32
proses ini mempunyai energi yang sama dengan selisih energi antara kedua tingkat energi elektron tersebut, karena setiap jenis atom memiliki tingkat-tingkat
energi elektron yang berbeda-beda maka sinar-X yang terbentuk dari proses ini disebut karakteristik sinar-X.
Karakteristik sinar-X terjadi karena elektron yang berada pada kulit K terionisasi sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh
elektron dari kulit terluarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari kulit L, maka akan dipancarkan karakteristik sinar-X K . Jika kekosongan itu
diisi oleh elektron dari kulit M, maka akan dipancarkan karakteristik sinar-X K
β
dan seterusnya 4.
Material Uji spesimen Material uji spesimen dapat digunakan bubuk biasanya 1 mg.
5. Detektor
Sebelum Sinar-X sampai ke detektor melalui proses optik. Sinar-X yang panjang gelombang dengan intensitas I mengalami refleksi dan menghasilkan
sudut difraksi 2 �. Jalannya sinar-X diperlihatkan oleh Gambar 11. berturut-turut
sebagai berikut: 1. Sumber sinar-X 2 Celah soller 3 Celah penyebar 4 Spesimen 5 Celah anti menyebar 6 Celah penerima 7 Celah soller dan 8
Detektor. Jalannya Sinar X hingga sampai ke detektor adalah sebagai beriku,
1. Sinar-X monokromatik dipancarkan dari tabung sinar-X.
2. Sinar tersebut melewati celah soller.
3. Kemudian diteruskan melalui celah penyebar.
33
4. Sinar monokromatik tersebut mengenai sampel.
5. Pantulan sinar yang mengenai sampel keluar melalui celah anti menyebar.
6. Selanjutnya sinar melewati celah penerima.
7. Diteruskan ke celah soller.
8. Sinar yang melalui celah soller tersebut dibelokkan menggunakan
monokromator grafit. 9.
Sinar ditangkap oleh detektor melalui celah detektor.
Gambar 12. Jalannya Sinar-X Anisa Nurdina, 2016: 21
b. Skema dan Prinsip Kerja Alat Difraktometer Sinar-X
Salah satu teknik yang digunakan untuk menentukan struktur suatu padatan kristalin adalah metode difraksi sinar-X serbuk seperti terlihat pada Gambar 13.
Sampel berupa serbuk padatan kristalin yang memiliki ukuran kecil dengan diameter buiran kristalnya sekitar 10
-7
-10
-4
m ditempatkan pada suatu plat kaca. Sinar-X diperoleh dari elektron yang keluar dari filamen panas dalam keadaan
vakum pada tegangan tinggi, dengan kecepatan tinggi menumbuk permukaan logam, biasanya tembaga Cu.
34
Gambar 13. Difraksi Sinar-X Serbuk Sinar-X tersebut menembak sampel padatan kristalin, kemudian
mendifraksikan sinar ke segala arah dengan memenuhi Hukum Bragg. Detektor bergerak dengan kecepatan sudut yang konstan untuk mendeteksi berkas sinar-X
yang didifraksikan oleh sampel. Sampel serbuk atau padatan kristalin memiliki bidang-bidang kisi yang tersusun secara acak dengan berbagai kemungkinan
orientasi, begitu pula partikel-partikel kristal yang terdapat di dalamnya. Setiap kumpulan bidang kisi tersebut memiliki beberapa sudut orientasi sudut tertentu,
sehingga difraksi sinar-X memenuhi Hukum Bragg: �� = 2d sin �
Keterangan; nμ orde difraksi 1,2,3,…. Λμ Panjang sinar-X
d: Jarak kisi �: Sudut difraksi
Bentuk keluaran dari difraktometer dapat berupa data analog atau digital. Rekaman data analog berupa grafik garis-garis yang terekam per menit sikron,
dengan detektor dalam sudut 2 �. Sedangkan rekaman digital menginformasikan
intensitas sinar-X terhadap jumlah intensitas cahaya per detik.
35
Pola difraktogram yang dihasilkan berupa deretan puncak-puncak difraksi dengan intensitas relatif bervariasi sepanjang nilai 2
� tertentu. Besarnya intensitas relatif dari deretan puncak-puncak tersebut bergantung pada jumlah atom atau ion
yang ada, dan distribusinya di dalam sel satuan material tersebut. Pola difraksi setiap padatan kristalin sangat khas, yang bergantung pada kisi kristal, unit
parameter dan panjang gelombang sinar-X yang digunakan. Dengan demikian, sangat kecil kemungkinan dihasilkan pola difraksi yang sama untuk suatu padatan
kristalin yang berbeda Jamaluddin, 2010: 8-9.
9. Spektroskopi Serapan Atom SSA
Spektroskopi serapan atom adalah teknik analisis untuk mengukur konsentrasi elemen. Spektroskopi serapan atom sangat sensitif karena dapat
mengukur hingga ke bagian per miliar gram μgdm
-1
di dalam sampel. Spektroskopi serapan atom memiliki banyak kegunaan selain pada bidang kimia.
Pada analisis klinis, digunakan untuk menganalisis logam pada cairan biologi seperti darah dan urin. Pada analisis lingkungan digunakan untuk pemantauan
lingkungan misalnya untuk mengetahui kadar unsur di dalam sungai, air laut, air minum, udara, bensin, dan minuman. Spektroskopi serapan atom juga digunakan
dalam bidang farmasi, proses manufaktur, dan industri. Terdapat lima bagian utama pada alat spektrofotometer serapan atom yaitu:
a. Sumber radiasi yaitu bagian untuk menghasilkan sinar yang energinya dapat diserap oleh atom-atom unsur yang dianalisis. Sumber radiasi yang biasa
digunakan umumnya lampu katoda cekung.
36
b. Sistem pengatoman yaitu bagian yang menghasilkan atom-atom bebas, karena pada blok ini, senyawa yang akan dianalisis diubah bentuknya dari
bentuk ion menjadi bentuk atom-atom bebas. c. Monokromator yaitu bagian yang berfungsi untuk mengubah radiasi
polikromatis menjadi radiasi monokromatis. Radiasi monokromatis akan diabsorbsi oleh atom bebas dari penguapan larutan sampel.
d. Detektor berfungsi mengubah energi radiasi yang jatuh pada detektor menjadi sinyal elektrik.
e. Sistem pembacaan merupakan bagian yang menampilkan suatu angka atau gambar yang dapat dibaca. Sistem yang umum menampilkan angka yang
dapat dibaca pada monitor yang seterusnya dapat dicetak dengan printer. Metode SSA berprinsip bahwa pada adsorpsi cahaya oleh atom. Atom-Atom
menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Misalkan natrium menyerap pada 589 nm, uranium pada 585, 5 nm,
sedang kalium 766,5 nm. Cahaya pada panjang gelombang ini mempunyai cukup energi untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom. Transisi elektronik suatu
unsur bersifat spesifik. Tingkat-tingkat eksitasinya pun bermacam-macam. Kita dapat memilih di antara panjang gelombang ini yang menghasilkan garis spektrum
yang tajam dan dengan intensitas maksimum. Inilah yang dikenal dengan garis resonansi. Spektrum atomik untuk masing-masing unsur terdiri atas garis-garis
resonansi. Garis-garis lain yang bukan garis resonansi dapat berupa spektrum yang berasosiasi dengan tingkat energi molekul, biasanya berupa pita-pita lebar
37
ataupun garis tidak berasal dari eksitasi tingkat dasar yang disebabkan proses atomisasi Khopkar, S.M, 2008: 287-288.
Cara kerja dari spektroskopi serapan atom adalah sebagai berikut: a. Sumber sinar yang berupa tabung katoda berongga Hollow Chatode Lamp
menghasilkan sinar monokromatis yang mempunyai beberapa garis resonansi.
b Sampel diubah fasenya dari larutan menjadi uap atom bebas di dalam atomizer dengan nyala api yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar
dengan oksigen. c. Monokromator akan mengisolasi salah satu garis resonansi yang sesuai
dengan sampel dari beberapa garis resonansi yang berasal dari sumber sinar. Pemancaran garis resonansi terjadi bila kedua elektroda diberi tegangan, arus
listrik yang terjadi menimbulkan ionisasi gas-gas pengisi. Ion-ion gas yang bermuatan positif ini menembaki atom-atom yang terdapat pada katoda yang
menyebabkan tereksitasinya atom-atom tersebut. Atom-atom yang tereksitasi ini bersifat tidak stabil dan akan kembali ke tingkat dasar dengan melepaskan
energi eksitasinya dalam bentuk radiasi. Radiasi ini yang dilewatkan melalui atom yang berada dalam nyala. Setelah garis resonansi dari lampu katoda
berongga melalui populasi atom di dalam nyala, energi radiasi ini sebagian diserap dan sebagian lagi diteruskan. Pemilihan garis resonansi tersebut
dilakukan oleh monokromator yang sesuai dengan garis resonansi dari Hollow Cathode Lamp
Inna Novianty, 2008: 23.
38
d Energi sinar dari monokromator akan diubah menjadi energi listrik dalam detektor.
e. Energi listrik dari detektor inilah yang akan menggerakkan jarum dan mengeluarkan grafik.
f. Sistem pembacaan akan menampilkan data yang dapat dibaca dari grafik. Spektroskopi serapan atom dapat digunakan untuk dua macam analisis yaitu:
a. Analisis Kualitatif, dilakukan dengan lampu katoda berongga sesuai dengan unsur yang akan dianalisis. Jika pada panjang gelombang dan lampu katoda
tertentu larutan memberikan absorbansi, maka sampel mengandung unsur sesuai dengan lampu yang digunakan.
b. Analisis kuantitatif, dilakukan dengan metode kalibrasi standar. Metode ini dilakukan dengan membuat kurva kalibrasi yang menunjukkan hubungan
antara serapan A dengan konsentrasi larutan standar C. Besarnya serapan berbanding lurus dengan konsentrasi, sehingga bentuk kurva yang diperoleh
adalah kurva linier. Kemudian dengan menginterpolasikan harga serapan yang diperoleh dari masing-masing sampel ke dalam kurva kalibrasi standar
akan diperoleh konsentrasi unsur-unsur pengotor dalam sampel. Persamaan regresi linier kurva kalibrasi standar adalah Y=aX. Hal ini sesuai dengan
hukum Lambert-Beer yaitu A= �. . dengan A adalah absorbansi, b adalah
tebal kuvet cm, c adalah konsentrasi kation logam ppm dan � adalah
koefisien serapan molar. Namun dalam praktek persamaan garis yang
diperoleh adalah y = aX+b, b adalah intersep.
39
Interferensi-interferensi yang terjadi pada spektrofotometer serapan atom adalah sebagai berikut:
a. Serapan Latar Background Absorption Kadang-kadang sinar dari lampu katoda berongga diserap oleh senyawa-
senyawa lain yang terkandung di dalam sampel atau di dalam nyala yang diukur. Adanya serapan ini akan mengganggu pada pengukuran serapan atom
yang dianalisis, interfernsi ini disebut serapan latar. Serapan latar juga disebabkan oleh:
1 Serapan molekuler, disebabkan oleh senyawa-senyawa yang tidak beratomisasi dalam atomizer.
2 Hamburan sinar yang disebabkan oleh partikel-partikel padat yang halus menghalangi berkas sinar.
3 Serapan nyala bahan bakar yang digunakan Interferensi serapan latar ini dapat dihilangkan dengan sempurna selama
tahap pengabuan, sehingga tidak ada asap yang ditimbulkan pada tahap ionisasi. Interferensi ini dapat diatasi dengan bekerja pada panjang
gelombang yang lebih besar dengan nyala yang suhunya lebih tinggi, dapat pula diatasi dengan mengukur besarnya penyerapan latar tersebut
menggunakan sumber sinar yang memberikan pancaran continue. b. Interferensi Matriks
Interferensi matriks adalah gangguan yang disebabkan adanya unsur-unsur atau senyawa-senyawa lain yang terkandung di dalam sampel. Adanya
matriks ini menyebabkan sifat-sifat fisik dari setiap sampel tidak akan sama,
