Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)

Nama   :  VIVIEN  ANJADI  SUWITO

NIM      :  1005120705

Prodi   :  PENDIDIKAN KIMIA

Tugas   :  ANALISA INSTRUMEN

Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)

Dalam AAS, cahaya akan melewati sekumpulan atom. Jika panjang gelombang cahaya memiliki energi yang sama dengan perbedaan energi antara dua kulit atom, sejumlah cahaya akan diserap (absorbed). AAS dapat digunakan untuk menganalisa kandungan logam berat antara lain : Pb, Cd, Cu, Cr, Fe, Zn, Mn, Ni dan lain-lain. Hubungan antara konsentrasi atom, jarak rambat cahaya terhadap kumpulan atom dan sejumlah cahaya yang diserap diturunkan dalam Hukum Beer-Lambert. Dalam bentuk unsur, logam akan menyerap UV ketika mereka dipanaskan. Setiap logam memiliki karakteristik panjang gelombang yang akan diserap.

AAS merupakan salah satu teknik spektrofotometri atom yang menggunakan prinsip penyerapan radiasi cahaya pada L tertentu oleh atom-atom bebas logam yang akan dianalisis. Logam-logam dalam analit diberikan energi kalor (dengan metode Flame AAS atau Electrothermal AAS) sehingga membentuk atom bebas yang terkumpul menjadi uap atom (atomic vapor ). Ketika cahaya pada yang sesuai berbenturan dengan atom bebas, atom akan menyerap cahaya dan kemudian tereksitasi dari keadaan energy dasarnya. Mekanisme inilah yang mendasari teknik AAS .

v  METODE ADISI STANDAR

Metode ini dipakai secara luas karena mampu meminimalkan kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan kondisi lingkungan (matriks) sampel dan standar. Dalam metode ini dua atau lebih sejumlah volume tertentu dari sampel dipindahkan ke dalam labu takar. Satu larutan diencerkan sampai volume tertentu kemudiaan larutan yang lain sebelum diukur absorbansinya ditambah terlebih dahulu dengan sejumlah larutan standar tertentu dan diencerkan seperti pada larutan yang pertama. Menurut hukum Beer akan berlaku hal-hal berikut :

Ax = k.Ck                         AT = k(Cs+Cx)

Dimana,

Cx       =       konsentrasi zat sampel

Cs       =       konsentrasi zat standar yang ditambahkan ke larutan sampel

Ax       =       absorbansi zat sampel (tanpa penambahan zat standar)

AT      =       absorbansi zat sampel + zat standar

Jika kedua rumus digabung maka akan diperoleh :

Cx = Cs + {Ax/(AT-Ax)}

Konsentrasi zat dalam sampel (Cx) dapat dihitung dengan mengukur Ax dan AT dengan spektrometri. Jika dibuat suatu seri penambahan zat standar dapat pula dibuat grafik antara AT lawan Cs garis lurus yang diperoleh dari ekstrapolasi ke AT = 0, sehingga diperoleh:

Cx = Cs x {Ax/(0-Ax)}                      Cx = Cs x (Ax/-Ax)

Cx = Cs x (-1)                   atau     Cx = -Cs

v  PRINSIP KERJA AAS

Sampel yang digunakan biasanya berbentuk cairan, oleh karena itu analat (atom atau ion) harus diuapkan terlebih dahulu. Dalam AAS, ada tiga metode untuk menambahkan energy panas ke sampel, yaitu :

1.   Flame AAS

Flame Atomizer merupakan perangkat Spektroskopi Atomik yang proses pengatomannya dilakukan melalui pemanasan  media api. Flame atomizer dapat digunakan untuk AES, AFS, dan AAS. Bentuk umumnya dari Atomizer flame adalah sebuah pipa konsentrik, dimana sampel larutan dihisap ke dalam pipa kapilernya.

Flame AAS menggunakan api sebagai nebulizer untuk memanaskan sampel sehingga teratomisasi menjadi gas.  Flame (energy panas) menyebabkan atom mengalami transisi dari ground state ke excited site. Ketika atom melakukan transisi, atom menyerap beberapa cahaya dari sumber beam (HCL = Hollow Cathode Lamp). Hollow Cathode Lamp (HCL) adalah sumber radiasi yang umum dipakai pada AAS. Di dalam lampu, yang terisi dengan gas argon atau neon, terdapat katoda logam yang mengandung logam yang akan tereksitasi dan sebuah anoda. Ketika beda potensial yang tinggi dilalui ke katoda dan anoda, partikel gas akan terionisasi. Pada pertambahan beda tegangan, ion gas memiliki energy yang cukup untuk mengeluarkan atom logam dari katoda. Beberapa atom akan tereksitasi dan mengemisikan cahaya dengan frekuensi yang sesuai dengan logam yang ada. Semakin besar konsentrasi larutan, semakin banyak energy yang akan diserap. Light beam (HCL) harus diletakkan secara tepat pada bagian terpanas dari api dan mengalirkannya ke detector. Detector akan mengukur intensitas cahaya. Ketika beberapa cahaya diserap, intensitas dari beam akan berkurang. Detector akan menyimpan reduksi cahaya tersebut sebagai absorpsi.

Nebulization - Pengubahan sampel cairan menjadi fine spray / aerosol

Desolvation - Padatan atom dicampur dengan               gaseous fuel

Volatilization - Padatan atom dirubah menjadi uap di dalam flame.

Pengaruh suhu terhadap Atomizer Flame

ü  Suhu semakin tinggi à meningkatkan jumlah populasi atom di dalam flame, dan meningkatkan sensitivitasnya.

ü  Suhu Flame menentukan à jumlah relatif dari atom yang tereksitasi ataupun yang tidak tereksitasi di dalam sebuah flame.

2.   Graphite furnace AAS

Menggunakan tabung grafit dengan energy listrik yang besar untuk memanaskan dan mengatomisasi sampel. Teknik GF-AAS sering digunakan untuk analisis unsur-unsur logam dengan sensitivitas dan batas pendeteksian 20 sampai 1000 kali lebih baik dari pada teknik FAAS. Teknik GF-AAS menggunakan proses electrothermal heating karena menggunakan pemanasan sampel terprogram dengan energi listrik berdasar pada prinsip yang sama seperti atomisasi nyala. Perbedaanya hanya terletak pada tempat pembakar sampel (burner) dalam nyala api digantikan dengan atomizer atau furnace yang dipanaskan dengan listrik. Dalam system pemanasan tersebut terdapat power supply dan controller yang dapat diatur sedemikian rupa sehingga mengendalikan perubahan temperatur dalam atomizer tersebut. Terdapat tiga bagian utama dalam teknik GF-AAS yaitu sumber cahaya, tempat sampel dan alat pendeteksi serapan.

Sumber cahaya yang digunakan dapat menggunakan Hollow Cathode Lamp (HCL) atau Electrodeless discharge lamp (EDL). Katoda lampu umumnya adalah Hollowed-out Cylinder terbuat dari logam spesifik tempat penghasilan spektrum cahaya. Anoda dan Katoda terlapisi di dalam silinder kaca yang berisi gas neon atau argon bertekanan rendah. Pada ujung HCL terdapat jendela (Window) untuk memancarkan radiasi. Tempat sampel dapat berupa burner maupun atomizer. Dalam GF-AAS tempat sampel menggunakan atomizer yang merupakan tempat proses pembentukan atom (atomisasi) terbuat dari karbon grafit berbentuk tabung (graphite tube), dialiri gas inert seperti argon (Ar) sehingga tidak bereaksi terhadap atom -atom sampel. Ukurannya sangat kecil mempunyai panjang 3 cm diameter dalam 4 -6 mm.

Bagian kelompok pembacaan serapan terdiri dari monokromator, detektor, penguat signal (amplifier), CPU (untuk tampilan signal serapan dan penyimpanan data). Cahaya dari sumber lampu harus terfokus pada sampel dan diarahkan pada monokromator dimana  lampu akan dihamburkan dan melalui grating (terali pemisah) sehingga yang diinginkan saja yang difokuskan ke detektor. Sebelum masuk ke detector spektrum garis spesifik dari monokromator diperkuat oleh amplifier terkebih dahulu. Pembacaan sinyal absorpsi akan dideteksi oleh detekt or dan ditampilkan pada monitor CPU untuk kemudian dilakukan analisis data.

Analisis GF-AAS memiliki beberapa kelebihan dibandingkan FAAS di antaranya yaitu memiliki kepekaan yang tinggi untuk analisis sampel yang minim kuantitasnya, teknik GF-AAS lebih tepat daripada FAAS karena dapat dilakukan dengan berat dan volume sampel yang kecil (analisis mikro), analisis dapat dilakukan tanpa preparasi sampel, sehingga injeksi sampel dapat langsung dilakukan ke dalam atomizer untuk sampel cair yang kental (viscous) termasuk urine, serum, darah, plasma, bahan makanan cair (susu).

3.   Electrothermal

Electrothermal atomizer adalah metode Spektroskopi Atomik yang proses atomisasinya menggunakan pemanasan oleh arus listrik. Electrothermal Atomizer umumnya digunakan untuk AAS dan AFS.

Keuntungan: sampel dibutuhkan hanya sedikit dan dalam konsentrasi sangat rendah

1.       Sampel diinjeksikan kedalam pembakar grafit. Selanjutnya sampel diuapkan dan kemudian diabukan.

2.       Setelah sampel berbentuk abu. Tegangan pada pembakar grafit dinaikkan hingga 2000^oC hingga 3000^oC. Sampel pada saat ini mengalami atomisasi.

3.       Sampel yang mengalami atomisasi kemudian ditembak dengan lampu hollow cathode atau flourescense sebelum dianalisa akhirnya.