Emisi dan Absorbsi Instrumentasi SSA

18

2.9 Spektroskopi Serapan Atom SSA

Spektroskopi serapan atom adalah teknik analisis unsur yang didasarkan pada absorpsi energi radiasi oleh atom-atom yang berbeda pada tingkat energi yang lebih tinggi. Prinsip teknik analisis SSA berdasarkan pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya KLH-JICA, 2005; Rohman, 2007. Metode Spektroskopi Serapan Atom SSA sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah. Dengan mengukur intensitas radiasi yang diteruskan atau mengukur intensitas yang diserap, maka konsentrasi unsur dalam larutan contoh dapat ditetapkan. Cara ini sangat selektif sebab frekuensi radiasi yang diserap adalah karakteristik untuk setiap unsur. Dasar dari teknik spektroskopi serapan atom SSA adalah elektron dalam suatu atom pada keadaan dasar menyerap energi cahaya pada panjang gelombang tertentu dan berubah ke tingkat energi yang lebih tinggi tereksitasi. Jumlah atom-atom yang dilewati cahaya dan tereksitasi berbanding lurus dengan jumlah energi yang diserap. Dengan mengukur jumlah energi cahaya yang diserap maka dapat menentukan jumlah atau konsentrasi atom atau elemen yang diuji dalam contoh KLH-JICA, 2005.

2.9.1. Emisi dan Absorbsi

Cara analisis spektrofotometer serapan atom bisa berupa cara emisi dan cara absorbsi serapan. Pada cara emisi, interaksi dengan energi menyebabkan eksitasi atom yang mana keadaan ini tidak berlangsung lama dan akan kembali ke tingkat semula dengan melepaskan sebagian atau seluruh energi eksitasinya dalam bentuk radiasi. Frekuensi radiasi yang dipancarkan bersifat karakteristik untuk setiap unsur dan intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang tereksitasi dan 19 yang mengalami de-eksitasi. Pemberian energi dalam bentuk nyala merupakan salah satu cara untuk eksitasi atom ke tingkat yang lebih tinggi. Cara tersebut dikenal dengan nama spektrofotometri emisi nyala Rohman, 2007. Pada absorbsi, jika pada populasi atom yang berada pada tingkat dasar dilewatkan suatu berkas radiasi maka akan terjadi penyerapan energi radiasi oleh atom-atom tersebut. Frekwensi radiasi yang paling banyak diserap adalah frekwensi radiasi rensonan dan bersifat karakteristik untuk tiap unsur. Pengurangan intensitasnya sebanding dengan jumlah atom yang berada pada tingkat dasar Rohman, 2007. 20

2.9.2. Instrumentasi SSA

Sistem peralatan Spektrofotometer Serapan Atom SSA menurut Rohman 2007 dapat dilihat pada Gambar 5. berikut: Gambar 5. Skema Spektrofotometer Serapan Atom Rohman, 2007 Penjelasan mengenai peralatan Spektrofotometer Serapan Atom menurut Rohman 2007 dan KLH-JICA 2005 sebagai berikut: 1. Sumber sinar Sumber sinar yang lazim dipakai adalah lampu katoda berongga hollow cathode lamp. Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda sendiri berbentuk silinder berongga yang terbuat dari logam atau dilapisi dengan logam tertentu. Tabung logam ini diisi dengan gas mulia neon atau argon dengan tekanan rendah 10-15 torr. Bila antara anoda dan katoda diberi satu selisih tegangan yang tinggi 600 volt, maka katoda akan memancarkan berkas-berkas elektron yang bergerak menuju anoda yang mana kecepatan dan energinya sangat tinggi. Elektron-elektron dengan energi tinggi ini dalam perjalanannya menuju anoda akan bertabrakan dengan gas-gas mulia yang diisikan tadi. Sumber sinar Nyala Tempat sampel Monokromator Detektor Sistem pembacaan 21 Akibat dari tabrakan-tabrakan ini membuat unsur- unsur gas mulia akan kehilangan elektron dan menjadi ion bermuatan positif. Ion-ion gas mulia yang bermuatan positif ini selanjutnya akan bergerak ke katoda dengan kecepatan dan energi yang tinggi pula. Sebagaimana disebutkan di atas, pada katoda terdapat unsur-unsur yang sesuai dengan unsur yang akan dianalisis. Unsur-unsur ini akan ditabrak oleh ion-ion positif gas mulia. Akibat tabrakan ini, unsur-unsur akan terlempar ke luar dari permukaan katoda. Atom-atom unsur dari katoda ini kemudian akan mengalami eksitasi ke tingkat energi-energi elektron yan lebih tinggi dan akan memancarkan spektrum pancaran dari unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisis. 2. Tempat Sampel Dalam analisis dengan spektrofotometri serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan asas. Ada berbagai macam alat yang dapat digunakan untuk mengubah suatu sampel menjadi uap atom-atom yaitu: dengan nyala flame dan dengan tanpa nyala flameless. a. Nyala Flame Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Pada cara spektrofotometri emisi atom, nyala ini berfungsi untuk mengeksitasikan atom dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih tinggi. 22 Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas-gas yang digunakan, misalkan untuk gas batubara-udara, suhunya kira-kira sebesar 1800 C; gas alam-udara: 1700 C; asetilen-udara: 2200 C; dan gas asitilen-dinitrogen oksida N 2 O sebesar 3000 C. Pemilihan macam bahan pembakar dan gas pengoksidasi serta komposisi perbandingannnya sangat mempengaruhi suhu nyala. Pada umumnya nyala dari gas asetilen-nitro oksida menunjukkan emisi latar belakang background yang kuat. Sumber nyala yang paling banyak digunakan adalah campuran asetilen sebagai bahan pembakar dan udara sebagai pengoksidasi . b. Tanpa Nyala Flameless Teknik atomisasi dengan nyala dinilai kurang peka, karena atom gagal mencapai nyala, tetesan sampel yang masuk ke dalam nyala terlalu besar, dan proses atomisasi kurang sempurna. Oleh karena itu muncullah suatu teknik atomisasi yang baru yakni atomisasi tanpa nyala. Pengatoman dapat dilakukan dalam tungku dari grafit seperti tungku yang dikembangkan oleh Masmann. Sistem pemanasan dengan tanpa nyala ini dapat melalui tiga tahap yaitu: pengeringan drying yang membutuhkan suhu yang relatif rendah; pengabuan ashing yang membutuhkan suhu yang lebih tinggi karena menghilangkan matriks kimia dengan mekanisme volatilasi atau pirolisis; dan pengatoman atomising. Pada umumnya waktu dan suhu pemanasan tanpa nyala dilakukan dengan cara terprogram. 23 3. Monokromator Pada Spektrofotometri Serapan Atom SSA, monokromator dimaksudkan untuk memisahkan dan memilih panjang gelombang yang digunakan dalam analisis. Di samping sistem optik, dalam monokromator juga terdapat suatu alat yang digunakan untuk memisahkan radiasi resonansi dan kontinyu yang disebut dengan chopper. 4. Detektor Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman. Biasanya digunakan tabung penggandaan foton photomultiplier tube. Ada dua cara yang dapat digunakan dalam sistem deteksi yaitu: a yang memberikan respon terhadap radiasi resonansi dan radiasi kontinyu; dan b yang hanya memberikan respon terhadap radiasi resonansi. 5. Readout Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan sebagai sistem pencatatan hasil. Pencatatan hasil dilakukan dengan suatu alat yang telah terkalibrasi untuk pembacaan suatu transmisi atau absorbsi. Hasil pembacaan dapat berupa kurva dari suatu recorder yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi. 24 25 BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian