Spektroskopi Serapan Atom (SSA)

BAB I

PRNDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini berdampak pada makin meningkatnya pengetahuan serta kemampuan dari manusia. Betapa tidak setiap manusia lebih dituntut dan diarahkan kearah ilmu pengetahuan dan teknologi di segala bidang. Tidak ketinggalan pula ilmu kimia yang identik dengan ilmu mikropun tidak luput dari sosrotan perkebangan IPTEK ini. Belakangan ini telah lahir IPTEK-IPTEK yang berpeluang mempermudah dalam keperluan analisis kimia. Salah satu bentuk kemajuan IPTEK ini yang biasa dikenal sekarang diantaranya alat serapan atom yang kemudian sangat mendukung dalam analisis kimia dengan metode Spektroskopis Serapan Atom (SSA).

Para ahli kimia sudah lama menggunakan warna sebagai suatu pembantu dalam mengidentifikasi zat kimia. Dimana, serapan atom telah dikenal bertahun-tahun yang lalu. Dewasa ini penggunaan istilah spektrofotometri menyiratkan pengukuran jauhnya penyerapan energi cahaya oleh suatu sistim kimia itu sebagai fungsi dari panjang gelombang radiasi, demikian pula pengukuran penyerapan yang menyendiri pada suatu gelomabng tertentu. Perpanjangan spektrofotometri serapan atom ke unsur-unsur lain semula merupakan akibat perkembangan spektroskopi pancaran nyala. Bila disinari dengan benar, kadang-kadang dapat terlihat tetes-tetes sample yang belum menguap keluar dari puncak nyala, dan gas-gas nyala itu terencerkan oleh udara yang menyerobot masuk sebagai akibat tekanan rendah yang diciptakan oleh kecepatan tinggi itu, lagi pula sistim optis itu tidak memerikasa seluruh nayala melainkan hanya mengurusi suatu daerah dengan jarak tertentu diatas titik puncak pembakar.

Selain dengan metode serapan atom unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat juga dianalisis dengan fotometri nyala, tetapi untuk unsur-unsur dengan energi eksitasi tinggi hanya dapat dilakukan dengan fotomeetri nyala. Untuk analisisi dengan garis spektrum resonansi antara 400-800 nm, fotometri nyala sangat berguna, sedangkan antara 200-300 nm, metode AAS lebih baik dari fotometri nyala. Untuk analisis kualitatif, metode fotometri nyala lebih disukai dari AAS, karena AAS memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode). Kemonokromatisan dalam AAS merupakan syarat utama. Suatu perubahan temperatur nyala akan mengganggu proses eksitasi sehingga analisis dalam fotometri nyala dapat berfarisasi hasilnya. Dari segi biaya operasi, AAS lebih mahal dari fotometri nyala berfilter. Dapat dikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS merupakan komplementer satu sama lainnya.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar beklakang diatas, penulis dapat merumuskan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimanakah teori dasar serta prinsip kerja Spektroskopi Serapan Atom (SSA)?

2. Bagaimanakah Penggunaan / penerapan Spektroskopi Serapan Atom (SSA) dalam proses analis kimia?

3. Apakah sajakah gangguan-gangguan yang biasa terjadi pada metode Spektroskopi Serapan Atom (SSA)?

1.3 Manfaat Penulisan

Adapun Manfaat yang diharapkan dari penulisan makalah ini selain memenuhi tugas dari dosen mata kuliah, juga bertujuan agar penulis maupun pembaca dapat mengetahui lebih mendalam tentang bagaimana metode ataupun prinsip kerja dari Spektroskopi Serapan Atom (SSA) itu sendiri, selain itu juga diharapkan agar kita dapat melihat sejauh mana efisiensi dari penggunaan metode ini jika dilihat dari kelebihan dan kekurangannya.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Teori Singkat Spektroskopi Serapan Atom (SSA)

Sejarah singkat tentang serapan atom pertama kali diamati oleh Frounhofer, yang pada saat itu menelaah garis-garis hitam pada spetrum matahari. Sedangkan yang mememfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh di tahun 1995. Sebelum ahli kimia banyak tergantung pada cara-cara spektrofotometrik atau metode analis spektrografik. Beberapa cara ini yang sulit dan memakan waktu, kemudian segera di gantikan dengan Spektroskopi Serapan Atom atau Atomic Absorption Spectroscopy (ASS). Metode ini sangat tepat untuk analisis Zat pada konsentrasi rendah. Teknik ini mempunyai beberapa kelebihan di bandingkan metode spektroskopi emisi konvensional.Memang selain dengan metode serapan atom,unsur-unsur dengan energi eksitasi dapat juga dianalisis dengan fotometri nyala,tetapi untuk unsure-unsur dengan energi eksitasi tinggi hanya dapat dilakukan dengan fotometri nyala Untuk analisis dengan garis spectrum resonansi antara 400-800 nm,fotometri nyala sangat berguna sedangkan antara 200-300 nm metode ASS lebih baik daripada fotometri nyala.Untuk analisis kualitatif,metode fotometri nyala lebih disukai dari ASS, karena ASS memerlukan lampu katoda spesifik (hallow cathode).kemonokromatisan dalam ASS merupakan sarat utama. Dari segi biaya AAS lebih mahal dari fotometri nyala berfilter. Dapat dikatakan bahwa metode fotometri nyala dan AAS merupakan komplomenter satu sama lainnya.

Komponen-komponen lainnya dari sebuah spektrofotometer serapan atom adalah konfensional sifatnya. Monokromatornya dapat tak semahal monokromator spektrofotometer biasa yang sepadan kualitasnya, karena kurang dituntut. Satu-satunya tuntutan adalah bahwa monokromator itu melewatkan garis resonan yang dipilih, tanpa dibarengi garis-garis lain dalam spektrum sumber cahaya yang timbul dari katode logam atau gas lambannya.

Metode AAS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelaombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan Natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 358,5 nm sedangkan kalium pada 766,5 nm. Cahaya pada gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Tingkat-tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. Misalnya unsur Na dengan nomor atom 11 mempunyai konfigurasi elektron 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹, tingkat dasar untuk elektron valensi 3S, artinya tidak memiliki kelebihan energi. Elektron ini dapat tereksitasi ketingkat 3p dengan energi 2,2 eV ataupun ketingkat 4p dengan energi 3,6 eV, masing-masing sesuai dengan panjang gelombang sebesar 589nm dan 330 nm. Kita dapat memilih diantara panjang gelombang ini yang menghasilkan garis spektrum yang tajam dan dengan intensitas maksimum, 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 atomisasinya.

2.2 Prinsip Kerja Spektroskopi Serapan Atom (SSA)

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa Metode AAS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelaombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya Spektroskopi Serapan Atom (SSA) meliputi adsorpsi sinar oleh atom-atom netral unsur loggam yang masih berada dalam keadaan dasarnya (Gorund state). Sinar yang diserap biasanya ialah sinar ultra fiolet dan sinar tampak. Prinsip Spektroskopi Serapan Atom (SSA) pada dasarnya sama seperti prinsip absorpsi sinar oleh molekul atau ion senyawa dalam larutan. Hukum absorpsi sinar (Lambert-Beer) yang berlaku pada spektrofotometer absorpsi sinar ultra violet, sinar tampak maupun infra merah, juga berlaku pada Spektroskopi Serapan Atom (SSA). Perbedaan analisis Spektroskopi Serapan Atom (SSA)dengan spektrofotometri molekul adalah peralatan dan bentuk spektrum absorpsinya.

Setiap alat SSA terdiri atas tiga komponen yaitu:

1. Unit atomisasi

2. Sumber radiasi

3. Sistem pengukur fotometri

Atomisasi dapat dilakukan dengan nyala maupun dengan tungku. Untuk mengubah unsur metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi panas. Temparatur harus benar-benar terkendali dengan sangat hati-hati agar proses atomisasinya sempurna. Ionisasi harus dihindarkan dan ini dapat terjadi bila temperatur terlalu tinggi. Bahan bakar dan oksidator dimasukkan dalam kamar pencampur kemudian dilewatkan melalui bafle menuju ke pembakar. Hanya tetesan kecil dapat melalui bafle. Tetapi hal ini tidak selalu sempurna, karena kadang kala nyala tersedot balik kedalam kamar pencampur sehingga menghasilkan ledakan. Untuk itu biasanya lebih disukai pembakar dengan lubang yang sempit dan aliran gas pembakar serta oksidator dikendalikan dengan seksama.

Dengan gas asetilen dan oksidator udara tekan, temperatur maksimum yang tercapai adalah 1200⁰C. Untuk temperatur tinggi biasanya digunakan N:O:: 2:1 karena banyaknya interferensi dan efek nyala yang tersedot balik, nyala mulai kurang digunakan, sebagai gantinya digunakan proses atomisasi tanpa nyala, misalnya suatu perangkat pemanas listrik. Sampel sebanyak 1-2ml diletakkan pada batang grafit yang porosnya horizontal atau pada logam tantalum yang berbentuk pipa. Pada tungku grafit temperatur dapat dikendalikan secara elektris. Biasanya temperatur dinaikkan secara bertahap, untuk menguapkan dan sekaligur mendisosiasi senyawa yang dianalisis.

Metode tanpa nyala lebih disukai dari metode nyala. Bila ditinjau dari sumber radiasi, haruslah bersifat sumber yang kontinu. Disamping itu sistim dengan penguraian optis yang sempurna diperlukan untuk memperoleh sumber sinar dengan garis absorpsi yang semonokromatis mungkin. Seperangkat sumber yang dapat memberikan garis emisi yang tajam dari suatu unsur spesifik tertentu dikenal sebagai lampu pijar Hollow Cathode. Lampu ini memiliki dua elektroda, satu diantanya berbentuk silinder dan terbuat dari unsur yang sama dengan unsur yang dianalis. Lampu ini diisi denga gas mulia bertekanan rendah. Dengan pemberian tegangan pada arus tertentu, logam mulai memijar dan atom-atom logam katodanya akan teruapkan dengan pemercikkan. Atom akan tereksitasi kemudian mengemisikan radiasi pada panjang gelombang-panjang gelomabang tertentu. Suatu garis yang diinginkan dapat diisolasi dengan suatu monokromator.

2.3 Penerapan Spektroskopi Serapan Atom (SSA) Dalam Analisis Kimia

Untuk metode serapan atom telah diterapkan pada penetapan sekitar 60 unsur, dan teknik ini merupakan alat utama dalam pengkajian yang meliputi logam runutan dalam lingkungan dan dalam sampel biologis. Sering kali teknik ini juga berguna dalam kasus-kasus dimana logam itu berada pada kadar yang cukup didalam sampel itu, tetapi hanya tersediasedia sedikit sampel dalam analisis, kadang-kadang demikianlah kasus dengan metaloprotein misalnya. Laporan pertama mengenai peranan biologis yang penting untuk nikel didasarkan pada penetapan dengan serapan atom bahwa enzim urease, sekurang-kurangnya dari organisme pada dua ion nikel per molekul protein. Sering kali tahap pertama dalam analisis sampel-sampel biologis adalah mengabukan untuk merusak bahan organik. Pengabuan basa dengan asam nitrat dan perklorat sering kali lebih disukai daripada pengabuan kering mengingat susut karena menguap dari unsur-unsur runutan tertentu (pengabuan kering semata-mata adalah pemasangan sampel dalam satu tanur untuk mengoksidasi bahan organik). Kemudian serapan atom dilakukan terhadap larytan pengabuan basa atau terhadap larutan yang dibuat dari residu pengabuan kering.

Segi utama serapan atom tentu saja adalah kepekaan. Dalam satu segi, serapan atom menyolok sekali bebasnya dari gangguan. Perangkat tingkat-tingkat energi elektronik untuk sebuah atom adalah unit untuk unsur itu. Ini berarti bahwa tidak ada dua unsur yang memperagakan garis-garis spektral yang eksak sama panjang gelombangnya. Sering kali terdapat garis-garis untuk satu unsur yang sangat dekat pada beberapa garis unsur yang lain, namun biasanya untuk menemukan suatu garis resonansi untuk suatu unsur tertentu, jika tak terdapat gangguan spektral oleh unsur lain dalam sampel.

Gangguan utama dalam serapan atom adalah efek matriks yang mempengaruhi proses pengatoman. Baik jauhnya disosiasi menjadi atom-atom pada suatu temperatur tertentu maupun laju proses bergantung sekali pada komposisi keseluruhan dari sampel. Misalnya jika suatu larutan kalsium klorida dikabutkan dan dilarutkan partikel-partikel halus CaCl₂ padat akan berdisosiasi menghasilkan atom Ca dengan jauh lebih mudah daripada paertikel kalsium fosfat, Ca₃ (PO₄)₂.

Dengan kemajuan ilmu pengetahuan yang dieksistensikan dengan makin banyaknya publikasi penelitian dalam bidang spektroskopi serapan atom, tampak bahwa tekhnik spektroskopi serapan atom masih dalam taraf penyempurnaan

2.4 Gangguan-Gangguan Dalam Metode AAS

2.4.1 Gangguan kimia

Gangguan kimia terjadi apabila unsur yang dianalisis mengalami reaksi kimia dengan anion atau ketion tertentu dengan senyawa yang refraktori, sehingga tidak semua analit dapat teratomisasi. Untuk mengatasi gangguan ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: 1) penggunaan suhu nyala yang lebih tinggi, 2) penambahan zat kimia lain yang dapat melepaskan kation atau anion pengganggu dari ikatannya dengan analit. Zat kimia lain yang ditambahkan disebut zat pembebas (Releasing Agent) atau zat pelindung (Protective Agent).

2.4.2 Gangguan Matrik

Gangguan ini terjadi bila sampel mengandung banyak garam ayau asam, atau bila pelarut yang digunakan tidak menggunakan pelarut zat standar, atau bila suhu nyala untuk larutan sampel dan standar berbeda. Gangguan ini dalam analisis kualitatif tidak terlalu bermasalah, tetapi sangat mengganggu dalam analisis kuantitatif. Untuk mengatasi gangguan ini dalam analisis kuantitatif dapat digunakan cara analisis penambahan satandar (Standar Adisi).

2.4.3 Gangguan Ionisasi

Gangguan ionisasi terjadi bila suhu nyala api cukup tinggi sehingga mampu melepaskan elektron dari atom netral dan membentuk ion positif. Pembentukan ion ini mengurangi jumlah atom netral, sehingga isyarat absorpsi akan berkurang juga. Untuk mengatasi masalah ini dapat dilakukan dengan penambahan larutan unsur yang mudah diionkan atau atom yang lebih elektropositif dari atom yang dianalisis, misalnya Cs, Rb, K dan Na. Penambahan ini dapat mencapai 100-2000 ppm.

2.4.4 Absorpsi Latar Belakang (Back Ground)

Absorpsi Latar Belakang (Back Ground) merupakan istilah yang digunakan untuk menunjukkan adanya berbagai pengaruh, yaitu dari absorpsi oleh nyala api, absorpsi molekular, dan penghamburan cahaya.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari pejelasan-penjelasan terdahulu maka dapat ditarik kesimpulan bahwa

1. Spektroskopi serapan atom didasarkan pada besarnya energi yang diserap oleh atom-atom netral dalam keadaan gas.

2. Agar intensitas awal sinar (Po) dan sinar yang diteruskan (P) dapat diukur, maka energi sinar pengeksitasi harus sesuai dengan energi eksitasi atom penyerap dan energi penyerap ini diperoleh melalui sinar lampu katoda berongga.

3. Lampu katoda berongga ada yang bersifat single element, dan ada yang bersifat multi element.

4. Salah satu alat yang sangat berperan penting dalam SSA adalah Copper yang berfungsi untuk membuat sinar yang datang dari sumber sinar berselang-seling sehingga sinar yang dipancarkan juga akan berselang-seling.

5. SSA memiliki keakuratan yang tinggi pada analisis kualitatif.

6. Beberapa jenis gangguan dengan cara SSA pada analisis kuantitatif

gangguan kimia

gangguan matrik

gangguan ionisasi dan

gangguan beck ground

7. Untuk mengatasi gangguan kimia maupun gangguan matrik dapat dilakukan dengan penambahan zat pembebas atau zat pelindung.

3.2 Saran

Pada kesempatan kali ini penulis menyarankan kepada semua pihak yang merasa memiliki andil dalam pengembangan pendidikan agar supaya hal-hal pendukung yang berbau teknologi untuk kemudahan pengembangan pendidikan dapat lebih ditingkatkan lagi. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan mutu pendidikan nasional kita. Selain itu hendaknya semua pihak hendaknya lebih ditingkatkan lagi rasa kepedulian terhadap teknologi sains agar kedepan kita dapat mewujudkan masyarakat yang berjiwa teknologi.