SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOM

SPEKTROSKOPI SERAPAN ATOMGUSRIZAL, M.SiLIA DESTIARTI, M.Si

Dalam Kimia Analitik, Atomic absorption spectroscopy (AAS) adalah teknik untuk menentukan konsentrasi terutama unsur logam. AAS dapat digunakan untuk menganalisa lebih dari 62 logam dalam larutan.Proses Absorpsi AtomSebuah atom netral dalam keadaan gas dapat mengabsorpsi radiasi dan memindahkan elektron ke keadaan tereksitasi.Transisi elektron sederhana mungkin terjadi tanpa muncul tingkatan energi vibrasi dan rotasi. Lebar celah menjadi lebih sempit!Terjadi pada l diskritNa(g) 3s 3p dan 3p 5s sebagaimana transisi lainnya mungkin terjadi pada transisi energi foton yang tepat.

Klasifikasi Spektroskopi Atom

Berdasarkan pada sifat radiasinya, spektroskopi atom dapat diklasifikasikan ke dalam spektroskopi absorpsi atom, spektroskopi emisi atom atau nyala atom, dan spektroskopi fluoresensi atom.Sensitivitas : Ppm Ppb

Spektroskopi AtomTipe SpektroskopiMetode AnalisisSumber RadiasiAbsorpsiabsorpsi atom (nyala)Absorpsi atom (tanpa nyala)Absorpsi sinar xDiaspirasikan ke dalam nyala

Dievaporasi dan dinyalakan di atas permukaan panasTidak diperlukanLampu katoda cekung

Lampu katoda cekung

Lampu sinar xEmisiArcSpark

Plasma argonEmisi atom atau emisi nyalaEmisi sinar x Dipanaskan dalam busur (arc) listrikDieksitasi dalam percikan api (spark) tegangan tinggiDipanaskan dalam plasma argonDiaspirasikan ke dalam nyala

Tidak diperlukan, sampel ditembak dengan elektronSampelSampel

SampelSampel

SampelFluoresensiFluoresensi atom (nyala)

Fluoresensi atom (tanpa nyala)

Fluoresensi sinar xDiaspirasikan ke dalam nyala

Dievaporasi dan dinyalakan di atas permukaan panas

Tidak diperlukanSampel (dieksitasi dengan radiasi dari lampu)Sampel (dieksitasi dengan radiasi dari lampu)Sampel (dieksitasi dengan radiasi sinar x)Tabel berikut menunjukkan berbagai metode analisis berdasarkan spektroskopi atomSumber RadiasiMonokromatorDetektorRadiasi TransmisiSampelMonokromatorDetektorRadiasi EmisiSampelSumber radiasiMonokromatorDetektorRadiasi FluoresensiSampel90o

Gambar. Prinsip Spektroskopi Nyala: (a) Absoprsi Atom, (b) Emisi Atom dan (c) Fluoresensi Atom

Atomisasi NyalaSpektroskopi AtomBerdasarkan pada absorpsi atau emisi radiasi oleh atomSpektrum garis yang spesifik dapat digunakan untuk analisis unsur baik kualitatif ataupun kuantitatifAnalisis spektroskopi atomik hanya dapat dilakukan bila spesi kimia berada dalam bentuk atomAtomisasi : proses pembentukan atom dalam bentuk gas dari sampelBila suatu sampel larutan garam anorganik diaspirasikan ke dalam nyala api maka dalam nyala api akan terbentuk suatu larutan berbentuk gas yang disebut plasma.

Plasma ini berisi partikel-partikel atom.

Jadi dalam nyala api terdapat sampel yang telah teratomisasi atau direduksi menjadi atom-atomnya.Spektroskopi Absorpsi Atom.

Pada metode ini suatu sumber radiasi yang sesuai (lampu katoda cekung) dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi, kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Untuk membedakan antara radiasi yang berasal dari sumber radiasi dan radiasi dari nyala api, biasanya digunakan chopper yang dipasang sebelum radiasi dari sumber radiasi mencapai nyala api.

Detektor disini akan menolak arus searah (DC) dari emisi nyala dan hanya mengukur arus bolak balik (signal absorpsi) dari sumber radiasi dan sampel.

Konsentrasi unsur diukur berdasarkan perbedaan intensitas radiasi pada waktu ada atau tidaknya unsur yang diukur (sampel) di dalam nyala api.Hukum Distribusi Boltzman :

Ni = banyaknya atom dalam keadaan tereksitasiNo = banyaknya atom dalam keadaan dasarEi = energi excited stateEo = energi ground stategi & go = faktor statistik yang ditentukan oleh banyaknya tingkat energi yang mempunyai energi sama pada setiap tingkat energiTujuan atomizer adalah untuk membuat Ni/No sebesar mungkin, agar dimungkinkan terjadinya atom pada excited state sebesar mungkin.

Temperatur yang diperlukan untuk atomisasi dapat dihitung dengan persamaan Boltzman diatas.The technique typically makes use of a flame to atomize the sample, but other atomizers such as a graphite furnace are also used. Three steps are involved in turning a liquid sample into an atomic gas:

Types of pneumatic nebulizers: (a) concentric tube, (b) cross-flow, (c) fritted disk, (d) Babington.

Figure 9-2 Regions in a flame.

Figure 9-3 Temperature profiles in C for a natural gas/air flame.

A glow discharge atomizer22Bahan Bakar

Figure 9-10 Absorption of a resonance line by atoms.

Figure 9-16 Emission line profiles for a hollow-cathode lamp operated at high and low currents.Gusrizal @ Prog. Studi Kimia25Atomisasi Nyala

Gusrizal @ Prog. Studi Kimia26Atomisasi Elektrotermal

Gusrizal @ Prog. Studi Kimia27Tehnik Atomisasi lain Glow discharge atomization Hydride atomization Cold vapor atomization28Perangkat Instrumen AAS

BERKAS TUNGGALBERKAS GANDA

SKEMA INSTRUMEN AASSUMBER RASIASISAMPELMONOKROMATORDETEKTORGusrizal @ Prog. Studi Kimia30Sumber RadiasiDua jenis lampu AASHollow-Cathode LampsElectrodeless-discharge LampsGusrizal @ Prog. Studi Kimia31Hollow-Cathode Lamps

Gusrizal @ Prog. Studi Kimia32Electrodeless-discharge Lamps

radiation sources for AAS:

Atomic absorption are potentially highly specific, because atomic absorption lines are remarkably narrow (0.002 to 0.005 nm), which leads to a problem for the quantitative measurement of atomic species using Beers law.Line source from atomic emission. Hollow cathode lamp: most commonly used;Electrodeless discharge lamps: radiant intensity is one to two orders of magnitude greater than their hollow cathode counterparts; Inconvenience: A separate lamp for different element.source modulation: modulate the output of the source so that its intensity fluctuates at a constant frequency. Source modulation can eliminate interference caused by emission of radiation by the flame.Gusrizal @ Prog. Studi Kimia35Spektroskopi Emisi Atom Flame Emission Spectroscopi Electric Arc Electric Spark PlasmaChemical interferencechemical interferences: various chemical processes occurring during atomization that alter the absorption characteristics of the analyte.

formation of chemical compounds of low volatility: eliminated or moderated by using higher temperatures; releasing agent;dissociation equilibrium: with high temperature, there are many dissociation and association reactions lead to conversion of the metallic constituents to the elemental state.

ionization equilibrium: Table 9-2