radio muadz 94,3 fm kendari

radio muadz 94,3 fm kendari
radio muadz 94,3 fm kendari

January 17, 2011

GRAFIT FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROFOTOMETER (GFAAS) by Mario Hokasih Sagala feat Ld Kharis Judi

GRAFIT FURNACE ATOMIC ABSORPTION SPECTROFOTOMETER

(GFAAS)

by Mario Hokasih Sagala feat Ld Kharis Judi


  1. Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui lebih jauh mengenai prinsip, instrumentasi dan aplikasi dari alat spektrofotometri serapan atom sistem tungku.
  1. Pendahuluan
Peristiwa serapan atom pertama kali diamati oleh Fraunhofer, ketika menelaah garis-garis hitam pada spectrum matahari. Sedanngkan yang memanfaatkan prinsip serapan atom pada bidang analisis adalah seorang Australia bernama Alan Walsh pada tahun 1955. Sebelumnya ahli kimia banyak tergantung pada cara-cara spektrofotometrik atau analisis spektrografik. Beberapa cara ini sulit dan memakan waktu, kemudian digantikan dengan spektroskopi serapan atom. Metode ini sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah.
Teknik 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 temperatur 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 unsure-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 perbandinganini dan tidak bergantung pada temperatur. Logam-logam yang membentuk campuran kompleks dapat dianalisis dan selain itu tidak selalu diperlukan sumber energi yang besar.
  1. Prinsip Kerja
Prinsip dasar Spektrofotometri serapan atom adalah interaksi antara radiasi elektromagnetik dengan sampel. Spektrofotometri serapan atom merupakan metode yang sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah (Khopkar, 1990). Cara kerja Spektroskopi Serapan Atom ini adalah berdasarkan atas penguapan larutan sampel, kemudian logam yang terkandung di dalamnya diubah menjadi atom bebas. Atom tersebut mengapsorbsi radiasi dari sumber cahaya yang dipancarkan dari lampu katoda (Hollow Cathode Lamp) yang mengandung unsur yang akan ditentukan. Banyaknya penyerapan radiasi kemudian diukur pada panjang gelombang tertentu menurut jenis logamnya (Darmono,1995).

Atom memiliki dua bentuk keadaan, yaitu keadaan dasar dan keadaan tereksitasi. Keadaan dasar adalah keadaan yang di dalamnya elektron pada atom tersebut berada pada tingkat energi terendah yang mungkin ditempatinya (secara alami atom berada dalam keadaan dasar). Sejumlah energi yang spesifik dibutuhkan untuk memindahkan suatu elektron dalam suatu atom dan menghasilkan keadaan tereksitasi. Energi dapat diberikan pada atom dengan berbagai cara. Energi tersebut dapat dalam bentuk cahaya, muatan listrik atau panas (Volland, 2005).

Teknik ini digunakan untuk menetapkan kadar ion logam tertentu dengan jalan mengukur intensitas emisi atau serapan cahaya pada panjang gelombang tertentu oleh uap atom unsur yang ditimbulkan dari bahan, misalnya dengan mengalirkan larutan zat ke dalam api (Ditjen POM, 1995).

Gambar 3. Komponen Spektrofotometer Serapan Atom (Haris, 1982).

Suatu spektrofotometri serapan atom memiliki suatu sumber radiasi yang panjang gelombangnya tepat sama dengan atom yang diharapkan tereksitasi dalam nyala yang disebut lampu hollow cathode. Pada flame photometry, energi yang diserap adalah energi panas dari nyala dan energi dari pembakaran molekular. Inisangat tidak efisien karena banyak energi tersedia tapi hanya sedikit yang akan mengeksitasi atom netral. Disinilah keefektifan dari lampu hollow cathode yaitu menyediakan radiasi yang tepat. Contoh: jika magnesium yang akan ditentukan, maka digunakan lampu hollow cathode magnesium. Suatu gangguan (interferensi) besar pada fluoresensi dan flame photometry antara lain penyerapan sendiri (self- absorption) yaitu panjang gelombang yang diemisikan dari suatu atom dengan mudah diserap kembali oleh atom yang sejenis (Pomeranz and Meloan, 1987).

Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen berikut :

a. Unit atomisasi

b. Sumber radiasi

c. Sistem pengukur fotometrik

Atomisasi dapat dilakukan baik dengan nyala maupun dengan tungku. Untuk mengubah unsur metalik menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi panas. Temperatur harus benar - benar terkendali dengan sangat hati – hati agar proses atomisasinya sempurna (Khopkar, 1990).

Keunggulan alat ini adalah :
  1. Alat ini dapat dipergunakan sebagai AAS atau Flame Emission Spektroskopi dan selain itu alat dilengkapi dengan graphite furnace dan FIAS.
  2. Graphite furnace umumnya dipergunakan untuk analisis sampel tanpa perlakuan preparasi sebelumnya, sedangkan alat FIAS umumnya dipergunakan untuk analisis merkuri, selenium, dan arsen.
  3. Alat ini umumnya dipergunakan untuk menganalisis kandungan logam-logam didalam sampel misalnya (Crude Oil dan produk-produknya, Sement, Sludge, Minyak Lumas, dll).
  1. Instrumentasi
Sistem nyala api ini lebih dikenal dengan nama GFAAS. GFAAS dapat mengatasi kelemahan dari sistem nyala seperti, sensitivitas, jumlah sampel dan penyiapan sampel. Ada tiga tahap atomisasi dengan tungku yaitu:
  1. Tahap pengeringan atau penguapan larutan
  2. Tahap pengabuan atau penghilangan senyawa-senyawa organik
  3. Tahap atomisasi
Unsur-unsur yang dapat dianalsis dengan menggunakan GFAAS adalah sama dengan unsur-unsur yang dapat dianalisis dengan sistem nyala. Beberapa unsur yang sama sekali tidak dapat dianalisis dengan GFAAS adalah tungsten, Hf, Nd, Ho, La, Lu, Os, Br, Re, Sc, Ta, U, W, Y dan Zr, hal ini disebabkan karena unsur tersebut dapat bereaksi dengan graphit. Logam-Logam yang dapat dianalisis menggunakan AAS :

Petunjuk praktis penggunaan GFAAS:

1. Jangan menggunakan media klorida, lebih baik gunakan nitrat

2. Sulfat dan fosfat bagus untuk pelarut sampel, biasanya setelah sampel ditempatkan dalam tungku.

3. Gunakan cara adisi sehingga bila sampel ada interferensi dapat terjadi pada sampel dan standard.

AAS terdiri dari lima komponen utama, komponen ini dikontrol oleh piranti lunak komputer :

Karena komponen lain dalam instrumentasi AAS telah disinggung sebelumnya kecuali hollow cathode lamp: HCL (Iampu katoda cekung), maka selanjutnya hanya akan dibahas komponen HCL yang merupakan kunci berkembang pesatnya AAS dan sekaligus penjelasan mengapa metode AAS merupakan metode analsis yang sangat selektif.




Lampu HCL (Hollow Chatode Lamp)

Lampu ini merupakan sumber radiasi dengan spektra yang tajam dan mengemisikan gelombang monokhromatis. Lampu ini terdiri dari katoda cekung yang silindris yang terbuat dari unsur yang akan ditentukan atau campurannya (alloy) dan anoda yang terbuat dari tungsten. Elektroda-elektroda ini berada dalam tabung gelas dengan jendela quartz karena panjang gelombang emisinya sering berada pada daerah ultraviolet. Tabung gelas tersebut dibuat bertekanan rendah dan diisi dengan gas inert Ar atau Ne. Beda voltase yang cukup tinggi dikenakan pada kedua elektroda tersebut sehingga atom gas pada anoda terionisasi. Ion positif ini dipercepat kearah katoda dan ketika menabrak katoda menyebabkan beberapa logam pada katoda terpental dan berubah menjadi uap, Atom yang teruapkan ini, karena tabrakan dengan ion gas yang berenergi tinggi, tereksitasi ke tingkat energi elektron yang lebih tinggi; ketika kembali ke keadaan dasar atom-¬atom tersebut memancarkan sinar dengan λ yang karakteristik untuk unsur katoda tersebut. Berkas sinar yang diemisikan bergerak melalui nyala dan berkas dengan λ tertentu yang dipilih dengan monokromator akan diserap oleh uap atom yang ada dalam nyala yang berasal dari sampel. Sinar yang diabsorpsi paling kuat biasanya adalah sinar yang berasal dart transisi elektron ke tingkat eksitasi terendah. Sinar ini disebut garis resonansi.

Sumber radiasi lain yang sering digunakan adalah "Electrodless Discharge Lamp ". Lampu ini mempunyai prinsip kerja hampir sama dengan HCL, tetapi mempunyai output radiasi lebih tinggi dan biasanya digunakan untuk analisis unsur-unsur As dan Se, karena lampu HCL untuk unsur-unsur ini mempunyai sinyal yang lemah dan tidak stabil.

Tungku Grafit

Tungku grafit spektrometri penyerap atom (GFAAS) )juga dikenal sebagai atomic absorption electrothermal spektrometri (ETAAS)) adalah jenis spektrometri yang menggunakan tungku berlapis grafit untuk menguapkan sample. Secara singkat, teknik ini didasarkan pada kenyataan bahwa atom bebas akan menyerap cahaya pada frekuensi atau panjang gelombang sehingga dapat disebut spektrometri penyerapan atom. Dalam batas-batas tertentu, jumlah cahaya yang dapat diserap secara linear berkorelasi dengan konsentrasi analyte hadir. Atom bebas dari kebanyakan unsur dapat diproduksi dari sampel dengan penerapan suhu tinggi. Dalam GFAAS, sampel disimpan di kecil grafit atau karbon pirolitik dilapisi grafit tabung, yang kemudian dapat dipanaskan untuk menguapkan dan atomize yang analyte. Atom menyerap cahaya ultraviolet atau terlihat dan membuat transisi ke tingkat energi elektronik yang lebih tinggi. Menerapkan hukum Beer-Lambert langsung dalam spektroskopi AA sulit karena variasi dalam atomisasi efisiensi dari matriks sampel, dan nonuniformity konsentrasi dan panjang jalan analyte atom (dalam tungku grafit AA). Konsentrasi pengukuran biasanya ditentukan dari kurva kerja setelah kalibrasi instrumen dengan standar yang diketahui konsentrasi.
  1. Interferensi
Ada tiga gangguan utama dalam SSA :

(1) Gangguan spektral

(2) Gangguan kimia

(3) Gangguan fisika

Gangguan spectral : jarang dijumpai disebabkan karena ikut masuknya radiasi non resonans ke detector, ikut masuknya radiasi disebabkan monokromatornya yang terbatas resolusinya.

Gangguan lonisasi: Gangguan ini biasa terjadi pada unsur alkali dan alkali tanah dan beberapa unsur yang lain karena unsur-¬unsur tersebut mudah terionisasi dalam nyala. Dalam analisis dengan FES dan AAS yang diukur adalah emisi dan serapan atom yang tidak terionisasi. Oleh sebab itu dengan adanya atom-atom yang terionisasi dalam nyala akan mengakibatkan sinyal yang ditangkap detek'tor menjadi berkurang. Namun demikian gangguan ini bukan gangguan yang sifatnya serius, karena hanya sensitivitas dan linearitasnya saja yang terganggu. Gangguan ini dapat diatasi dengan menambahkan unsur-¬unsur yaug mudah terionisasi ke clalam sampel sehingga akan menahan proses ionisasi dari unsur yang dianalisis.

Pembentukan Senyawa Refraktori: Gangguan ini diakibatkan oleh reaksi antara analit dengan senyawa kimia, biasanya anion yang ada dalam larutan sampel sehingga terbentuk senyawa yang tahan panas (refractory). Sebagai contoh, pospat akan bereaksi dengan kalsium dalam nyala menghasilkan kalsium piropospat (CaP2O7). Hal ini menyebabkan absorpsi ataupun emisi atom kalsium dalam nyala menjadi berkurang. Gangguan ini dapat diatasi dengan menambahkan stronsium klorida atau lantanum nitrat ke dalam tarutan. Kedua logam ini lebih mudah bereaksi dengan pospat dihanding kalsium sehingga reaksi antara kalsium dengan pospat dapat dicegah atau diminimalkan. Gangguan ini juga dapat dihindari dengan menambahkan EDTA berlebihan. EDTA akan membentuk kompleks chelate dengan kalsium, sehingga pembentukan senyawa refraktori dengan pospat dapat dihindarkan. Selanjutnya kompleks Ca-EDTA akan terdissosiasi dalam nyala menjadi atom netral Ca yang menyerap sinar. Gangguan yang lebih serius terjadi apabi!a unsur-unsur seperti: AI, Ti, Mo,V dan lain-lain bereaksi dengan O dan OH dalam nyala menghasilkan logam oksida dan hidroksida yang tahan panas. Gangguan ini hanya dapat diatasi dengan menaikkan temperatur nyala., sehingga nyala yang urnum digunakan dalam kasus semacam ini adalah nitrous oksida-asetilen.

Gangguan Fisik Alat : yang dianggap sebagai gangguan fisik adalah semua parameter yang dapat mempengaruhi kecepatan sampel sampai ke nyala dan sempurnanya atomisasi. Parameter-parameter tersebut adalah: kecepatan alir gas, berubahnya viskositas sampel akibat temperatur atau solven, kandungan padatan yang tinggi, perubahan temperatur nyala dll. Gangguan ini biasanya dikompensasi dengan lebih sering membuat Kalibrasi (standarisasi).
  1. Interpratasi dan Pengolahan Data
Ada tiga teknik yang biasa dipakai dalam analisis secara spektrometri. Ketiga teknik tersebut adalah :

(1) Metoda Standar Tunggal

Metoda sangat praktis karena hanya menggunakan satu larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya (Cstd). Selanjutnya absorbsi larutan standar (Asta) dan absorbsi larutan sampel (Asmp) diukur dengan Spektrofotometri. Dari hk. Beer diperoleh :

Astd = ε.b.Cstd Asmp =ε.b.Csmp
ε.b = Astd/ Cstd ε.b = Asmp/Csmp
sehingga,
Astd/Cstd = Csmp /Csmp → Csmp = (Asmp/Astd) X Cstd

Dengan mengukur Absorbansi larutan sampel dan standar, konsentrasi larutan sampel dapat dihitung.
(2) Metode Kurva Kalibrasi

Dalam metode ini dibuat suatu seri larutan standar dengan berbagai konsentrasi dan absorbansi dari larutan tersebut diukur dengan AAS. Langkah selanjutnya adalah membuat grafik antara konsentrasi (C) dengan Absorbansi (A) yang akan merupakan garis lurus melewati titik nol dengan slope = ε.b atau slope = a.b. Konsentrasi larutan sampel dapat dicari setelah absorbansi larutan sampel diukur dan diintrapolasi ke dalam kurva kalibrasi atau dimasukkan ke dalam persamaan garis lurus yang diperoleh dengan menggunakan program regresi linear pada kurva kalibrasi.

(3) Metoda Adisi Standar

Metoda ini dipakai secara luas karena mampu meminimalkan kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan kondisi lingkungan (matriks) sampel dan standar. Dalam metoda ini dua atau lebih sejumlah volume tertentu dari sampel dipindahkan ke dalam labu takar. Satu larutan diencerkan sampat volume tertentu kemudian diukur absorbansinya tanpa ditambah dengan zat standar, sedangkan larutan yang lain sebelum diukur absorbansinya ditambah terlebih dulu dengan sejumlah tertentu tarutan standar dan diencerkan seperti pada larutan yang pertama. Menurut hukum Beer akan berlaku hal-hal berikut :

Ax = k.Cx AT = k(Cs + Cx)
Dimana., 200 oC
Cx = konsentrasi zat sampel
Cs = konsentrasi zat standar yang ditambahkan ke larutan sampel
Ax = Absorbansi zat sampel (tanpa penambahan zat standar)
Ar = Absorbansi zat sampel + zat standar
Jika kedua persarnaan diatas digabung akan diperoleh:
Cx = Cs x {Ax/(AT - Ax)}

Konsentrasi zat dalam sampel (Cx) dapat dihitung dengan mengukur Ax dan AT dengan spektrofotometer. Jika dibuat suatu seri penambahan zat standar dapat pula dibuat suatu grafik antara AT lawan Cs, garis lurus yang diperoleh diekstrapolasi ke AT = 0, sehingga diperoleh:

Cx = Cs x {Ax/(O - Ax)} ; Cx = Cs x (Ax /-Ax)
Cx = Cs x ( -1) atau Cx = - Cs
  1. Studi Kasus dan Aplikasi
Kegunaan GFAAS :
  1. Analisis Klinik : Analisis logam dalam cairan biologis (darah, urine)
  2. Analisis Lingkungan : Monitoring lingkungan, memantau berbagai unsur di sungai, perairan laut, air minum, udara, minyak, dan minuman (anggur/wine, bir, jus buah)
  3. Farmasi : Dalam proses industri sering digunakan katalis (biasanya logam), yang seringkali terikut dalam produk akhir.
  4. Industri : Melakukan pengecekan apakah bahan baku mengandung logam berat yang bersifat toksik.
  5. Pertambangan : Menetapkan kandungan logam dalam batuan.



DAFTAR PUSTAKA

http://lab.uii.ac.id/index.php?option=com_content&task=view&id=42&Itemid=54

http://en.wikipedia.org/wiki/Graphite_furnace_atomic_absorption.

http://www.anachem.umu.se/aas/gfaas.htm

www.lemigas.esdm.go.id/node/348

http://www.freepatentsonline.com/6770484.html

No comments: