spektrofotometer serapan atom (aas)

SPEKTROFOTOMETER SERAPAN ATOM

OLEHYUSBARINA, M.Si

Tujuan

1. Menjelaskan prinsip dasar AAS2. Menjelaskan Aplikasi dan syarat – syarat

sampel yang dapat dianalisa dengan AAS3. Menjelaskan bagan alat AAS4. Menjelaskan cara analisis sampel dengan AAS

SPEKTROSKOPI

SPEK. MOLEKULER SPEK. ATOMIK

Spesi molekuler Spesi atomik

Spesi: molekulMetode: Spektroskopi

UV/visible dan Spektroskopi inframerah.

Suhu rendahFase padat, gas, cair

Spesi: atomMetode: flame AAS,

flame AFS, flame AES, elektrotermal AAS, elektrotermal AFS, dll.

Suhu tinggi karena diperlukan untuk proses atomasi (pelepasan ikatan kimia)

Fase gas

Spektroskopi Molekuler Spektroskopi Atomik

Spektroskopi atom

Spektroskopi

serapan atom

Spektroskopi emisi atom

spektrofluorensif

AAS

PRINSIP DASAR AAS

• Interaksi antara sinar REM (biasanya sinar UV/VIS) dengan materi (yaitu logam dalam bentuk ATOM dan fasa gas)

• Atom akan menyerap sinar UV/VIS pada panjang gelombang tertentu dan karakteristik tergantung pada sifat unsurnya. Mis : Na = 589 nm, K = 766,5 nm

• Sinar pada panjang gelombang ini mempunyai energi yang cukup untuk menyebabkan tereksitasinya elektron dari atom pada keadaan dasar ke keadaan tereksitasi

• Banyaknya sinar yang diserap sebanding dengan konsentrasi atom dalam sampel

Aplikasi dan Sampel AAS

-Analisis Kuantitatif kadar total unsur logam dalam sampel (tidak bergantung pada bentuk ion dalam larutan, mis: Fe2+ dan Fe3+) dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat sekelumit (ultratrace)

INSTRUMENTASI

BAGAN ALAT

AAS terdiri dari 5 komponen utama. Komponen-komponen ini dikontrol oleh piranti lunak komputer.

Hollow Cathode Lamp

Tabung kaca tertutup yg terdiri dari katoda dan anoda

Tungsten Anode Analyte Hollow Cathode

Ne or ArGlass shield

Katoda berbentuk silinder berongga yg pemukaannya dilapisi dengan unsur yg sama dgn unsur yg akan dianalisa

Tabung lampu diisi dengan gas mulia

Katoda berbentuk silinder berongga yg pemukaannya dilapisi dengan unsur yg sama dgn unsur yg akan dianalisa

Gas mulia Ne atau Argon dengan tekanan rendah (10-15 torr). Diantara katoda dan anoda dipasang tegangan listrik yg tinggi (sampai 600 volt). Atom2 unsur bahan katoda mengalami eksitasi dan memancarkan sinar. Sinar dari hollow katoda memancarkan garis pancaran yg panjang gelombangnya tepat sama dengan panjang garis serapan atom sehingga terjadi serapan optimum

Atomisasi

Nyala (Flame) Tanpa Nyala (Flameless)

Sampel yang akan dianalisis Harus diuraikan menjadi atom – atom netral yang masih dalam keadaan dasar

• Flame• Electrothermal– Graphite furnace

• Plasma• Hydride– As, Sb, Sn, Se, Bi, and Pb

• Cold-vapor– Hg (ambient temperature vapor pressure)

Atomization

FLAME ATOMIZATION (Nyala)

FLAME ATOMIZATION

Burner head : tetesan – tetesan larutan cuplikan yg sangat halus masuk melalui burner head dan terjadi penguapan pelarut (air) dan terjadi butir – butir halus padat dari zat

Primary combustion zone : terjadi penguapan pelarut lebih lanjut dan penguapan cuplikan menjadi atom2 dan terjadi proses penyerapan sinar oleh atom2 zat yg dianalisa

Interzonal region : dalam daerah ini unsur bereaksi dengan oksigen menjadi oksida2

Secondary combustion zone : Oksida – oksida logam memasuki lapisan luar dan keluar melalui nyala

FLAME ATOMIZATION

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

FLAME ATOMIZATION

Pemilihan jenis nyala bergantung pada temperatur penguapan atom yang dianalisis.

Gas Bahan bakar

Gas Pengoksidasi

Temperatur (C)

Kegunaan

Propana Udara 1800 Untuk unsur – unsur yg mudah diatomkan (Na, K)

Asetilena Udara 2300 Yang paling banyak digunakan untuk analisa kebanyakan unsur logam

Asetilena N2 O 3000 Untuk analisa : Al, Si, V, Ti dan unsur – unsur lantanida

Suhu yang dicapai oleh nyala tergantung pada gas – gas yang digunakan

Graphite Furnace

• Sampel cair dialirkan pada tabung silindris grafit yang dilapisi bahan yang mencegah sampel terserap pada tabung.

Step TemperatureTime

Drying 50° - 150°C~ 60 sAshing 150° - 600°C~ 60 s

Atomization 2000° - 3000°C~ 5 s

ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)

Hydride Generation AAS (HGAAS)ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)

• Flame lebih sederhana • Furnace lebih sensitif • Furnace memiliki lebih banyak interferensi• Furnace lebih sedikit membutuhkan sampel• Perangkat Furnace lebih mahal

PERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AAS

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)

INSTRUMENTASI

Monokromator

Dengan mengubah sudut grating akan menghasilkan fokus pada panjang gelombang yang berbeda.

Spektrum emisi dari lampu katoda berongga, selain dari garis emisi untuk analit juga mengandung garis emisi dari pengotor yang ada pada logam katoda dan gas pengisi. Oleh karena itu, dibutuhkan monokromator untuk mengeliminasi sinar yang tidak diharapkan dan meneruskan hanya sinar yang dibutuhkan untuk analisis.

INSTRUMENTASI

Pemilihan panjang gelombang bergantung pada:- Unsur yang dianalisis- Sensitivitas- Limit deteksi

INSTRUMENTASI

Cara kerja detektor photomultiplier tube

Detektor yang biasa digunakan ialah tabung pengganda foton(photomultiplier tube), terdiri dari katoda yang dilapisi senyawa yang bersifat peka cahaya dan suatu anoda yang mampu mengumpulkan elektron. Ketika foton menumbuk katoda maka elektron akan dipancarkan, dan bergerak menuju anoda. Antara katoda dan anoda terdapat dinoda-dinoda yang mampu menggandakan elektron. Sehingga intensitas elektron yang sampai menuju anoda besar dan akhirnya dapat dibaca sebagai sinyal listrik.

INSTRUMENTASI

CARA PENGUKURAN SAMPEL

ANALISA KUANTITATIF DENGAN AAS

• Metode kurva kalibrasi• Metode perbandingan langsung• Metode standar adisi

Daftar Pustaka

• Harvey david, 2000, Modern Analytical Chemistry, McGraw Hill, New York.

• Ibnu Gholib Gandjar, Abdul Rohman, 2010, Kimia Farmasi Analisis, Pustaka Pelajar, Yogyakarta