aas
TRANSCRIPT
ATOMIC ABSORPTION SPECTROFOTOMETRI (AAS)
ANALISA INSTRUMENTASI FARMASI
Analisis Instrumen IAAS dan AES
OVERVIEW
Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) adalah suatu tehnik analisis untuk menetapkan konsentrasi suatu unsur (logam) dalam suatu sampel.
AAS pertama kali dikembangkan oleh Sir Alan Walsh pada tahun 1950
Analisis Instrumen IAAS dan AES
OVERVIEWProses dalam AAS melibatkan 2 langkah, yaitu:
1. Atomisasi sampel
2. Absorpsi radiasi dari sumber sinar oleh atom bebas.
• Sampel, biasanya berupa cairan atau padatan, terlebih dahulu diubah menjadi atom lebih dulu, oleh perangkat atomisasi (berupa nyala atau tungku grafit).
• Selama proses absorpsi sinar UV-Vis, atom bebas akan mengalami transisi elektronik dari ground state ke exited stated.
• Banyaknya atom yang mengalami transisi elektronik bergantung pada temperatur, dirumuskan dalam Persamaan Boltzmann:
Analisis Instrumen IAAS dan AES
OVERVIEW
Atom (logam) yang bisa dianalisis menggunakan AAS
Analisis Instrumen IAAS dan AES
OVERVIEW
• Specific
• Sensitivity
• Low Cost Analysis
• Low Capital Cost (?)
• Can Analyze Many Samples in Short Time for Screening of a Single Analyte Metal.
Keuntungan AAS:
• Single Element at a Time.
• Requires more Set-up time between Elements.
• Not the preferred method for screening samples for numerous elemental content
Kerugian AAS:
ABSORPSI VS EMISI
Analisis Instrumen IAAS dan AES
Pengukuran spektroskopik secara umum dibedakan dalam 2 golongan: absorpsi dan emisi
Transisi elektronik terjadi bila suatu elektron berpindah dari tingkat energi satu ke tingkat energi yang lain.
ABSORPSI
Jika elektron menyerap (mengabsorpsi) foton sehingga elektron berpindah dari orbital dengan tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi.
EMISIJika elektron berpindah dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah sehingga foton dipancarkan sebanding dengan perbedaan tingkat energi tsb.
EMISI
ABSORPSI
Analisis Instrumen IAAS dan AES
ABSORPSI VS EMISI
Single-Beam Atomic
Absorption Spectrometer
Double-Beam Atomic
Absorption Spectrometer
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASIAAS terdiri dari 5 komponen utama.
Komponen-komponen ini dikontrol oleh piranti lunak komputer.
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Hollow Cathode Lamp Electrodeless Discharege Lamp
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Proses emisi pada Hollow Cathode Lamp
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Tungsten Anode Analyte Hollow Cathode
Ne or ArGlass shield
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Atomization
• Flame
• Electrothermal
– Graphite furnace
• Hydride
– As, Sb, Sn, Se, Bi, and Pb
• Cold-vapor
– Hg (ambient temperature vapor pressure)
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Analisis Instrumen IAAS dan AES
Nebulization - Conversion of the liquid sample to a fine spray.
Desolvation - Solid atoms are mixed with the gaseous fuel.
Volatilization - Solid atoms are converted to a vapor in the flame.
There are three types of particles that exist in the flame:
1) Atoms
2) Ions
3) Molecules
Analisis Instrumen IAAS dan AES
FLAME ATOMIZATION
SAMPLE
AEROSOL
Nebulizer
FLAME ATOMIZATION
Analisis Instrumen IAAS dan AES
Analisis Instrumen IAAS dan AES
FLAME ATOMIZATION
Analisis Instrumen IAAS dan AES
FLAME ATOMIZATIONFuel / Oxidant Temperature
H-CC-H acetylene / air 2100 °C – 2400 °C (most common)
acetylene / N2O 2600 °C – 2800 °C
acetylene / O2 3050 °C – 3150 °C
• Pemilihan jenis nyala bergantung pada temperatut penguapan atom yang
dianalisis.
Pengaruh ketinggian burner terhadap absorbansi
Graphite Furnace
• Sampel cair dialirkan pada tabung
silindris grafit yang dilapisi bahan yang
mencegah sampel terserap pada tabung.
Step Temperature Time
Drying 50° - 150°C ~ 60 s
Ashing 150° - 600°C ~ 60 s
Atomization 2000° - 3000°C ~ 5 s
Analisis Instrumen IAAS dan AES
ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)
• Flame lebih sederhana
• Furnace lebih sensitif
• Furnace memiliki lebih banyak interferensi
• Furnace lebih sedikit membutuhkan sampel
• Perangkat Furnace lebih mahal
Analisis Instrumen IAAS dan AES
PERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AAS
Analisis Instrumen IAAS dan AES
PERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AAS
• Accuracy:– Relative error of flame AA
is ~1–2%
– Can be lowered with special precautions
– Electrothermal atomization has 5–10 times higher error than flame AA
Element AAS Flame AAS Electrothermal
Al 30 0.005
As 100 0.02
Ca 1 0.02
Cd 1 0.0001
Cr 3 0.01
Cu 2 0.002
Fe 5 0.005
Hg 500 0.1
Mg 0.1 0.00002
Mn 2 0.0002
Mo 30 0.005
Na 2 0.0002
Ni 5 0.02
Pb 10 0.002
Sn 20 0.1
V 20 0.1
Zn 2 0.00005
Limit deteksi (ng/mL)
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Pemilihan panjang gelombang bergantung pada:- Unsur yang dianalisis- Sensitivitas- Limit deteksi
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INSTRUMENTASI
Analisis Instrumen IAAS dan AES
APLIKASI
Preparasi Sampel
Timbang ± 2,5 g sampel, masukkan ke dalam gelas beker. Tambahkan 25 mL HNO3 pekat, tutup dengan gelas arloji, didihkan selama 30 – 45 menit untuk mengoksidasi senyawa organik. Dinginkan larutan secara perlahan, tambahkan 10 mL HClO4 70%. Didihkan kembali hingga larutan menjadi jernih.
Timbang ± 2,5 g sampel, masukkan ke dalam porselin. Panaskan dalam oven hingga suhu 550oC selama 4 jam. Dinginkan, tambahkan 10 mL HCl 3 N. Tutup dengan gelas arloji, didihkan selama 10 menit. Dinginkan, saring dan masukkan ke dalam labu takar 100 mL, encerkan hingga batas dengan air bebas ion.
CARA BASAH
CARA KERING
Analisis Instrumen IAAS dan AES
APLIKASI
Metode Seri Standar (Standar eksternal)
1. Ukur absorbansi dari seri larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya.
2. Buat kurva hubungan antara absorbansi versus konsentrasi (Kurva Kalibrasi).
3. Dengan metode analisis regresi linier, turunkan persamaan regresi linier, y = mx + c
Hasil plotting ke persamaan regresi:Konsentrasi Cr = 3,45 ppm
Analisis Instrumen IAAS dan AES
APLIKASI
Metode Adisi Standar
1. Siapka dua buah larutan sampel yang identik.2. Tambahkan sejumlah volume tertentu larutan standar
pada salah satu larutan sampel.3. Ukur absorbansi masing-masing larutan.4. Hitung konsentrasi analit dengan persamaan berikut.
Analisis Instrumen IAAS dan AES
APLIKASI
Kegunaan AAS:
1. Analisis Klinik
2. Analisis Lingkungan
3. Farmasi
4. Industri
5. Pertambangan
Analisis logam dalam cairan biologis (darah, urine)
Monitoring lingkungan, memantau berbagai undur di sungai, perairan laut, air minum, udara, minyak, dan minuman (anggur/wine, bir, jus buah)
Dalam proses industri sering digunakan katalis (biasanya logam), yang seringkali terikut dalam produk akhir. Dengan AAS, unsur tsb dapat ditetapkan.
Melakukan pengecekan apakah bahan baku mengandung logam berat yang bersifat toksik.
Menetapkan kandungan logam dalam batuan.
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INTERFERENSI DALAM AAS• Ada 2 jenis interferensi yang terjadi dalam AAS:
A) Spectral Interferences
B) Chemical Interferences
• Sources of Spectral Interference
A. Spectral Interferences
• garis emisi dari spesies lain overlap/sangat dekat dengan garis absorpsi analit, sehingga pemisahan dengan monokromator sulit dilakukan.
1. Overlapping AA or AE lines• Jenis interferensi ini jarang terjadi.• Selisih antar garis spektra harus < 0.01 nm untuk bisa menimbulkan
interferensi ini.• Dapat diatasi dengan metode adisi standar.
2. Background interference
• Background interference menghsilkan peningkatan sinyal output.• Disebabkan oleh scattering sumber sinar atau adanya absorpsi molekular.
• Background correction digunakan untuk mengeliminasi interferensi jenis ini.
1. Pembentukan senyawa dengan volatilitas rendah
B. Chemical interferences
• Anion yg terdapat dalam flame atau furnace dapat mebentuk senyawa
dengan volatilitas rendah dengan kation analit.
• metode yg biasa digunakan untuk mengatasi masalah ini adalah
dengan menambahkan release agents atau protective agents pada
matriks sampel.
Release Agent - bereaksi dengan zat yang menyebabkan interferensi dalam
matriks sampel.
Protective Agent - bereaksi dengan analit tetapi menghasilkan senyawa
volatil.
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INTERFERENSI DALAM AAS
Hasil dari berbagai proses yang terjadi selama atomisasi result from various processes occurring during atomization yang mengubah karakteristik absorpsi analit.
2. Kesetimbangan dissosiasi
• melibatkan pembentukan dan dissosiasi senyawa oksida logam dasi
sampel.
• Contoh: MO M + O
M(OH)2 M + 2OH
• Pergeseran kesetimbangan ke arah oksida logam akan menghasilkan
penurunan absorpsi radiasi oleh analit logam.
• Proses ini sangat tergantung pada kondisi nyala (bahan bakar,
temperatur nyala)
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INTERFERENSI DALAM AASB. Chemical interferences
3. Ionisasi
C. Chemical interferences
• Pembentukan ion logam (kation) dalam nyala.
• Ionisasi logam akan menyebabkan peningkatan temperatur.
• dapat diminimalkan dengan penambahan ionization suppressant pada
matriks sampel yg akan menghasilkan konsentrasi elektron tinggi
dalam nyala yg dapat menekan pembentukan ion logam.
Analisis Instrumen IAAS dan AES
INTERFERENSI DALAM AAS