SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM (SSA)OLEH :

Imalia Nurrachma Ayuningtyas (0910753032)

Definisi Spektrometri Serapan Atom

Spektrometri adalah metode analisis kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan banyaknya

radiasi yang dihasilkan atau yang diserap oleh spesi atom atau molekul analit. Salah satu bagian

dari spektrometri adalah Spektrometri Serapan Atom (SSA). SSA adalah metode analisis unsur

secara kuantitatif yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang

gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas. Sejarah SSA berkaitan erat dengan

observasi sinar matahari pada tahun 1802 oleh Wollaston yang menemukan garis hitam pada

spektrum cahaya matahari.

Prinsip Kerja Spektrometri Serapan Atom

Prinsip kerja SSA adalah absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom dari sampel akan

menyerap sebagian sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Penyerapan energi oleh atom

terjadi pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan energi yang dibutuhkan oleh atom

tersebut. Dengan menyerap enargi, atom dalam keadaan dasar dapat mengalami eksitasi

ketingkat yang lebih tinggi. Keadaan ini bersifat labil, sehingga atom akan kembali ke tingkat

energi dasar sambil mengeluarkan energi yang berbentuk radiasi.

Cara kerja SSA dimulai ketika sumber cahaya dari lampu katoda yang berasal dari elemen

yang sedang diukur, dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi,

kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Detektor dipakai untuk

mengukur intensitas cahaya, dimana akan menolak arah searah arus (DC) dari emisi nyala dan

hanya mengukur arus bolak-balik dari sumber radiasi atau sampel. Dari detektor menuju chopper

atau sistem penguat yang dipakai untuk membedakan kembali radiasi yang berasal dari sumber

radiasi dan radiasi yang berasal dari nyala api setelah radiasi tersebut keluar dari detektor.

Selanjutnya sinar masuk menuju readout yang merupakan alat pencatat hasil. Hasil pembacaan

dapat berupa angka atau kurva yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi.

GAMBAR : SKEMA CARA KERJA ALAT SPEKTROMETRI SERAPAN ATOM

Skema Atomisasi

Sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral dalam keadaan dasar.

Proses pengubahan ini dikenal dengan istilah atomisasi, pada proses ini sampel diuapkan dan

didekomposisi untuk bentuk atom menjadi uap. Berdasarkan sumber panas yang dipakai, ada dua

metode atomisasi dalam SSA :

a. Atomisasi menggunakan nyala (flame atomization)

Terdapat dua tahap utama, pertama tahap nebulisasi untuk menghasilkan suatu bentuk

aerosol yang halus dari larutan sampel. Kedua tahap disosiasi analit menjadi atom-atom

bebas dalam keadaan gas. Pada metode ini digunakan gas pembakar untuk memperoleh

energi kalor sehingga didapatkan atom bebas dalam keadaan gas. Sumber yang banyak

digunakan adalah campuran asetilen sebagai bahan pembakar dan udara sebagai

pengoksidasi. Cara atomisasi nyala ada dua, yaitu:

Cara langsung

Sampel dihembuskan ke dalam nyala secara langsung sampel masuk pembakar.

Variasi ukuran kabut sangat besar (20-40 mikron), sehingga nyala kurang stabil.

Cara tidak langsung

Sampel dicampur dengan bahan pembakar dan bahan pengoksidasi dalam kamar

pencampur tetesan-tetesan yang besar akan tertahan tidak masuk dalam nyala.

Ukuran kabut kecil (10 mikron) sehingga nyala lebih stabil.

b. Atomisasi tanpa nyala (flameless atomization)

Sedikit sampel padat (mg) dan cair (µL) diletakkan dalam tungku grafit (grafit furnace

atomization) dipanaskan dengan melewatkan arus listrik pada grafit sampel berubah

menjadi atom-atom netral. Sistem pemanasan ada tiga tahap, yaitu : pengeringan (drying)

sumber cahaya nyala

tempat sampel

monokromator detektor penguat

readout

bahan bakar udara

yang membutuhkan suhu rendah ; pengabuan (ashing) yang membutuhkan suhu tinggi untuk

menghilangkan matrix kimia ; dan pengatoman (atomizing).

Lampu atau Sumber Cahaya

Sumber cahaya yang digunakan dalam alat SSA adalah lampu katoda berongga (hollow cathode

lamp). Terdiri dari katoda dan anoda yang terletak dalam suatu silinder gelas tertutup. Elektroda

lampu katoda berongga biasanya terdiri dari wolfram. Katoda berongga dilapisi dengan unsur

murni atau campuran dari unsur murni. Silinder gelas terbuat dari silika atau kuarsa, diisi dengan

gas pengisi yang dapat menghasilkan proses ionisasi. Gas pengisi yang biasanya dipakai yaitu

Ne, Ar atau He bertekanan rendah. Ketika diberikan potensial listrik, muatan positif ion gas akan

menumbuk katoda sehingga tejadi pemancaran spektrum garis logam yang bersangkutan.

GAMBAR : LAMPU KATODA BERONGGA

Pembakar (Gas Pembakar)

Gas pembakar pada SSA menggunakan gas asetilen atau gas N2O. Gas asetilen pada SSA

memiliki kisaran suhu ± 20000 K. Sedangkan gas N2O yang lebih panas dari gas asetilen

memiliki kisaran suhu ± 30000 K. Gas tersebut (gas asetilen atau gas N2O) dimasukkan dalam

suatu tabung gas yang pada bagian dasar tabung berisi aseton yang dapat membuat gas mudah

keluar. Regulator pada tabung gas berfungsi untuk pengaturan banyaknya gas yang akan

dikeluarkan dan gas yang berada di dalam tabung. Spedometer pada bagian kanan regulator

adalah pengatur tekanan yang berada di dalam tabung.

Alat pembakar Buchner

Pada alat pembakar Buchner terdapat tempat pancampuran gas asetilen dan aquabides agar

tercampur merata dan dapat terbakar pada pemantik api secara baik dan merata. Lubang yang

berada pada alat pembakar, merupakan lubang pemantik api, dimana pada lubang inilah awal

dari proses pengatomisasian nyala api. Warna api yang dihasilkan berbeda-beda bergantung

pada tingkat konsentrasi logam yang diukur. Bila warna api merah, maka menandakan bahwa

terlalu banyaknya gas. Bila warna api paling biru, merupakan warna api yang paling baik dan

paling panas. Ducting merupakan bagian cerobong asap untuk menyedot asap atau sisa

pembakaran pada SSA yang telah diolah sebelumnya sehingga tidak berbahaya.

Metoda Pengukuran Spektrometri Serapan Atom

Metode pengukuran dilakukan secara kuantitatif terhadap hasil analisis, yaitu dengan :

1. Teknik Kalibrasi (Kurva Kalibrasi)

Pemakaian teknik ini tergantung dari jumlah sampel, linieritas dari kurva kalibrasi, dan

adanya gangguan dari komponen lain dalam sampel tersebut. Kurva kalibrasi dibuat jika

sampel yang diperiksa banyak. Pembuatan kurva kalibrasi dengan cara memasukkan satu

seri larutan standart yang meliputi daerah konsentrasi larutan dalam sistem dilanjutkan

dengan pengukuran. Absorbansi sampel harus dikisaran absorbansi kurva kalibrasi, jika

tidak perlu dilakukan pemekatan atau pengenceran sampel. Pembacaan diluar kurva baku

(ekstrapolasi) tidak boleh karena kurang linier.

2. Internal Standart

Dilakukan dengan menambahakan sejumlah internal standart ke dalam setiap sampel.

Seingga kurva kalibrasi selanjutnya merupakan hubungan perbandingan intensitas emisi

absorbansi dari unsur yang ditetapkan dengan internal standart terhadap konsentrasi unsur

yang diperikasa. Sampel yang diperiksa harus bebas dari standar yang ditambahakan.

Standart yang dipilih memiliki spectral line dekat dengan unsur yang diperiksa dan

merupakan transisi serupa. Potensial ionnisasi tidak boleh jauh berbeda dengan unsur yang

diperiksa.

3. Perbandingan Langsung

Dilakukan jika kurva baku konsentrasi dan absorbansi adalah linier dan melewati titik nol.

Kadar sampel dapat dihitung dengan rumus :

Cs= AsAb

xCb

Ab = absorbansi baku ; As = absorbansi sampel ; Cb = konsentrasi baku ; Cs = konsentrasi

sampel.

4. Metode Adisi (Penambahan Baku)

Dilakukan bila unsur lain pada matrix tidak bisa dihindarkan atau jika matrix tidak diketahui

dan bervariasi, syaratnya kurva kalibrasi harus linier dan melewati titik nol. Dengan metode

ini konsentrasi unsur yang diperiksa juga dapat ditetapkan. Bila serapan larutan konsentrasi

x adalah Ax dan serapan setalah ditambah standart dengan konsentrasi a adalah Xy, maka

konsentrasi x dihitung dengan cara :

xx+a

= AxAy

Skala konsentrasi adalah jumlah standart yang ditambahkan. Konsentrasi unsur yang

diperikasa adalah perpotongan dari ekstrapolasi garis dengan aksis konsentrasi. Penambahan

baku dilakukan sekitar setengah sampai dua kali konsentrasi unsur yang diperiksa, semua

larutan diencerkan sampai diperoleh volume yang sama. Proses penambahan baku disebut

spiking.

Sumber Kesalahan

Sumber kesalahan pada SSA dapat disebabkan adanya gangguan-ganguan yang menyebabkan

pembacaan absorbansi unsur yang dianalisa menjadi lebih kecil atau lebih besar dari nilai yang

sesuai dengan konsentrasinya dalam sampel. Sumber kesalahan dalam SSA ada tiga, yaitu :

1. Gangguan Fisika

Gangguan fisika berasala dari sifat-sifat fisika dari larutan yang diperiksa, sehingga bisa

mempengaruhi banyaknya sampel yang mencapai nyala. Sifat-sifat fisika akan menentukan

intensitas serapan atau emisi dari larutan yang diperiksa. Sifat-sifat tersebut antara lain

adalah viskositas, tegangan permukaan, berat jenis, dan tekanan uap. Sifat-sifat tersebut

dapat mempengaruhi laju alir penyemprotan bahan bakar atau gas pengoksidasi ke dalam

nyala (viskositas) dan dapat menentukan besar butir tetesan. Sifat-sifat fisika zat yang

diperiksa dan larutan pembanding harus sama. Gangguan ini dapat diatasi dengan :

absorbansi

GAMBAR : KURVA STANDART ADISI

konsentrasi unsur yg diperiksa

sampel yg di spiking

banyaknya sampel konsentrasi

Menggunakan pelarut organik, sehingga sensitivitas dapat dinaikkan. Hal ini karena

pelarut organik mempercepat penyemprotan sehingga kekentalan menjadi rendah, selain

itu pelarut organik cepat menguap, bisa mengurangi penurunan suhu nyala, menaikkan

kondisi, dan mereduksi nyala.

2. Gangguan Kimia

Gangguan kimia dapat mengganggu terbentuknya atom-atom netral yang masih dalam

keadaan dasar di dalam nyala. Gangguan kimia dapat dibagi menjadi dua yaitu, gangguan

bentuk uap (ionisasi atom-atom di dalam nyala) dan gangguan bentuk padat (disosiasi

senyawa yang tidak sempurna).

Gangguan bentuk uap

Gangguan ini bisa memperkecil jumlah atom pada level energi terendah, karena dalam

nyala, atom dalam bentuk uap akan berkurang akibat senyawa seperti oksida, klorida

atau terbentuknya ion. Gangguan ini dapat diatasi dengan :

- Memakai nyala yang cocok.

- Menambahkan unsur yang lebih mudah terionisasi dalam jumlah berlebih. Sebagai

deionizer dapat memakai logam alkali (kalium dengan konsentrasi 2000 ppm).

Gangguan bentuk padat (condensed phase)

Gangguan ini disebabkan karena terbentuknya senyawa yang sulit menguap atau sulit

terdisosiasi sempurna dalam nyala (refraktonik). Contoh senyawa refraktonik adalah

oksida-oksida dan garam-garam fosfat, silikat, aluminat, dan kalium fuorotantalat.

Gangguan bentuk padat terjadi ketika pelarut menguap meninggalkan partikel-partikel

padat, misalnya gangguan fosfor pada penetapan kalsium karena terbentuknya garam

kalsium fosfat. Gangguan ini dapat diatasi dengan :

- Mengubah kondisi nyala (menambah aliran bahan bakar agar mendapatkan nyala

reduksi sehingga memperkecil pembentukan oksida yang stabil).

- Memakai nyala dengan suhu tinggi (misal, nyala C2H2 – N2O).

- Memisahkan sampel dengan penggangu malalui penyari selektif atau

menambahakan releasing agent (misal, La atau Sr) sehingga mencegah

pembentukan garam-garam.

3. Gangguan Spektra

Gangguan spektra terjadi jika panjang gelombang (atomic line) dari unsur yang

diperiksa berhimpit dengan panjang gelombang dari atom atau molekul lain yang terdapat

dalam larutan yang diperiksa. Sebenarnya gangguan karena berhimpitnya panjang

gelombang atom (atomic line overlap) dalam SSA hampir tidak ada, karena SSA

menggunakan sumber cahaya yang spesifik untuk unsur tersebut. Gangguan ini dapat diatasi

dengan :

Memodulasi sumber cahaya, sehingga efek dari emisi nyala pada AAS dapat dicegah.

Menggunakan nyala dengan suhu yang lebih tinggi, sehingga senyawa bereaksi

sempurna.

Pengukuran pada panjang gelombang dimana tidak terjadi peresapan atom, yaitu dekat

dengan resonance line (daerah 190-320 nm), sehingga koreksi resapan molekuler (SrO

dan Ca(OH)2) yang mengganggu pada panjang gelombang yang lebih pendek dapat

dilakukan.

Menggunakan sumber cahaya kontinyu (lampu hydrogen atau deuterium), dengan

lampu tersebut dapat diukur resapan molekuler dan resapan atom unsur tersebut

sehingga didapat resapan atom yang sebenarnya.

Aplikasi dalam Farmasi

Spektrometri Serapan Atom (SSA) telah banyak digunakan untuk penelitian, didalam dunia

farmasi SSA sendiri banyak dipakai untuk meneliti sampel-sampel tertentu, antara lain adalah :

1. Makanan dan minuman (contoh, dalam penetapan kadar jenis-jenis kation logam yang ada

pada minuman komersial).

2. Organ tubuh (ginjal, liver).

3. Cairan tubuh (darah, urin, cairan lambung).

4. Air (termasuk air buangan).

5. Obat-obatan (misalkan untuk penetapan kadar bahan yang terkandung dalam suatu sediaan

obat).

6. Sediaan farmasi industri (dalam pembuatan kosmetik).