pijar (Hollow Cathode Lamp) emas. Kurva kalibrasi dibuat dengan mengalurkan absorbansi terhadap konsentrasi dan menentukan persamaan garisnya. Absorbansi dari larutan sampel yang diukur kemudian dihitung konsentrasi emas dengan persamaan garis yang dihasilkan dari kurva kalibrasi.
BAB III
