SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOM
I. TUJUAN
Memahami prinsip – prinsip dasar analisis logam dengan spektroskopi serapan atom
Menentukan kadar Fe dan Zn dalam sampel sayuran
II. TEORI
Spektroskopi atom digunakan untuk mengidentifikasi dan menentukan ( kualitatif dan kuantitatif ) logam – logam dalam tingkat “ trace ” dalam semua jenis materi dan larutan. Pengukuran dalm spektroskopi serapan atom ( SSA ) berdasarkan radiasi yang diserap oleh atom yang tidak tereksitasi dalam bentuk uap. Dalam spektroskopi emisi, pengukuran berdasarkan energy yang diemisikan ketika atom – atom dalam keadaan tereksitasi untuk kembali ke keadaan dasar. Spektroskopi emisi nyala ( SEN ) adalah suatu spektroskopi emisi dari daerah khusus yang mana atom dieksitasi dengan menggunakan nyala.
Pada dasarnya spektroskopi serapan atom ( SSA ) mempunyai prinsip kerja yang hampir sama dengan Spektrofotometri UV_Vis. Spektrofotometri Serapan Atom (AAS) adalah suatu metode analisis yang didasarkan pada proses penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat energi dasar (ground state). Penyerapan tersebut menyebabkan tereksitasinya elektron dalam kulit atom ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan ini bersifat labil, elektron akan kembali ke tingkat energi dasar sambil mengeluarkan energi yang berbentuk radiasi. Dalam AAS, atom bebas berinteraksi dengan berbagai bentuk energi seperti energi panas, energi elektromagnetik, energi kimia dan energi listrik. Interaksi ini menimbulkan proses-proses dalam atom bebas yang menghasilkan absorpsi dan emisi (pancaran) radiasi dan panas. Radiasi yang dipancarkan bersifat khas karena mempunyai panjang gelombang yang karakteristik untuk setiap atom bebas.
Spektrofotometri molekuler pita absopsi inframerah dan UV-tampak yang di pertimbangkan melibatkan molekul poliatom, tetapi atom individu juga menyerap radiasi yang menimbulkan keadaan energi elektronik tereksitasi. Spectra absorpsi lebih
sederhana dibandingakan dengan spectra molekulnya karena keadaan energi elektronik tidak mempunyai sub tingkat vibrasi rotasi. Jadi spectra absopsi atom terdiri dari garis-garis yang jauh lebih tajam daripada pita-pita yang diamati dalam spektrokopi molekul. Cara kerja instumentasi spektroskopi serapan atom
Atom-atom dari unsur-unsur yang berbeda menyerap cahaya yang berasal dari lampu katoda. Analisis dari suatu sampel yang mengandung unsur menggunakan cahaya hasil emisi dari unsur tersebut. Misalnya tembaga, lampu yang mengandung unsur tembaga memancarkan berkas cahaya hasil emisi yang diserap oleh tembaga dari sampel. Kemudian cahaya menuju ke copper dilewatkan kedalam nyala api. Dalam AAS, sampel diatomisasi menjadi atom-atom bebas keadaan dasar dalam bentuk uap, dan sebuah cahaya radiasi elektromagnetik dihasilkan dari emisi atom-atom tembaga yang tereksitasi pada lampu, yang diarahkan pada sampel yang diuapkan. Sebagian radiasi diserap oleh atom pada sampel, semakin banyak atom dalam keadaan bentuk uap semakin besar radiasi yang diserap oleh atom pada sampel. Jumlah cahaya yang diserap sebanding dengan jumlah atom-atom tembaga. Kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Dari detektor menuju amplifier yang dipakai untuk membedakan kembali radisi yang berasal dari sumber radiasi dan radiasi yang berasal dari nyala api. Selanjutnya sinar masuk menuju read out untuk mencatat hasil. Kurva kalibrasi dibentuk dari perjalanan sampel yang diketahui konsentrasinya.
Spektrometri Serapan Atom (SSA) dalam kimia analitik dapat diartikan sebagai suatu teknik untuk menentukan konsentrasi unsue logam tertentu dalam suatu cuplikan. Teknik pengukuran ini dapat digunakan untuk menganalisis konsentrasi lebih dari 62 jenis unsur logam. Teknik Spektrometri Serapan Atom (SSA) dikembangkan oleh suatu tim peneliti kimia Australia pada tahun 1950-an, yang dipimpin oleh Alan Walsh, di CSIRO (Commonwealth Science and Industry Research Organization) bagian kimia fisik di Melbourne, Australia.
Unsur-unsur dalam cuplikan diidentifikasi dengan sensitivitas dan limit deteksi menggunakan lampu nyala biasa dan dapat dicapai sampai 0,1 ppm dengan menggunakan prosedur SSA yang lebih canggih.
Disini berlaku hubungan yang dikenal dengan hukum Lambert-Beer yang menjadi dasar dalam analisis kuantitatif secara SSA. Hubungan tersebut dirumuskan dalam persamaan sebagai berikut (Ristina, 2006).
I = Io . a.b.c Atau, Log I/Io = a.b.c
A = a.b.c dengan,
A = absorbansi, tanpa dimensi a = koefisien serapan, L2/M
b = panjang jejak sinar dalam medium berisi atom penyerap, L c = konsentrasi, M/L3
Io = intensitas sinar mula-mula I = intensitas sinar yang diteruskan
Pada persamaan diatas ditunjukkan bahwa besarnya absorbansi berbanding lurus dengan konsentrasi atom-atom pada tingkat tenaga dasar dalam medium nyala. Banyaknya konsentrasi atom-atom dalam nyala tersebut sebanding dengan konsentrasi unsur dalam larutan cuplikan. Dengan demikian, dari pemplotan serapan dan konsentrasi unsur dalam larutan standar diperoleh kurva kalibrasi. Dengan menempatkan absorbansi
dari suatu cuplikan pada kurva standar akan diperoleh konsentrasi dalam larutan cuplikan.
Dalam spektroskopi atomik, faktor-faktor yang dapat menyebabkan pelebaran garis spektra merupakan suatu problem dalam sistem analisis metode ini. Dua hal yang paling sering menimbulkan problem ini adalah pelebaran efek Doppler (Doppler Boardening) dan pelebaran tekanan (Pressure Boardening).
Interaksi yang terjadi pada AAS antara lain: 1. Absorbsi ( penyerapan )
2. Refleksi ( pemantulan ) 3. Refraksi ( bias )
INSTRUMENTASI 1) Sumber cahaya
2) Flame / Nyala Api yang berasal dari “ Burner “ 3) Burner / Alat pembakar
4) Nebulizer 5) Larutan Sampel 6) Monokromator 7) Detector 8) Rekorder
Suatu alat absorpsi atom terjadi dari komponen-komponen dasar yang sama seperti spetrofotometer biasa, jadi mengandung : sumber radiasi, monokromator, tempat cuplikan (dalam hal ini nyala), detector dan indicator penguatan (amplifier). Spektrofotometer absorpsi atom ada yang single-beam dan ada pula yang double-beam.
Suatu sampel pertama – tama harus dilarutkan, proses ini dikenal dengan istilah destruksi, ada dua cara destruksi ;
1. Destruksi kering ; sampel langsung dipanaskan untuk diabukan
2. Destruksi basah ; sampel ditambahkan asam – asam oksidator, bila perlu dipanaskan
III. METODOLOGI Alat dan Bahan
Alat:
specrofotometer serapan atom (AAS)
timbangan analitik becker glass kaca arloji hot plate kertas saring corong
pipet, gelas ukur
Bahan:
aquadest
sampel sayuran (sawi, kangkung, bayam, singkong) HNO3 (p) HClO4 60% standar Zn standar Fe Cara kerja Preparasi sampel
Pisahkan daun kangkung dari batang dan akarnya,
Keringkan daun kangkung yang telah dibersihkan dalam oven dengan suhu + 400C selama 24 jam.
Daun kangkung yang sudah dikeringkan dihancurkan (tidak perlu terlalu halus)
Teknik Dekstruksi Basah
1 g sampel daun kangkung yang sudah dikaeringkan dimasukkan kedalam becker glass, tutup dengan kaca arloji
tambahkan 10 mL HNO3 (P) dikocok dengan hati-hati tambahkan 3 mL HClO4 60% dan kocok
panaskan diatas hot plate (dalam lemari asam) hingga asap tidak ada lagi (campuran larutan menjadi bening), dinginkan
filtrat disaring kedalam labu ukur 50 mL, genapkan volume dengan aquadest hingga batas tanda.
Buat blangko.
Pembuatan larutan standar
Pembuatan larutan standar Fe dengan menggunakan pelarut aquadest dengan konsentrasi 0, 1, 2, 4, 6, dan 8 µg/mL (ppm)
Pembuatan larutan standar Zn dengan menggunakan pelarut aquadest dengan konsentrasi 0,5; 1 ; 2 ; 4 ; dan 5 µg/mL (ppm)
Penetapan kadar sampel
Pembuatan kurva kalibrasi dari masing-masing larutan standar (Fe dan Zn)
Filtrat hasil dari dekstruksi sampel diukur kedalam alat spectofotometer serapan atom (AAS)
Absorban yang diperoleh diplotkan kedalam kurva kalibrasi
Pembuatan Larutan Standar
1. Larutan Standar (produk) 1000 ppm
Pembuatan larutan induk 1000 ppm dibuat dalam 100 ml aquadest
2. Diencerkan menjadi 20 ppm di labu 50 ml
20 pm 1000 ppm x V1 = 20 ppm x 50 ml V1 = = 1 ml
3. Dari 20 ppm dibuat seri konsentrasi Zn (0,5 ppm; 1,0 ppm; 2,0 ppm; 4,0 ppm; 5,0 ppm) dan Fe (2,0 ppm; 4,0 ppm; 6,0 ppm; 8,0 ppm; 10,0 ppm), Semua dibuat dalam labu ukur 25 ml. Fe (Besi) 2 ppm 20 ppm x v1 = 2 ppm x 25 ml V1 = 4 ppm 20 ppm x v1 = 4 ppm x 25 ml Zn (Seng) 0,5 ppm 20 ppm x v1 = 0,5 ppm x 25 ml V1 = 1 ppm 20 ppm x v1 = 1 ppm x 25 ml
V1 = 6 ppm 20 ppm x v1 = 6 ppm x 25 ml V1 = 8 ppm 20 ppm x v1 = 8 ppm x 25 ml V1 = 10 ppm 20 ppm x v1 = 10 ppm x 25 ml V1 = V1 = 2 ppm 20 ppm x v1 = 2 ppm x 25 ml V1 = 4 ppm 20 ppm x v1 = 4 ppm x 25 ml V1 = 5 ppm 20 ppm x v1 =5 ppm x 25 ml V1 =
IV.
DATA
HASIL PENGAMATAN - Konsentrasi ZnData perhitungan konsentrasi sampel (y = a ± b x) Sawi A 0.9121 = 0.0305 + 0.11644 x X= = 5.3625 Singkong A 1.0533 = 0.0305 + 0.11644 x X= = 6.2214 Kangkung A 1.0652 = 0.0305 + 0.11644 x X= = 6.2931 Bayam A 1.0442 = 0.0305 + 0.11644 x X= = 4.914 Sawi B 0.2959= 0.0305 + 0.11644 x X = = 1.1643 Singkong B 0.3446 = 0.0305 + 0.11644 x Standar Konsentrasi Absorbansi a : 0.0305 b : 0.1644 r : 0.9858 0 -0.0002 0.5 0.0589 1.0 0.2215 2.0 0.4488 4.0 0.7099 5.0 0.7997
X = = 1.9105 Kangkung B 0.9845 = 0.0305 + 0.11644 x X = = 5.8029 Bayam B 0.7051 = 0.0305 + 0.11644 x X = = 4.1034
Kesimpulan Konsentrasi Zn dalam sayuran
- Konsentrasi Fe
Data perhitungan konsentrasi sampel (y = a ± b x)
Sampel Konsentrasi Absorbansi Konsentrasi (y = a + b x)
Sawi A 5.3613 0.9121 5.3625 Singkong A 6.2200 1.0533 6.2214 Kangkung A 6.2918 1.0651 6.2931 Bayam A 6.1647 1.0442 6.1660 Sawi B 1.6138 0.2959 1.6143 Singkong B 1.9100 0.3446 1.9105 Kangkung B 5.8016 0.9845 5.8029 Bayam B 4.1024 0.7051 4.1034 Standar Konsentrasi Absorbansi a : -9.9670 x 10-3 b : 0.04248 r : 0.9950 0 -0.0002 1.0 0.0177 2.0 0.0691 4.0 0.1666 6.0 0.2621 8.0 0.3170
Sawi A 0.2764 = -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x X= = 6.7539 Singkong A0.0726 = -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x X= = 1.9473 Kangkung A0.5927 = -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x X= = 14.2138 Bayam A0.7287 = -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x X= = 17.4213 Sawi B 0.1798= -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x X= = 7.8416 Singkong B0.1021 = -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x X= = 2.6430 Kangkung B0.5009 = -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x X= = 12.0487 Bayam B0.0778 = -9.9670 x 10-3 + 0.0424 x
X= = 2.0699
Kesimpulan Konsentrasi Fe dalam sayuran
Sampel Konsentrasi Absorbansi Konsentrasi (y = a + b x)
Sawi A 6.7441 0.2764 6.7539 Singkong A 1.9436 0.0726 1.9473 Kangkung A 14.187 0.5927 14.2138 Bayam A 17.388 0.7287 17.4213 Sawi B 4.4671 0.1798 7.8416 Singkong B 2.6380 0.1021 2.6430 Kangkung B 12.026 0.5009 12.0487 Bayam B 2.0660 0.0778 2.0699
VI. KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa ;
1. Komponen alat spektrofotometer erapan atom yaitu lampu katoda, tabunggas (asetilen), burner , monokromator, detektor, sistem pembacaan, dan ducting.
2. Pengoperasian alat spektrofotometer serapan atom adalah berdasarkaninteraksi antara energi radiasi dengan atom unsur yang dianalisis
DAFTAR PUSTAKA
Basset, J., 1994, Buku Ajar Vogel Kimia Analisa Kuantitatif Anorganik , PenerbitEGC, Jakarta. Day, R. A., dan Underwood, A. L., 2002. Analisis Kimia Kuantitatif . Jakarta:Erlangga.
Gandjar, I. G. dan Rohman, A. 2007. Kimia Farmasi Analisis. Cetakan 1 dan 3.Yogyakarta: Pustaka Pelajar.
Hendayana, S. 1994.Kimia Analitik Instrumen . Edisi Kesatu. Cetakan I.Semarang: IKIP Semarang Press. Khopkar, S. M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik . Cetakan I. Jakarta: UI – Press.
http://dykuza.files.wordpress.com/2011/01/aas-ssa___dykuza.pdf
