Spektroskopi Serapan Atom

(Atomic Absorption Spectroscopy (AAS))

Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) adalah suatu alat yang digunakan pada metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metalloid yang pengukurannya berdasarkan penyerapan cahaya dengan panjang gelombang tertentu oleh atom logam dalam keadaan bebas (Skoog, 2000). Metode ini sangat tepat untuk analisis zat pada konsentrasi rendah. Teknik ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan metode spektroskopi emisi konvensional. Memang selain dengan metode serapan atom, unsur-unsur dengan energi eksitasi rendah dapat juga dianalisis dengan fotometri nyala, akan tetapi fotometri nyala tidak cocok untuk unsur-unsur dengan energi eksitasi tinggi. Fotometri nyala memiliki range ukur optimum pada panjang gelombang 400-800 nm, sedangkan AAS memiliki range ukur optimum pada panjang gelombang 200-300 nm (Skoog, 2000).

Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom, atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Dengan absorpsi energi, berarti memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Keberhasilan analisis ini tergantung pada proses eksitasi dan memperoleh garis resonansi yang tepat.

Hukum absorpsi sinar (Lambert-Beer) yang berlaku pada spektrofotometer absorpsi sinar ultraviolet (UV), sinar tampak maupun infra merah, juga berlaku pada AAS. Perbedaan analisis AAS dengan spektrofotometri molekul adalah peralatan dan bentuk spectrum absorpsinya. Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu:

-          Unit atomisasi (atomisasi dengan nyala dan tanpa nyala)

-          Sumber radiasi

-          Sistem pengukur fotometri (detektor)

Gambar Rangkaian Alat Atomic Absorption Spectroscopy  (AAS)

Unit Atomisasi

Unit Atomisasi merupakan bagian yang penting karena pada tempat ini senyawa akan dianalisa. Pada sistem pengatoman, unsur-unsur yang akan dianalisa diubah bentuknya dari bentuk ion menjadi bentuk atom bebas. Ada beberapa jenis atomisasi yang lazim digunakan pada setiap alat AAS, antara lain:

·         Atomisasi dengan nyala api

·         Atomisasi dengan tungku grafit

·         Atomisasi dengan pembentukan hidrida

·         Atomisasi dengan uap dingin

·         Atomisasi sampel padat

Sumber radiasi 

Sumber radiasi  merupakan sistem emisi yang diperlukan untuk menghasilkan sinar yang energinya akan diserap oleh atom bebas. Sumber radiasi haruslah bersifat sumber yang kontinyu. Seperangkat sumber yang dapat memberikan garis emisi yang tajam dari suatu unsur yang spesifik tertentu dengan menggunakan lampu pijar Hollow cathode. Lampu ini memiliki 2 elektroda, satu diantaranya berbentuk silindris dan terbuat dari unsur yang sama dengan unsur yang akan dianalisa.

Detektor

Detektor pada AAS berfungsi untuk mengukur intensitas radiasi yang diteruskan dan telah diubah menjadi energy listrik oleh fotomultiplier. Hasil pengukuran detektor dilakukan penguatan dan dicatat oleh alat pencatat yang berupa printer dan pengamat angka.

Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu dilewatkan pada suatu sel yang mengandung atom-atom bebas yang bersangkutan maka sebagian cahaya tersebut akan diserap dan intensitas penyerapan akan berbanding lurus dengan banyaknya atom bebas logam yang berada pada sel. Hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi diturunkan dari:

v  Hukum Lambert: bila suatu sumber sinar monkromatik melewati medium transparan, maka intensitas sinar yang diteruskan berkurang dengan bertambahnya ketebalan medium yang mengabsorbsi.

v  Hukum Beer: Intensitas sinar yang diteruskan berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya konsentrasi spesi yang menyerap sinar tersebut.

Dari kedua hukum tersebut diperoleh suatu persamaan Lambert Beer:

I =I_o exp -∈ b c ………… (1a)            atau     A = log  = ∈ b c………… (1b)

Dimana:           I_o = intensitas sumber sinar

                  I = intensitas sinar yang diteruskan

∈ = absortivitas molar

b = panjang medium

c = konsentrasi atom-atom yang menyerap sinar

A = absorbansi (serapan)

Dari persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa absorbansi cahaya berbanding lurus dengan konsentrasi atom (Day & Underwood, 1986).

Metode Analisis Standar adisi

Metode analisis standar adisi dipakai secara luas karena mampu meminimalkan kesalahan yang disebabkan oleh perbedaan kondisi lingkungan (matriks) sampel dan standar. Dalam metode ini dua atau lebih sejumlah volume tertentu dari sampel dipindahkan ke dalam labu takar. Satu larutan diencerkan sampai volume tertentu kemudiaan larutan yang lain sebelum diukur absorbansinya ditambah terlebih dahulu dengan sejumlah larutan standar tertentu dan diencerkan seperti pada larutan yang pertama. Menurut hukum Lambert Beer akan berlaku hal-hal berikut:

A₁  = ∈ b c_x (Vx/Vt)   ……………(2a)         dan 

A₂  = ∈ b c_x (Vx/Vt)    +  ∈ b c_s (Vs/Vt)   ……………(2b)

Dimana:      

A1 = Absorbansi sampel (tanpa penambahan standar)A2 = Absorbansi sampel + standarCx = Konsentrasi sampelCs = Konsentrasi larutan standar yang ditambahkan ke larutan sampelVx = Volume sampelVs = Volume larutan standar yang ditambahkan ke larutan sampelVt = Volume total (sampel + standar)

Jika persamaan (2a) dan (2b) digabung maka akan diperoleh:  

Cx =   A₁ c_{s Vs / (} A_{2  Vt -} A_{1 Vx)}

Keuntungan dan kelemahan AAS

Keuntungan 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 %). 

Sedangkan kelemahannya yaitu pengaruh kimia dimana AAS tidak mampu menguraikan zat menjadi atom misalnya pengaruh fosfat terhadap Ca, pengaruh ionisasi yaitu bila atom tereksitasi (tidak hanya disosiasi) sehingga menimbulkan emisi pada panjang gelombang yang sama, serta pengaruh matriks misalnya pelarut.