SPEKTROSKOPI ATOMIK DAN MOLEKULER

Oleh: KELOMPOK 05

1. Fransisca 2. Julian Christoper 3. Nur .M. Arifin 4. Rendi Akbar 5. Shofa

0806456562

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK, NOVEMBER 2009

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan rahmat-Nya penyusunan makalah ini dapat diselesaikan. Maksud dari penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu persyaratan tugas mata kuliah Kimia Analitik di Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia. Makalah ini memiliki lingkup bahasan mengenai spektroskopi atomik dan spektroskopi molekuler. Dalam pengerjaan makalah ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan serta bantuan moral maupun material dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. 2. Orang tua kami yang telah memberikan dukungan moral kepada kami, Ibu Dian Nursanti dan Bapak Sukirno selaku dosen pembimbing mata kuliah Kimia Analitik, 3. Asisten dosen, yaitu Dinda Prinita Sari yang juga memberikan bimbingan kepada kami, dan 4. Orang-orang yang tidak bisa kami sebutkan satu persatu.

Penulis dengan senang hati menerima seluruh saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi perbaikan makalah ini. Semoga makalah ini dapat menjadi salah satu sumber referensi ilmiah yang bermanfaat bagi banyak pihak. Jika terdapat kesalahan kata-kata dalam makalah ini, mohon dimaafkan.

Depok, 10 November 2009

Penulis

BAB I ABSTRAK 1

Pada makalah ini yang akan akan dibahas adalah mengenai spektroskopi atomik dan spektroskopi molekular. Pembahasan yang dilakukan adalah mengenai prinsip-prinsip yang berkaitan, aplikasi-aplikasinya dan analisis kerja untuk mengetahui konsentrasi logam yang berada pada sampel larutan. Pada spektroskopi atomik akan dibahas tentang sistem-sistem analisis atomik logam-logam berat yang terkandung pada suatu larutan, analisis yang digunakan terdiri dari tiga jenis yaitu, AAS, AES, dan AFS. Pada spektroskopi molekular akan dibahas mengenai prinsip dan metode spektroskopi inframerah untuk menganalisis PCB (Polychlorinated Biphenyls) pada sampel air sungai serta spektrum sidik jari serta perbandingannya dengan spektroskopi atomik. Pembahasan lain yang dilakukan adalah pembahasan jawaban soal pemicu yang diberikan sehingga masalah dapat dipecahkan melalui penyajian makalah yang menarik.

Kata Kunci : Spektroskopi Atomik, Spektroskopi Molekuler, AAS, AES, AFS, Spektroskopi inframerah, Hukum Lambert-Beer, Logam berat.

BAB II PERTANYAAN DAN JAWABAN TUGAS I 1. Bagaimana Anda menjelaskan bahaya limbah logam berat terhadap kesehatan manusia dan lingkungan? Jawab : Limbah B3 yang dihasilkan oleh industri memiliki daya pencemar yang sangat tidak ramah pada lingkungan. Bahan ini dirumuskan sebagai bahan dalam jumlah relatif sedikit tapi mempunyai potensi mencemarkan/merusakkan lingkungan kehidupan dan sumber daya. Bahan beracun dan berbahaya sering kita dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, baik sebagai keperluan rumah tangga maupun industri. Bahan-bahan yang biasa kita temukan dalam kehidupan sehari-hari itu antara lain insektisida, cairan atau bubuk pembersih deterjen, gas dalam tabung, zat pewarna, bahan pengawet dan lain-lain. Karakteristik limbah beracun dan berbahaya diindikasikan dari beberapa sifat tertentu yaitu mudah terbakar (flammable), mudah meledak (explosive), korosif, oksidator dan reduktor, iritasi bukan radioaktif, mutagenik, patogenik, mudah membusuk dan lain-lain. Limbah logam berat yang merupakan salah satu B3 ini umumnya terakumulasi di dalam tanah dan perairan membentuk senyawa kompleks bersama bahan organik dan anorganik secara adsorbsi dan kombinasi. Limbah logam ini akan terus meningkat tingkat akumulasinya pada organisme pemangsa yang lebih besar. Manusia sendiri sebagai mahluk omnivora tentunya akan memakan hewan ataupun tumbuhan yang telah terakumulasi logam berat tersebut. Sehingga, limbah logam dalam jumlah tertentu dengan kadar tertentu, dapat merusakkan kesehatan bahkan mematikan manusia atau kehidupan lainnya sehingga perlu ditetapkan batas-batas yang diperkenankan dalam lingkungan pada waktu tertentu, yang kita kenal dengan nilai ambang batas, yang berarti dalam jumlah tertentu masih dapat ditoleransi oleh lingkungan sehingga tidak membahayakan lingkungan dan manusia, Karena itu untuk tiap jenis bahan beracun dan berbahaya telah ditetapkan nilai ambang batasnya. Untuk mengetahui bahaya dari limbah logam berat terhadap kesehatan manusia dan lingkungan lebih jauh dapat dilihat pada tabel berikut ini. Berikut penjelasan yang lebih rinci mengenai dampak limbah logam berat bagi: a. Kesehatan Manusia Bioakumulasi logam berat melalui proses rantai makanan dapat menyebabkan efek positif dan negatif bagi tubuh manusia, sebagai berikut.

1. Efek Positif Efek positif ditimbulkan karena logam memang dibutuhkan dalam proses metabolisme tubuh manusia. Logam berat berperan penting dalam pembentukan hemosianin (pembentukan warna) dalam sistem darah dan enzimatik tubuh manusia. Untuk lebih jelasnya, berikut efek positif dari beberapa contoh logam berat yang dapat memberikan efek positif dalam tubuh manusia. a. Besi (Fe) sangat diperlukan dalam sistem pembentukan sel darah manusia terutama sel darah merah dan juga untuk pembentukan jaringan darah dalam tubuh. Kekurangan besi dapat menyebabkan penyakit anemia. b. Tembaga (Cu) diperlukan oleh berbagai sistem enzim di dalam tubuh manusia (dalam bentuk mineral) untuk menghasilkan energi, anti oksidasi dan sintesis hormon adrenalin serta untuk pembentukan jaringan ikat. c. Mangan (Mn) berperan dalam membentuk sistem kekebalan tubuh pada manusia. d. Selenium (Se) diperlukan oleh tubuh sebagai enzim antioksidan yang akan melindungi sel tubuh kita terhadap efek negatif yang ditimbulkan oleh radikal bebas. Selenium bekerja sebagai kofaktor untuk enzim yang terlibat dalam oksidasi asam lemak dan penghancuran asam amino. 2. Efek Negatif Efek negatif ditimbulkan karena logam berat melebihi batas yang telah ditentukan atau memang tidak diperlukan bagi kelangsungan proses metabolism tubuh manusia dan menimbulkan keracunan. Dampak seperti kerusakan sistem saraf sensorik tubuh, perkembangan IQ seseorang akan terhambat, kerusakan organ tubuh pada manusia, gangguan proses reproduksi . Berikut beberapa logam berat yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia serta dampaknya bagi kesehatan manusia. a. Merkuri (Hg), merkuri mudah diserap oleh tubuh melalui kulit manusia. Hg sering berada dalam produk kecantikan. Logam ini dapat menyerang sistem saraf motorik pusat (dapat menimbulkan cacat dan lumpuh), berbahaya bagi sistem endokrin terutama sistem pendengaran, serta dapat menyebabkan kemunduran psikologis dan perilaku. a. Arsenik (Ar), arsen dapat memasuki tubuh manusia melalui proses penelanan karena arsen terdapat dalam bentuk racun dan dapat menimbulkan sakit pada tenggorokan, rasa nyeri pada lambung serta muntah-muntah. Lebih lanjut, arsen dapat menimbulkan kematian.

b.

Cadmium (Cd) memasuki tubuh manusia melalui rokok atau makanan. Kelebihan konsumsi Cd berlebihan tidak dapat dikeluarkan oleh sistem ekskresi. Akibatnya, dapat menimbulkan muntah, diare, kerongkongan kering, dada sesak, nafas terengah-engah, sakit kepala, radang paru-paru. Lebih lanjut, juga dapat menimbulkan kematian.

c.

Tembaga (Cu) jika berlebihan dapat menyebabkan mual, muntah, gangguan pernapasan, gangguan ginjal, penumpukan tembaga pada hati juga menyebabkan kadar tembaga dalam darah rendah, tetapi tembaga terkumpul dalam otak, mata dan hati, menyebabkan sirosis.

d.

Timah (Sn) dapat menyebabkan kerusakan pada ginjal dan sistem saraf pada manusia.

e.

Timbal (Pb) mempengaruhi sistem saraf, inteligensia, dan pertumbuhan. Pb di dalam tubuh terikat pada gugus SH dalam molekul protein dan menyebabkan hambatan pada aktivitas kerja sistem enzim. Efek logam Pb pada kesehatan manusia adalah menimbulkan kerusakan otak, kejang-kejang, gangguan tingkah laku, dan bahkan kematian.

b. Kesehatan Lingkungan Bagi kesehatan lingkungan, pencemaran lingkungan dapat menyebabkan beberapa hal sebagai berikut. a. Kerusakan ekosistem biota laut dan kualitas air laut. Hal ini disebabkan biota laut yang telah mengonsumsi air laut yang telah terkontaminasi oleh logam berat. Selanjutnya, biota laut yang akan berkurang akan menimbulkan ketidaksetimbangan pada ekosistem di laut. Pencemaran logam berat juga dapat menimbulkan asap beracun yang akan menimbulkan kematian pada biota laut. b. Pencemaran terhadap air bersih. Hal ini dapat terjadi karena air bersih dapat tercemar akibat pembuangan limbah. Air bersih yang menjadi sumber air minum juga akan tercemar. c. Penurunan kualitas air tanah karena logam berat yang mengendap dalam tanah. Akibatnya, air tanah yang diserap oleh akar tanaman akan menyebar ke seluruh tanaman. Tanaman akan mati. Selanjutnya, jika tanaman rusak maka dapat menyebabkan kerusakan biota tanaman dan menyebabkan suhu lingkungan meningkat. Efek berkepanjangan dapat menimbulkan green house effect jika tanaman rusak dan berkurang. d. Kerusakan pada mangrove yang merupakan bagian dari keanekaragaman

hayati. Mangrove memiliki berbagai fungsi dan berpotensi dikembangkan untuk menjadi kawasan ekowisata. Namun, pencemaran oleh logam berat akan menimbulkan kerusakan pada mangrove, mangrove tidak dapat bertumbuh dan berkembang dengan baik. 2. Karena Anda tahu peraturan tentang limbah cair yang ditetapkan

BAPPEDAL/KLH, Bagaimana Anda meyakinkan pimpinan pabrik bahwa mereka perlu melakukan pengolahan limbah beratnya? Jawab : Berdasarkan Keputusan Kepala Bapedal No. 32 Tahun 1997 Tentang: Pedoman dan Tata Cara Penilaian Peringkat Kinerja Perusahaan / Kegiatan Usaha dalam Lingkup Kegiatan Program Kali Bersih, ditetapkan hal-hal berikut: Perusahaan digolongkan ke dalam kelompok peringkat hitam apabila tidak memenuhi satu atau lebih dari syarat-syarat berikut: a. Mempunyai unit khusus yang layak untuk mengolah limbah cair yang dihasilkan perusahaan yang bersangkutan. b. Mengolah semua limbah cair yang dihasilkan pada unit seperti yang dimaksud butir (a) pada DIKTUM ini. c. Konsentrasi limbah cair atau rata-rata beban pencemaran limbah cair dalam 3 bulan terakhir lebih kecil dari lima (5) kali nilai seperti yang dipersyaratkan sebagaimana ketentuan KEP-51/ MENLH/1O/ 1995. Perusahaan digolongkan kedalam kelompok peringkat merah apabila tidak memenuhi satu atau lebih kriteria berikut : a. Melaksanakan pemantauan kualitas limbah cair bulanan seperti yang

dipersyaratkan sebagaimana ketentuan KEP-51/MENLH/10/1995. b. Mempunyai alat ukur debit limbah yang layak dan melaksanakan

pengukuran/pencatatan debit limbah harian sebagaimana ketentuan Peraturan Pemerintah Nomor 20 tahun 1990. c. Melaporkan hasil pemantauan seperti yang dimaksud butir (a) dan butir (b) DIKTUM ini kepada Bapedal dan Pemerintah Daerah minimal setiap 3 bulan sekali. d. Tidak membuang limbah cair ke tanah tanpa izin sebagairnana ketentuan Peraturan Pernerintah Nomor 20 tahun 1990. e. Data pemantauan sebagaimana dimaksud butir (a) pada DIKTUM ini atau kualitas

limbah cair hasil pemantauan Bapedal atau instansi pengawas lainnya dalam 6 bulan terakhir tidak melampaui baku mutu limbah cair seperti yang dipersyaratkan sebagaimana ketentuan KEP-51/MENLH/10/1995. Peringkat biru diberikan kepada perusahaan apabila memenuhi semua kriteria seperti yang dimaksud dalam DIKTUM KEDUA keputusan ini. Perusahaan digolongkan kedalam kelompok peringkat hijau apabila memenuhi semua kriteria berikut: a. Tidak terkasus lingkungan dalam satu tahun terakhir. b. Melaksanakan pemantauan kualitas limbah cair satu kali atau lebih setiap minggu. c. Mempunyai alat ukur debit limbah yang layak dan melaksanakan

pengukuran/pencatatan debit limbah harian sebagaimana ketentuan Peraturan Pemerintah Nomor 20 tahun 1990. d. Melaporkan hasil pernantauan seperti yang dimaksud butir (b) dan butir (c) DIKTUM ini satu kali atau lebih setiap bulan kepada Bapedal dan Pemerintah Daerah. e. Data pemantauan sebagaimana dimaksud butir (b) pada DIKTUM ini atau kualitas limbah cair hasil pemantauan Bapedal atau instansi pengawas lainnya dalam 1 tahun terakhir memenuhi baku mutu seperti yang dipersyaratkan sebagaimana ketentuan KEP-51/MENLH/10/1995. f. Rata-rata beban lirnbah cair dalam 6 bulan terakhir kurang dari 50% beban pencemaran seperti yang dipersyaratkan sebagaimana ketentuan KEP-

51/MENLH/10/1995. g. Melaksanakan pengelolaan limbah padat dan limbah bahan berbahaya dan beracun sesuai dengan Peraturan Pernerintah Nomor 19 tahun 1994 dan Peraturan Pemerintah Nomor 12 tahun 1995. h. Melaksanakan kewajiban sebagaimana ketentuan Peraturan Pemerintah Nomor 51 tahun 1993. Peringkat emas diberikan kepada perusahaan apabila tidak membuang limbah cair ke lingkungan atau memenuhi semua kriteria seperti termaksud dalam DIKTUM KEEMPAT dan memenuhi semua kriteria berikut: 1. Dalam satu tahun terakhir semua data pemantauan kualitas limbah cair dibawah 50% dari baku mutu limbah cair seperti yang dipersyaratkan sebagaimana ketentuan KEP-51/MENLH/10/1995.

2. Rata-rata beban pencemaran limbah cair dalam 6 bulan terakhir kurang dan 10% beban pencernaran seperti yang dipersyaratkan sebagaimana ketentuan KEP51/MENLH/10/1995. Dilihat dari peraturan tersebut, perusahaan ini mungkin hanya mencapai peringkat merah, sehingga perusahaan ini harus segera menindaklanjuti pengolahan limbah yang lebih baik agar perusahaan ini tetap dapat berjalan. BAPEDAL akan selalu memantau perkembangan perusahaan terkait dengan pencemaran limbah di sungai tersebut apabila perusahaan tidak segera mengatasi masalahnya. Dengan memahami setiap butir-butir dari peraturan di atas, pemimpin pabrik hendaknya dapat meyakinkan dirinya bahwa sangat penting untuk dilakukan penanganan khusus untuk limbah yang dihasilkan pabriknya. Karena peraturan-peraturan tersebut telah mengatur secara tegas dan bagi yang melanggarnya dapat dikenai sanksi hingga penutupan usaha. 3. Bila anda juga harus membuat laporan kerja praktek, bagaimana anda menjelaskan tentang proses pelapisan logam di pabrik tersebut sehingga dihasilkan logam berat dalam cairan limbahnya? Jawab : Dalam beberapa industri, proses pelapisan logam biasa dilakukan untuk meningkatkan nilai ekonomis dari logam itu sendiri. Proses ini disebut proses electroplating. Proses ini memakai prinsip elektrolisis, yang melibatkan elektroda dan aliran listrik. Dalam teknologi pengerjaan logam, proses elektroplating termasuk ke dalam proses pengerjaan akhir (metal finishing). Adapun fungsi dari pelapisan logam adalah sebagai berikut : 1. Memperbaiki penampilan (dekoratif) Misalnya: pelapisan emas, perak, kuningan, nikel dan tembaga. 2. Melindungi logam dari korosi, yaitu; Melindungi logam dasar dengan logam yang lebih mulia, misalnya : pelapisan platina, emas dan baja. 3. Meningkatkan ketahanan produk terhadap gesekan (abrasi), misalnya pelapisan chromium keras. 4. Memperbaiki kehalusan atau bentuk permukaan dan toleransi logam dasar, misalnya: pelapisan nikel, cromium. Prinsip dari proses pelapisan logam ini adalah elektrolisis, di dalam pengerjaannya tentu akan dihasikan logam berat dalam cairan limbahnya. Berikut proses pelapisan logam sehingga dihasilkan logam berat dalam cairan limbahnya :

Electroplating Electroplating adalah proses pelapisan yang mengunakan arus listrik untuk mereduksi kation pada material yang diinginkan dari suatu larutan kemudian melapisi suatu objek yang konduktif dengan lapisan tipis dari material tersebut, diantaranya adalah logam. Tujuan electroplating adalah untuk memberikan sifat-sifat tertentu (seperti tahan air, tahan gores, perlindungan karat, pelicin, dan tujuan estetika) pada sebuah permukaan yang tidak atau kurang memiliki sifat-sifat tersebut. Proses yang digunakan dalam electroplating disebut electrodeposition yang analog dengan sel elektrolisis. Bagian yang akan dilapisi bertindak sebagai katoda. Katoda dan anoda dicelupkan ke dalam larutan elektrolit yang mengandung satu atau lebih garam logam ataupun ion-ion lain yang dapat menghantarkan listrik. Arus DC akan dialirkan menuju anoda, mengoksidasi molekul logam yang kemudian larut dalam larutan. Pada katoda, ion logam terlarut dalam larutan elektrolit akan tereduksi pada pertemuan larutan dengan katoda, ion tersebut akan melapisi katoda. Mekanisme Electroplating Anoda dan katoda dalam sel electroplating disambungkan pada sebuah sumber listrik DC eksternal, seperti baterai atau yang lebih umum digunakan adalah rectifier. Anoda dihubungkan ke terminal positif sumber listrik, sedangkan katoda dihubungkan ke terminal negatif. Skema proses electroplating dapat dilihat pada gambar 1

Gambar 1 Skema Proses Elecroplating Berbagai proses yang terlibat dalam electroplating antara lain pendinginan dan pemanasan elektrolit, penyaringan, dan pengadukan. Pendinginan dan pemanasan elektrolit Proses electroplating pada elektrolit jenis tertentu mungkin membutuhkan suhu tinggi,

sedangkan pada jenis yang lain justru harus pada suhu rendah. Oleh karena itu dibutuhkan pemanasan atau pendinginan elektrolit. Untuk pemanasan elektrolit biasanya digunakan pemanas celup (immersion heater) yang dapat diatur suhunya. Sedangkan untuk pendinginan elektrolit digunakan pipa-pipa pendingin. Cairan elektrolit diisap sehingga mengalir dalam pipa-pipa yang dicelup air atau didinginkan oleh udara. Penyaringan Pada saat pencampuran bahan kimia untuk membuat elektrolit, mungkin saja masih ada sisa bahan kimia yang tidak larut dan mengendap atau mengapung dalam cairan elektrolit. Oleh karena itu, sebelum maupun selama proses electroplating seringkali harus dilaksanakan penyaringan. Penyaringan pada tahap pertama (sebelum proses pelapisan) dilakukan dengan 2 macam prosedur, yaitu penyaringan dengan kain penyaring, penyaringan dengan mesin penyaring. Cara pertama dilakukan untuk proses pelapisan pada tangki kecil. Adapun prosedurnya sebagai berikut : pencampuran bahan kimia dilakukan di tangki lain kemudian elektrolit yang sudah jadi dituang ke tangki elektrolit utama melalui kain penyaring. Sedangkan cara kedua dilakukan untuk proses pelapisan pada tangki besar. Prosedurnya adalah mencampurkan bahan kimia langsung pada tangki elektrolit utama. Setelah itu selang-selang pengisap dimasukkan ke dalam larutan. Kemudian mesin penyaring dioperasikan selama kurang lebih setengah jam, sambil dilakukan pengadukan pada larutan elektrolit. Pengadukan Pada saat proses pelapisan logam berlangsung maka akan timbul gelembunggelembung gas hidrogen (H2). Selain itu juga akan timbul kotoran-kotoran akibat proses. Gas hidrogen dan kotoran yang timbul dapat mengganggu proses pelapisan, seperti menyebabkan lubang-lubang kecil berupa titik-titik hitam atau buram pada permukaan hasil pelapisan. Hal ini sering disebut pitting. Pitting juga menyebabkan kerapuhan hasil pelapisan. Sifat rapuh ini akan nampak bila benda kerja dibengkokan, maka logam pelapis menjadi patah atau retak. Kadang juga kotoran akan menempel pada benda yang dilapis, sehingga permukaannya menjadi jelek dan berlapis. Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut maka selama proses pelapisan harus dilakukan pengadukan. Dengan adanya pengadukan maka gas hidrogen maupun kotoran tidak akan menempel pada permukaan benda yang dilapis.

Pengadukan yang dilakukan terhadap eletrolit dikategorikan ke dalam 3 jenis menurut caranya, yaitu : pengadukan mekanik, pengadukan dengan udara, dan pengadukkan katoda. Limbah Cair Proses Electroplating Limbah industri elektroplating berasal dari bahan-bahan kimia yang digunakan dan hasil dari proses pelapisan. Bahan-bahan kimia yang digunakan adalah bahan beracun sehingga limbah yang dihasilkan berbahaya bagi kesehatan manusia baik yang terlibat langsung dengan kegiatan industri maupun yang di sekitar perusahaan. Jenis-jenis limbah tersebut antara lain: limbah asam, limbah basa, limbah garam dan senyawa lainnya. Limbah cair industri pelapisan logam bersumber dari larutan di dalam bejana atau air bilasan yang agak encer dan mengandung 5 mg/L 50 mg/L ion logam beracun. Larutan dalam bejana yang berkonsentrasi tinggi jarang dibuang, akan tetapi jika dibuang, dampak racunnya terhadap air penampung limbah mungkin besar. Pembuangan lemak dengan pelarut membuat pelarut itu sendiri menjadi limbah dan limbah di air bilasan. Kebanyakan pelarut itu berbahaya terhadap lingkungan karena mengandung: silene, tetrakloro-etilena, metilen klorida, aseton, keton, dan lain-lain. Larutan alkali pembersih mengandung padatan tersuspensi, lemak, sabun, dan tingkat pH-nya tinggi. Pengasaman menghasilkan pembuangan larutan asam secara berkala, dan air bilasan dengan pH rendah. Pelapisan, perendaman, dan pencelupan dalam sianida menghasilkan larutan yang mengandung sianida dan logam yang dilapisi. Air cucian lantai sering tercemar oleh percikan, tetesan dan tumpahan larutan pembersih, larutan pengupas, dan larutan pelapis.

4. Bila anda diminta untuk memberikan informasi tentang AAS, bagaimana anda menjelaskan prinsip penentuan konsentrai logam dengan spektroskopi absorpsi atom? Jawab : Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu tergantung pada sifat unsurnya. Metode serapan atom tidak bergantung pada temperatur. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Elektron-elektron pada suatu atom berada pada tingkattingkat energi yang tertentu/ diskrit dan setiap atom mempunyai konfigurasi elektron yang berbeda-beda. Apabila elektron pada suatu atom akan berpindah ke kulit yang tingkat energinya lebih tinggi maka perlu dilakukan penyerapan energi cahaya dengan frekuensi

yang sama dengan frekuensi atom tersebut. Proses penyerapan cahaya pada suatu atom tersebut dijadikan prinsip dasar pada metode AAS, sehingga apabila logam yang akan dianalis berada pada sampel tersebut maka sinar dengan frekuensi yang sama dengan sampel logam tersebut akan diabsorpsi. Seperti telah diketahui bahwa atom-atom menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya dan masing-masing atom memiliki kemampuan menyerap cahaya dengan frekuensi yang berbeda. Jadi, hal inilah yang menjadi prinsip penentuan konsentrasi logam dengan metode AAS.

5. Bagaimana anda menjelaskan keunggulan teknik analisis AAS dibandingkan analisis lain dalam hal limit deteksi, sensitivitas dan ketelitian? Jawab : Untuk mengetahui perbandingan dari Spektroskopi jenis AAS dengan jenis lainnya kita dapat membandingkan karakteristik yang dimiliki masing-masing spektroskopi. Sebagai pembanding, kita gunakan spektroskopi jenis Atomic Fluorescence Spectroscopy (AFS) dan Atomic Emission Spectroscopy (AES).

Atomic Fluorescence Spectroscopy (AFS) Spektroskopi flouresensi merupakan emisi optikal dari atom fasa gas yang tereksitasi ke level energi yang lebih tinggi oleh absorbsi radiasi elektromagnetik. Prinsip dari metode ini adalah menggunakan energi foton yang lebih tinggi untuk mengeksitasi sample, yang kemudian akan memancarkan energi foton yang lebih kecil. Nyala digunakan untuk mengatomisasi sample. Sumber busur xenon akan menerangi panjang gelombang tertentu untuk mengeksitasi atom analit pada nyala. Atom dari elemen tertentu kemudian akan memancarkan cahaya fluoresce pada arah yang berbeda-beda. Intensitas cahaya dari fluoresce ini digunakan untuk menghitung jumlah elemen analit pada sample. Untuk keadaan low absorbance dan low concentration, intensitas cahaya dari cahaya fluoresce ini berbanding lurus dengan konsentrasi atom.

Karaktersitik AFS 1. Aplikasi AFS berguna untuk mempelajari struktur elektronik atom dan melakukan pengukuran kuantitatif. Aplikasi analisis AFS termasuk diagnosa plasma dan metodde ini ditingkatkan dalam hal analisis sensitivitas atom. Selain itu, AFS juga digunakan dalam

bidang biokimia,medis, dan menganalisis zat-zat organik. Metode ini relative jarang digunakan jika dibandingkan AAS dan AES. 2. Limit Deteksi Limit deteksi paling baik dibandingkan metode yang lain. Dapat mendeteksi suatu absorban sampai konsentrasi yang sangat kecil. 3. Sensitivitas Sensitivitas rendah, hanya dapat menganalisa senyawa organik. Bahkan hanya senyawa organik tertentu yang menghasilkan cahaya fluresce. Gangguan seperti pengaruh saringan-dalam dan pemadaman juga ikut mempengaruhi sensitivitas. 4. Ketelitian Tingkat akurasi tinggi jika digunakan untuk analisis senyawa organik dengan konsentrasi rendah. Tingkat akurasi rendah jika dipakai untuk analisis dengan konsentrasi tinggi. 5. Atomic Emission Spectroscopy (AES) Spektroskopi Emisi Atomik atau biasa disingkat AES (Atomic Emission Spectroscopy) merupakan salah satu teknik tertua yang digunakan untuk analisis kimia. AES merupakan metode yang menggunakan intensitas cahaya yang dipancarkan dari nyala atau plasma pada panjang gelombang tertentu untuk menentukan kuantitas suatu unsur di dalam sampel. Panjang gelombang garis spektrum atom menunjukkan identitas suatu unsur dimana intensitas cahaya yang dipancarkan sebanding dengan jumlah atom unsur tersebut.

Karaktersitik AES 1. Aplikasi Aplikasi dari flame emission spectroscopy banyak terjadi dalam penentuan jejak logam pada sampel cairan. Perlu diketahui bahwa flame emission spectroscopy menawarkan metode yang sederhana, murah, dan sensitive dalam pendeteksian logam-logam umum. flame emission spectroscopy juga sering diaplikasikan dalam agricultural dan analisis lingkungan, analisis industri. 2. Limit Deteksi Terjadinya getaran transisi ditutupi oleh transisi elektronik yang menutup ruang garis yang belum sepenuhnya terbaca oleh spektometer sehingga limit deteksinya kurang akurat.

3. Sensitivitas Sensitivitas rendah karena menggunakan polikromator sehingga garis-garis yang terbentuk merupakan garis ganda atau lebihdan beberapa garis spektrum letaknya berdekatan sehingga menyulitkan analisis. 4. Ketelitian Besar penyimpangan tinggi, yaitu 2%-50% (tingkat akurasi rendah).

Kesimpulan Teknik AAS ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Pada metode konvensional, emisi tergantung pada sumber eksitasi. Bila eksitasi dilakukan secara termal, maka ia bergantung pada sumber. Selain itu eksitasi termal tidak selalu spesifik, dan eksitasi secara serentak pada berbagai spesies dalam suatu campuran dapat saja terjadi. Sedangkan dengan nyala, eksitasi unsur-unsur dengan tingkat eksitasi yang rendah dapat dimungkinkan. Tentu saja perbandingan banyaknya atom yang tereksitasi terhadap atom yang berada pada tingkat dasar harus cukup besar, karena metode serapan atom hanya tergantung pada perbandingan ini dan tidak bergantung pada sumber. Teknik AAS menjadi alat yang canggih dalam analisis. Ini disebabkan diantaranya oleh kecepatan analisisnya, ketelitiannya sampai tingkat runut, tidak memerlukan pemisahan pendahuluan. Kelebihan kedua adalah kemungkinannya untuk menentukan konsentrasi semua unsure pada konsentrasi runut. Ketiga, sebelum pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan unsur yang ditentukan karena kemungkinan penentuan satu unsure dengan kehadiran unsure lain dapat dilakukan asalkan katoda berongga yang diperlukan tersedia. AAS dapat digunakan sampai 70 logam. Sensitivitas dan batas deteksi merupakan 2 parameter yang sering digunakan dalam AAS. Sensitivitas didefinisikan sebagai konsentrasi suatu unsure dalam larutan air (ng/ ml) yang mengabsorpsi 1 % dari intensitas radiasi yang datang. Sedangkan batasan deteksi adalah konsentrasi suatu unsure dalam larutan yang memberikan sinyal setara dengtan 2 kali deviasi standar dari suatu seri pengukuran standar yang konsentrasinya mendekati blangko atau sinyal latar belakang. Keuntungan lain metode AAS dibandingkan dengan spektrofotometer biasa yaitu spesifik, batas deteksi yang rendah dari larutan yang sama bisa mengukur unsur-unsur yang berlainan, pengukurannya langsung terhadap contoh, output dapat langsung dibaca, cukup ekonomis, dapat diaplikasikan pada banyak jenis unsur, batas kadar penentuan luas (dari ppm sampai %).

Beberapa perbandingan juga dapat kita simpulkan dalam tabel berikut : Faktor Pembanding Biaya Ketelitian AAS Murah Teliti AES Mahal Teliti AFS Murah Tergantung atomisasi Ukuran Sampel Sensitivitas Limit Deteksi Sedikit Sensitif Bervariasi Sedang-Banyak Sensitif Bervariasi Besar Sensitif Bervariasi

TUGAS II 1. Bagaimana anda membuat suatu persamaan yang menghubungkan absorbansi (A) dengan besaran Vs, Vx, Cs, Cx serta VT berdasarkan hukum Lambert Beer? Jawab : Hukum Beer menyatakan bahwa absorbans (A) suatu radiasi monokromatik berbanding lurus dengan konsentrasi suatu spesies penyerap dalam larutan. Sedangkan, Hukum Bouguer (Lambert) menyatakan bahwa suatu medium penyerap yang homogen dalam lapisan-lapisan yang sama tebal, setiap lapisan akan menyerap radiasi monokromatik yang memasuki lapisan itu dalam fraksi yang sama seperti lapisan-lapisan lainnya. Berdasarkan kedual hal tersebut, maka absorbans itu berbanding lurus dengan panjang jalan yang melewati medium. Jika kedua hukum tersebut digabung, kolompok ksmi akan mendapat persamaan yang biasa disebut Hukum Bouguer-Beer atau ditulis dalam persamaan : (...1)

Keterangan : A : absorbansi l c : koefisien absorpsi molar (L cm-1 mol-1) : panjang radiasiyang melewati medium (cm) : konsentrasi larutan (mol L-1)

Pada data yang diberikan pada pemicu, kita dapat mengetahui nilai volume larutan sampel limbah Cr (Vx), volume dari larutan standar Cr (Vs), absorbansi campuran larutan standar dengan larutan sampel dengan nilai Vs yang nilainya bervariasi. Dengan menggunakan persamaan pada Hukum Bouguer-Beer dan dengan membandingkan data-data apa saja yang disediakan di dalam pemicu, maka persamaan Hukum Bouguer-Beer dapat ditulis sebagai berikut : (...2)camp

Pada metode adisi standar, konsentrasi campuran (konsentrasi analit) dapat diketahui dengan menggunakan persamaan (...3)

Keterangan : Cx = konsentrasi sample Vx = volume sample Cs = konsentrasi standar Vs = volume standar Vt = volume total Dengan menggabungkan persamaan untuk mencari nilai konsentrasi pada metode adisi standar dengan hukum Bouguer-Beer maka diperoleh persamaan baru sebagai berikut, (...4)

Persamaan tersebut akan menghubungkan absorbansi (A) dengan konsentrasi campuran di mana terdapat besaran Vs, Vx, Cs, Cx serta VT berdasarkan hukum Lambert Beer.

2. Bila intersep pada plot di atas bernilai a sedangkan kemiringan kurva pada no 1 di atas bernilai b, bagaimana anda mendapatkan persamaan untuk menentukan konsentrasi sampel?

Jawab : Agar dapat menentukan nilai konsentrasi larutan sampel Cr (Cx), kelompok kami membuat plot grafik terhadap persamaan (4). Untuk membuat persamaan linier grafik, kelompok kami membuat analogi untuk menentukkan sumbu X dan sumbu Y grafik melalui persamaan : ( y= a )

+ b . x

Sehingga diperoleh analogi :

Maka,

Dari penganalogian di atas dapat disimpulkan bahwa plot grafik yang diperoleh adalah Vs vs A. Dengan mensubstitusi persamaan di atas maka diperoleh,

Maka, diperoleh persamaan seperti yang ada di soal, yaitu

3. Bagaimana anda menentukan konsentrasi larutan sampel berdasarkan data yang diperoleh di atas? Jawab : Menentukan konsentrasi dengan kurva kalibrasi ini kita perlu kita membuat seri larutan senyawa yang akan diamati dengan konsentrasi yang akurat. Konsentrasi seri larutan ini harus berada pada kisaran konsentrasi yang akan ditentukan, yaitu lebih encer dan lebih pekat dari konsentrasi yang diperkirakan. Dengan larutan yang berwarna hal ini tidak sulit. yang perlu dilakukan adalah membuat larutan yang lebih terang atau yang lebih gelap. Langkah selanjutnya adalah menentukan absorbansinya pada panjang gelombang yang memberikan serapan paling kuat dengan menggunakan wadah yang sama untuk masing-masing larutan. Kemudian membuat grafik yang merupakan hubungan antar nilai absorbansi dan konsentrasi yang merupakan kurva kalibrasi. Berdasarkan hukum Beer-Lambert, absorbansi sebanding dengan konsentrasi, dan diharapkan kita akan mendapatkan garis lurus. Hal ini berlaku pada larutan encer, dan kurang cocok pada larutan pekat sehingga kita akan mendapatkan suatu kurva Pada pemicu diketahui nilai absorbansinya sehingga nilai konsentrasi larutan dapat diketahui. Kita telah mendapatkan beberapa data dari soal seperti di bawah ini.Volume Sampel Cr, mL 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 Volume Standar Cr, L 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 Absorbansi (A) 0.210 0.292 0.378 0.467 0.554

Melalui pemicu, data yang diperoleh berupa : 1. Volume larutan standar (Vs) yang merupakan variabel bebas yang nilainya bervariasi 2. Volume larutan sampel (Vx) yang merupakan variabel tetap, Vx = 0,1 L (bersifat konstan). 3. Nilai absorbansi untuk setiap larutan standar yang telah ditambahkan larutan sampel. 4. Konsentrasi larutan standar (Cs), yaitu sebesar 12, 2 ppm

Dari data di atas kita dapat membuat plot grafik Vs vs A untuk menentukan konsentrasi larutan sampel. Tabel Absorbansi dan Volume Standarx(Vs,L) 0 0.01 0.02 0.03 0.04 y(A) 0.21 0.292 0.378 0.467 0.554

Grafik Hubungan Volume Standar dengan Nilai Absorbansi

Grafik Volume Standar Vs Absorbansi0.6 y = 8.63x + 0.2076 0.5

Absorbansi (A)

0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Series1 Linear (Series1) Linear (Series1) Linear (Series1)

Volume Standar (L) Berdasarkan grafik di atas, dapat diketahui nilai a = 0,2076 b = 8,63 Dari soal telah diketahui : Cs = 12.2 ppm Vx = 0.01 L Dengan memakai persamaan pada no 2 kita dapat menentukan Cx. (intersep) (slope)

Jadi, Konsentrasi larutan sampel yang mengandung krom adalah sebesar 29,3 ppm.

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Dalam industri pelapisan logam, proses yang paling banyak menghasilkan limbah logam berat adalah proses hard chrome. Limbah logam berat sangat berbahaya bagi kesehatan manusia yatu dapat menyebabkan penyakit yang akut dan kelestarian lingkungan karena dapat menyebabkan kerusakan ekosistem. Metode-metode yang digunkan untuk menentukan konsentrasi logam berat, salah satunya adalah spektroskopi atomik. Beberapa metode spektroskopi atomik yang utama dan sering digunakan adalah AAS, AES dan AFS. Metode analisis yang sering digunakan dalam penentuan konsentrasi logam adalah metode AAS karena metode ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan metode AES dan AFS dalam hal limit deteksi, sensitivitas dan ketelitian. Hukum Lambert-Beer memberikan hubungan antara absorbansi, konsentrasi dan ketebalan bahan dalam persamaan :

DAFTAR PUSTAKA

Pustaka Buku Anderson,K dan Scoot,R. (1982). Fundamental of Industrial Toxicology. Michigan: Ann Arbor Science Publisher. D.A,Skoog,et.al.1988.Fundamental of Analytical Chemistry, 5th edition.Saunders College Day, Underwood. 1991. Quantitative Analysis. New Jersey : Prentice Hall. Publishing Skoog, Douglas A., Donald M. West, dan F. James Holler. 1996. Fundamentals of Analytical Chemistry 7th edition. Philadelphia: Saunders College Publishing. Underwood, A. L., R. A. Day. 1991. Quantitative Analysis 6th edition. New York: PrenticeHall, Inc.

Pustaka Media Internet Anonim. Atomic Absoption Spectrofotometer (AAS). http://afiliasikimiaui.wordpress.com. (11 Oktober 2009). Anonim. Atomic Absorption Spectrophotometer. http://adityabeyubay359.blogspot.com. (11 Oktober 2009). Anonim. Spektrofotometri Serapan Atom. Oktober 2009). http://himdikafkipuntan.blogspot.com. (11