SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA)� �

PENDAHULUAN

• Absorpsi atom dan spektra emisi memiliki pita yang sangat sempit di bandingkan spektrometri molekuler. Emisi atom adalah proses di mana atom yang tereksitasi kehilangan energi yang disebabkan oleh radiasi cahaya. Misalnya, garam-garam logam akan memberikan warna di dalam nyala ketika energi dari nyala tersebut mengeksita si atom yang kemudian memancarkan spektrum yang spesifik. Sedangkan absorpsi atom merupakan proses di mana atom dalam keadaan energi rendah menyerap radiasi dan kemudian tereksitasi.

​

• Energi yang diabsorpsi oleh atom disebabkan oleh adanya interaksi antara satu elektron dalam atom dan vektor listrik dari radiasi

elektromagnetik.Ketika menyerap radiasi elektron mengalami transisi dari suatu keadaan energi tertentu ke keadaan energi lainnya. Misalnya dari orbital 2s ke orbital 2p. Pada kondisi ini, atom-atom di katakan berada dalam keadaan tereksitasi (pada tingkat energi tinggi) dan dapat kembali pada keadaan dasar (energi terendah) dengan melepaskan foton pada energi yang sama.

​

• Atom dapat mengadsorpsi atau melepas energi sebagai foton hanya jika energi foton (hn) tepat sama dengan perbedaan energi antara keadaan tereksitasi (E) dan keadaan dasar (G) di bawah ini:
• E2

absorpsi emisi

• E1

​

• G
• diagram absorpsi dan emisi

​

​

• Absorpsi dan emisi dapat terjadi secara bertahap maupun secara langsung melalui lompatan tingkatan energi yang besar. Misalnya, absorpsi dapat terjadi secara bertahap dari G → E1 → E2 , tetapi dapat terjadi juga tanpa melalui tahapan tersebut G → E2.
• Panjang gelombang yang diserap oleh atom dalam keadaan dasar akan sama dengan panjang gelombang yang diemisikan oleh atom dalam keadaan tereksitasi, apabila energi transisi kedua keadaan tersebut adalah sama tetapi dalam arah yang berlawanan.

​

​

• Lebar pita spektra yang diabsorpsi atau diemisikan akan sangat sempit jika masing-masing atom yang mengabsorpsi atau memancarkan radiasi mempunyai energi transisi yang sama.
• Berdasarkan hukum ketidakpastian Heisenberg, lebar pita alami spektra atom berkisar 10^-4 – 10^{- 5} nm.
• Akan tetapi, terdapat beberapa proses yang dapat menyebabkan pelebaran pita hingga 0.001 nm yang akan dijelaskan lebih lanjut dalam efek Doppler

​

​

​

Efek Doppler

• Jika tubuh memancarkan suatu bentuk gelom bang menuju seorang pengamat, maka pengamat akan mendeteksi panjang gelompang seolah lebih pendek dari yang diemisikan tersebut. Jika tubuh bergerak menjauh dari pengamat, maka panjang gelombang seolah menjadi lebih panjang. Fenomena ini disebut efek Doppler dan dapat menyebabkan pelebaran pita karena adanya pergerakan termalpanas). Hal yang sama juga terjadi pada atom, dimana dalam suatu

​

SPEKTROMETER SERAPAN ATOM

• Secara umum, komponen-komponen spektrometer serapan atom (SSA) adalah sama dengan spektro meter UV/Vis. Keduanya mempunyai komponen yang terdiri dari sumber cahaya, tempat sample, monokromator, dan detektor. Analisa sample di lakukan melalui pengukuran absorbansi sebagai fungsi konsentrasi standard dan menggunakan hukum Beer untuk menentukan konsentrasi sample yang tidak diketahui. Walaupun komponen-komponennya sama, akan tetapi sumber cahaya dan tempat sampel yang digunakan pada SSA atau AAS memiliki karakteristik yang sangat berbeda dari yang digunakan dalam spektrometri molekul (misal: UV/Vis )

Sumber Cahaya� �

• Karena lebar pita pada absorpsi atom sekitar 0.001 nm, maka tidak mungkin untuk menggunakan sumber cahaya kontinyu seperti pada spektrometri molekuler dengan dua alasan utama sebagai berikut:
• (a) Pita-pita absorpsi yang dihasilkan oleh atom-atom jauh lebih sempit dari pita-pita yang dihasil kan oleh spektrometri molekul. Jika sumber cahaya kontinyu digunakan, maka pita radiasi yang di berikan oleh monokromator jauh lebih lebar dari pada pita absorpsi, sehingga banyak radiasi yang tidak mempunyai kesempatan untuk diabsorpsi yang mengakibatkan sensitifitas atau kepekaan SSA menjadi jelek.

​

• (b) Karena banyak radiasi dari sumber cahaya yang tidak terabsorpi oleh atom, maka sumber cahaya kontinyu yang sangat kuat diperlukan untuk menghasilkan energi yang besar di dalam daerah panjang gelombang yang sangat sempit atau perlu menggunakan detektor yang jauh lebih sensitif dibandingkan detektor fotomultiplier biasa, akan tetapi di dalam prakteknya hal ini tidak efektif sehingga tidak dilakukan.

​

• Secara umum, hukum Beer tidak akan dipenuhi kecuali jika pita emisi lebih sempit dari pita absorpsi. Hal ini berarti bahwa semua panjang gelombang yang dipakai untuk mendeteksi sampel harus mampu diserap oleh sampel tersebut
• Dalam hal ini sumber cahaya kontinyu diganti dengan sumber cahaya tunggal ( line Source )
• Sumber cahaya tunggal yang digunakan berasal dari lampu katode berongga (hollow chatode lamp) yang memancarkan spektrum emisi atom dari elemen tertentu.

​

​

� Lampu Katode Berongga (Hollow Cathode Lamp)��

• Ciri utama lampu ini adalah mempunyai katode silindris berongga yang dibuat dari logam tertentu. Katode and anode tungsten diletakkan dalam pelindung gelas tertutup yang mengandung gas inert (Ne atau Ar) dengan tekanan 1-5 torr. Lampu ini mempunyai potensial 500 V, sedangkan arus berkisar antara 2 – 20 Ma
• Adapun gas pengisi terionisasi pada anode, dan ion-ion yang hasilkan dipercepat menuju katode dimana bombardemen ion-ion, ini menyebabkan atom-atom logam menjadi terlepas ke permukaan dan terbentuk awan/populasi atom

​

• Proses ini disebut dengan percikan atom (sputtering). Lebih jauh lagi, tumbukan ini menyebabkan beberapa atom tereksitasi dan kemudian kembali pada keadaan dasar dengan memancarkan spektrum atom yang spesifik. Spektrum gas pengisi (dan komponen lain yang terdapat dalam katode) juga dipancarkan. Jendela atau tempat dimana radiasi keluar dari lampu biasanya dibuat dari silika sehingga dapat menggunakan panjang gelombang di bawah 350 nm.

�NYALA  �

• Fungsi nyala adalah untuk memproduksi atom-atom yang dapat mengabsorpsi radiasi yang di pancarkan oleh lampu katode tabung.
• Pada umumnya, peralatan yang digunakan untuk mengalirkan sample menuju nyala adalah nebulizer pneumatic yang dihubungkan dengan pembakar (burner).
• Sebelum menuju nyala, sample mengalir melalui pipa kapiler dan dinebulisasi oleh aliran gas pengoksidasi sehingga menghasilkan aerosol.

• Kemudian, aerosol yang terbentuk bercampur dengan bahan bakar menuju ke burner. Sample yang menuju burner hanya berkisar 5-10% sedangkan sisanya (90-95%) menuju tempat pembuangan(drain). Pipa pembuangan selalu berbentuk ”U” untuk menghindari gas keluar yang dapat menyebabkan ledakan serius. Sample yang berada pada nyala kemudian diatomisasi, dan cahaya dari lampu katode tabung dilewatkan melalui nyala. Sample yang berada pada nyala akan menyerap cahaya tersebut.

​

​

Diagram nebulizer sbb :�

Jenis-jenis Nyala

• Ada 3 jenis nyala dalam spektrometri serapan atom yaitu:

​

(a) Udara – Propana

Jenis nyala ini relatif lebih dingin (1800^oC) dibandingkan jenis nyala lainnya. Nyala ini akan menghasilkan sensitifitas yang baik jika elemen yang akan diukur mudah terionisasi seperti Na, K, Cu.

​

b) Udara – Asetilen

Jenis nyala ini adalah yang paling umum dipakai dalam AAS. Nyala ini menghasilkan temperatur sekitar 2300^oC yang dapat mengatomisasi hampir semua elemen. Oksida-oksida yang stabil seperti Ca, Mo juga dapat analisa menggunakan jenis nyala ini dengan memvariasi rasio jumlah bahan bakar terhadap gas pengoksidasi.

​

c) Nitrous oksida – Asetilen

Jenis nyala ini paling panas (3000^oC), dan sangat

baik digunakan untuk menganalisa sampel yang banyak mengandung logam-logam oksida seperti Al, Si. Ti, W.

​

Faktor-faktor Instrumental�

• Apapun jenis nyala yang digunakan harus dapat mengatomisasi analit semaksimal mungkin tanpa menyebabkan ionisasi sehingga menghasilkan atom-atom analit bebas dalam jumlah yang besar pada keadaan dasar. Atom-atom ini kemudian menyerap radiasi dari sumber cahaya pada panjang gelombang tertentu
• Meskipun sebagian besar atom-atom dalam nyala berada dalam keadaan dasar, sebagian lagi mengalami eksitasi yang kemudian kembali pada keadaan dasar dengan memancarkan spektrum atomik yang spesifik.

​