III. DASAR TEORI           

            Sebuah fotometer nyala adalah alat yang digunakan dalam analisis kimia anorganik untuk

menentukan konsentrasi ion logam tertentu, di antaranya natrium, kalium, lithium, dan kalsium.

Fotometri nyala adalah suatu metoda analisa yang berdasarkan pada  pengukuran besaran emisi sinar

monokromatis spesifik pada panjang gelombang tertentu yang di pancarkan oleh suatu logam alkali

atau alkali tanah pada saat berpijar dalam keadaan nyala dimana besaran ini merupakan fungsi dari

konsentrasi dari komponen logam tersebut.

            Misalkan logam natrium menghasilkan pijaran warna kuning, kalium memancarkan warna

ungu seadngkan litium memancarkan sinar merah bila dibakar dalam nyala. Hal inila telah

dimanfaatkan untuk maksud identifikasi unsur alkali tersebut. Besaran intensitas sinar pancaran ini

ternyata sebanding dengan tingkat kandungan unsur dalam larutan, sehingga metoda flame fotometer

digunakan untuk tujuan kuantitatif dengan mengukur intensitasnya secara relatif. Metoda ini

menggunakan foto sel sebagai detektornya dan pada kondisi yang sama digunakan gas propana atau

elpiji sebagai pembakarnya untuk membebaskan air sehingga yang tersisa hanyalah kandungan logam.

            Fotometri nyala didasarkan pada kenyataan bahwa sebagian besar unsur akan tereksitasi dalam

suatu nyala pada suhu tertentu serta memancarkan emisi radiasi untuk panjang gelombang tertentu.

Eksitasi terjadi bila lektron dari atom netral keluar dari orbitalnya ke orbital yang klebih tinggi. Dan

bila terjadi eksitasi atom,ion molekul akan kembali ke orbital semula dan akan memancarkan

cahaya pada panjang gelombang tertentu. Prinsip dari fotometri nyala ini adalah pancaran cahaya

elektron yang tereksitasi yng kemudian kembali kekeadaan dasar.

            Dipancarkannya warna sinar yang berbeda-beda atau warna yang khas oleh tiap-tiap unsur

adalah disebabkan oleh karena energi kalor dari suatu nyala-nyala elektron dikulit paling luar dari

unsur-unsur tersebut tereksitasi dari tingkat dasar ke tingkat yang lebih tinggi, yang dibolehkan.Pada

waktu elektron-elektron tereksitasi kembali ke tingkat dasar, akan diemisikan foton yang energinya.

Oleh karena tingkat-tingkat energi eksitasi tersebut adalah khas atau spesifik untuk suatu unsur logam

tertentu,maka sinar yang dipancarkan oleh suatu atom unsur logam tersebut adalah khas pula. Dasar

ini digunakan untuk analisa kualitatif unsur-unsur logam secara reaksi nyala.

GANGGUAN – GANGGUAN DALAM FOTOMETRI NYALA

            Cara intensitas langsung untuk analisa fotometri langsung akan memberikan hasil yang baik

hanya apabila tidak ada gangguan – gangguan yang dapat mempengaruhi intensitas pancaran

sedemikian rupa sehingga nilai intensitas yang dibaca akan lebih rendah atau lebih tinggi daripada

nilai intensitas yang sesuai dengan konsentrasi unsur.

            Apabila terdapat gangguan-gangguan tersebut maka analisa tidak dilakukan secara intensitas

langsung melainkan dengan salah satu cara dari kedua cara yang lain yaitu, cara penambahan standar

atau dengan cara standar dalam. Gangguan-gangguan dalam fotometri sumber dan sifatnya dapat

dibagi dalam beberapa golongan, antara lain :

a) Gangguan spektral

            Ialah gangguan yang disebabkan oleh spektrum unsur-unsur lain yang terdapat bersama unsur

yang dicari. Gangguan ini dijumpai terutama kalau dipakai filter untuk memperoleh panjang

gelombang yang akan diukur intensitasnya. Dengan monokromator seperti prisma dsb. Gangguan ini

akan berkurang.

            Contoh gangguan spektral ini misalnya : Pita jingga dari CaOh mengganggu pengamatan

intensitas garis Na pada 590 mu gangguan ini sukar diatasi walaupun dengan monokromator bukan

filter karena Sisitin Ca tumpang suh ( overlap) dengan panjang gelombang Na. Suatu keuntungan

adalah bawa kebanyakan garis-garis spektrum yang berguna dalam fotometri nyala terdapat dalam

daerah biru dan ultra lembayung, sedang kebanyakan pita spektrum molekul dan spektrum kontinu

yang mengganggu terdapt didaerah hijau dan daerah merah spektrum tampak.

            Gangguan spektral jenis lain disebabkan karena garis unsur pengganggu berimpit dengan garis

spektrum unsur yang akan diselidiki. Kedua garis spektrum dapat berimpit (overlap) sebagian saja atau

keseluruhan. Intensitas yang dibaca adalah intensitas kedua-duanya, Cara mengatasi gangguan spektral

ini dapat dengan memilih panjang gelombang pancaran lain dari unsur lain yang akan dianalisa jika

tidak ada dilakukan pemisahan unsur yang dianalisa dari unsur pengganggu dengan pertolongan cara-

cara pemisahan seperti ekstraksi pelarut, penukaran ion, pengendapan dll. Gangguan spektral jenis lain

adalah intensitas pancaran latar belakang atau background.

b) Gangguan karena variasi karena sifat-sifat fisik larutan

Gangguan gangguan sifat fisik yang dimaksud antara lain adalah

1.      viskositas ini mempengaruhi kecepatan larutan atau kabut larutan mencapai nyala. Semakin besar

viskositas larutan semakin lambat larutan mencapai nyala, sehingga intensitas yang dibaca lebih kecil

dari konsentrasi sebenarnya.

2.      tekanan uap dan tegangan permukaan larutan mempengaruhi ukuran tekanan kabut larutan.

Terutama pada alat-alat filter fotometer nyala, dimana atomizer (pengabut) tidak menjadi satu dengan

pembakar. Tetesan tetesan kabut yang besar menyebabkan tetesan tetesan kabut tersebut mencapai

nyala, sehingga intensitas yang dibaca lebih kecil daripada intensitas yang sesuai dengan konsentrasi

yang dicari.

3.      garam-garam yang ditanmbahkan kedalam larutan yang akan dianalisa secara fotometri akan

memperlambat penguapan pelarut yang akan mengurangi intensitaspancaran sehingga tidak sebanding

lagi dengan konsentrasi unsur.

c) Gangguan ionisasi

Ionisai akan mengurangi jumlah-jumlah atom netral unsur yang dianalisa. Akibatnya

intensitas spektrum atom berkurang sehingga tidak sesuai lagi dengan konsentrasi logam. Gangguan

ionisai ini misalnya dapat terjadi kalau logam alkali dan alkali tanah dianalisa dengan nyala yang

suhunya terlalu tinggi.

d) Gangguan karena absorbsi sendiri

Sinar pancaran yang berasal dari atom-atom unsur yang dianalisa dapat diabsorbsi kembali

oleh atom-atom lain unsur yang sama yang ada dalam nyala, taetapi masih ada dalam keadaan belum

tereksitasi. Dengan sendirinya gangguan ini akan menyebabkan intensitas yang yang dipancarkan oleh

unsur tersebut, dan yang dibaca pada alat akan lebih rendah dengan yang sesuai dengan konsentrasi

unsur ybs. Gejala absorbsi sendiri ini terutama nyata sekali kalu intensitas yang diukur intensitasnya

adalah panjang gelombang yang sesuai dengan perpindahan elektron antara tingkat energi dasar

( ground state) dan tingkat energi tereksitasi pertama diatasnya. Gejala absorbsi sendiri ini dapat

dihindari dengan menggunakan konsentrasi rendah.

e) Gangguan dari amnion

Intensitas pancara logam akan turun (hingga tidak sesuai lagi dengan konsentrasinya) apabila

tercampur dengan asam-asam HNO3, H2SO4, H3PO4 dan atau garam dari asam-asam tersebut dalam

jumlah yang besar.

Bagian-bagian dari fotometer nyala

1.Atomizer 

Udara pada tekanan tertentu (atm), masuk ke dalam pembungkan cuvet oleh pipa kecil.

Hisapan oleh udara menyebabkan larutan contoh terhisap ke dalamruangan pengabut dalam bentuk

kabut-kabut yang halus

2.Mixing Chamber 

Kabut yang berasal dari atomizer masuk ke dalam ruangan pencampur alat pembakar, disini

akan bertemu dengan gas pembakar yang masuk dengantekanan tertentu

3.Flame

Campuran udara dengan gas pembakar menghasilkan nyala dan ke dalamnyala ini pula kabut

halus dari larutan contoh menguap. Kalor nyalamenyebabkan larutan contoh menguap, sehingga

contoh berubah menjadi butir-butir halus padat (garam). Molekul-molekul garam ini (uap)

selanjutnyaakan terdisosiasi menjadi atom-atom netral. Atom-atom netral ini akanmenyerap energi

kalor dari nyala sehingga tereksitasi dan kemudian memancarkan sinar pancaran yang terdiri dari

berbagai panjang gelombang

4.Reflektor 

Sinar pancaran yang keluar dari nyala akan dipantulkan kembali ke nyala.

5.Optical Lens

Lensa pancaran yang bersifat polikromatik akan difokuskan oleh lensa melaluisuatu celah

(diafragma).

6.Filter 

Filter akan meneruskan cahaya sinar pancaran dengan panjang gelombangyang khas dan

berintensitas tinggi dari unsur yang dianalisis dan akanmenyerap sinar-sinar lain yang berasal dari

nyala.

7.Photo Tube

Intensitas sinar pancaran tersebut oleh photo tube diubah menjadi arus listrik yang besarnya

berbanding lurus dengan intensitas sinar pancaran tersebut.

8.Amplifier 

Arus listrik yang berasal dari photo tube, oleh amplifier akan diperkuat danditeruskan ke

recorder.

9.Recorder 

Output dari amplifier dicatat oleh recorder yang skalanya terkalibrasi oleh suatu intensitas.