SPEKTROFOTOMETRI EMISI ATOM
(AES)
Pendahuluan
Spektrofotometri adalah ilmu yang mempelajari tentang penggunaan
spektrofotometer. Spektrofotometer adalah alat yang terdiri dari
spektrofotometer dan fotometer.Spektofotometer adalah alat yang digunakan untuk
mengukur energi secara relatif jika energi tersebut ditransmisikan,
direfleksikan, atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang gelombang.
Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang
tertentu, dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan
atau yang diabsorpsi.
Spektroskopi emisi merupakan spektroskopi atom dengan menggunakan sumber
eksitasi selain nyala api seperti busur listrik atau bunga api. Belakangan ini
sumber eksitasi yang sering digunakan adalah plasma argon. Metode ini bersifat
spesifik dan peka. Metode memerlukan persiapan sampel yang minimum, seperti
sampel dapat langsung diletakkan pada sumber eksitasi. Gangguan unsur-unsur
lain pada temperatur eksitasi lebih tinggi, namun semuanya tidak berarti.
Karena pada saat yang sama dapat diambil spektrum dari dua unsur atau lebih.
Keterbatasannya adalah perekaman yang dilakukan pada kertas fotografi, yang
perlu dicetak dan diinterprestasi. Intensitas radiasi tidak selalu reprodusibel
dan kesalahan relatif melebihi 1-2% (Khopkar, 1990).
Sumber eksitasi sangat berpengaruh terhadap bentuk dan intensitas emisi.
Selain menyediakan energi yang cukup untuk menguapkan sampel, sumber juga
menyebabkan eksitasi elektronik partikel-partiekl elementer dalam gas. Garis
spektrum kejadiannnya yang terakhir inilah berguna untuk analisis spektroskopi
emisi. Molekul tereksitasi pada fase gas mengemisi spektrum, yaitu akibat
transisi dari suatu energi tereksitasi (E2)
ke suatu tingkat energi yang lebih rendah (E1)
dengan pemancaran (emisi) foton dengan energi hv.
hv
= E2 – E1
Pada
masing-masing tingkat elektronik suatu molekul, terdapat sejumlah subtingkat
vibrasi, rotasi dengan energi yang berbeda, sehingga radiasi molekul
tereksitasi meliputi sejumlah frekuensi yang terkumpul dalam pita-pita;
masing-masing pita sesuai dengan suatu transisi dari suatu tingkat tereksitasi
ke tingkat energi elektronik lain yang lebih rendah. Sedangkan atom tereksitasi
atau ion monoatom pada fase gas mengemisikan spektrum garis. Pada spektrum
suatu spesies monoatomik tidak dijumpai struktur halus (fine structure) vibrasi dan rotasi, sehingga spektrum emisi
merupakan suatu deret frekuensi individual myang sesuai dengan transisi antara
berbagai tingkat energi elektronik. Suatu garis spektrum mempunyai ketebalan
spesifik. Spektrum emisi, absorpsi atau pendar-fluor partikel atom terdiri dari
garis-garis sempit tertentu tempatnya yang berasal dari transisi elektronik
elektron terluar (Khopkar, 1990).
Pengukuran dengan spektroskopi emisi dapat dimungkinkan karena
masing-masing atom mempunyai tingkat energi tertentu yang sesuai dengan posisi
elektron. Pada keadaan normal, elektron-elektron ini berada pada tingkat dasar
dengan energi terendah. Penambahan energi baik secara termal maupun elektrikal,
menyebabkan satu atau lebih elektron diletakkan pada tingkat energi lebih
tinggi, menjauh dari inti. Elektron tereksitasi ternyata lebih suka kembali ke
tingkat dasar dan pada proses ini kelebihan energi dipancarkan dalam bentuk energi
radiasi foton. Jika energi eksitasinya semakin besar, maka energi emisinya juga
semakin besar. Absorpsi sendiri (self
absorpsion) kadangkala menurunkan intensitas emisi. (Khopkar, 1990).
Orbital-orbital yang terlihat dalam transisi elektronik
Tidak semua transisi dari orbital terisi ke orbital tak terisi terjadi. Di
mana transisi adalah “forbidden”, maka kebolehjadian terjadinya transisi adalah
rendah dan intensitas jalur serapnyapun rendah.
Karena elektron dalam molekul memiliki tenaga yang tak sama, maka tenaga
yang diserap dalam proses eksitasi dapat menyebabkan terjadinya 1 atau lebih
transisi tergantung pada jenis elektron yang terlihat.
Instrumentasi
Instrumen yang digunakan untuk mempelajari serapan atau emisi radiasi
elektromagnetik sebagai fungsi dari panjang gelombang disebut “spectrometer”
atau spektrofotometer. Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang
terdiri dari spectrometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkam sinar
dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat
pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diarbsorbsi. Jadi
spektrofotometer digunakan untuk mengukur energi secara relatif jika energi
tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari panjang
gelombang.
Materi akan diuji juga
bertindak sebagai elektroda bila materi tersebut tahan temperature tinggi.
Selain itu sampel diletakkan dalam suatu bintik kecil pada elektroda grafit
atau karbon. Elektroda yang lebih rendah biasanya adalah elektroda positif.
Medium pengurai sinarnya dalam spektrograf dapat berupa prisma, grafiting
ataupun celah sempit (slit). Slit
harus lurus dan bersih. Suatu plat fotografi dapat merekam daerah spectrum
200-800 nm. Susunan prisma dapat beupa tipae cornu atau tipe littrow. Beberapa
peralatan menggunakan tipe grating
dengan liputan spectrum 220-780 nm. Proses fotografi utnuk merekam
intensitas garis masih sering dilakukan.
Kelebihan spektrofotometer dibandingkan dengan fotometer adalah panjang
gelombang dari sinar putih dapt lebih terseleksi dan ini diperoleh dengan alat
pengurai seperti prisma, grating ataupun celah optis. Pada fotometer filter,
sinar dengan panjang gelombang yang diinginkan diperoleh dengan berbagai filter
dengan berbagai warna yang mempunyai spesifikasi melewatkan trayek panjang
gelombang tertentu. Pada fotometer filter, tidak mungkin diperoleh panjang
gelombang yang benar-benar monokromatis, melainkan suatu trayek panjang
gelombang 30-40 nm. Sedangkan pada spektrofotometer, panjang gelombang yang
benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya
seperti prisma. Suatu spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum tampak
yang kontinyu, monokromator, sel pengarbsorbsi untuk larutan sample dan blangko
ataupun pembanding.
Interaksi materi dengan berbagai energi seperti energi panas, energi
radiasi, energi kimia, dan energi listrik selalu memberikan sifat-sifat yang
karakteristik untuk setiap unsur (atau persenyawaan), dan besarnya perubahan
yang terjadi biasanya sebanding dengan jumlah unsur atau persenyawaan yang
terdapat di dalamnya. Di dalam kimia analisis yang mendasarkan pada proses
interaksi itu antara lain cara analisis spektrofotometri atom yang bisa berupa
cara emisi dan absorbsi (serapan) (Sudjadi, 2007).
Pada cara
emisi, interaksi dengan enegi menyebabkan eksitasi atom yang mana keadaan ini
tidak berlangsung lama dan akan kembali ke tingkat semula dengan melepaskan
sebagian atau akan kembali ke tingkat semula dengan melepaskan sebagian atau
seluruh energi eksitasinya dalam bentuk radiasi. Frekuensi radiasi yang
dipancarkan bersifat karakteristik untuk setiap unsur dan intensitasnya
sebanding dengan jumlah atom yang tereksitasi dan yang mengalami proses
deeksitasi. Pemberian energi dalam bentuk nyala merupakan salah satu cara untuk
eksitasi atom ke tingkat yang lebih tinggi. Cara tersebut dikenal dengan nama
spektrofotometri emisi nyala. (Sudjadi, 2007).
Pada absorbsi,
jika pada populasi atom yang berada pada tingkat dasar dilewatkan suatu berkas
radiasi maka akan terjadi penyerapan energi radiasi oleh atom-atom tersebut.
Frekuensi radiasi yang paling banyak diserap adalah frekuensi radiasi resonan
dan bersifat karakteristik untuk tiap unsur. Pengurangan intensitasnya
sebanding dengan jumlah atom yang berada pada tingkat dasar (Sudjadi, 2007).
Proses
Pengukuran
Sebagian besar metode spektroskopi dibedakan
sebagai atom atau molekul didasarkan
pada apakah digunakan
atau tidak untuk atom atau molekul. Seiring dengan perbedaan itu, keduanya dapat
diklasifikasikan pada sifat interaksi sebagai berikut :
Ø Penyerapan spektroskopi menggunakan
kisaran spektrum elektromagnetik di mana suatu zat menyerap. Ini termasuk spektroskopi serapan atom dan molekul berbagai teknik, seperti inframerah, ultraviolet-tampak dan spektroskopi gelombang mikro .
Ø Emisi spektroskopi menggunakan
berbagai spektrum elektromagnetik substansi yang dapat memancar.
Zat yang pertama harus menyerap energi. Energi ini bisa dari berbagai
sumber, yang menentukan nama emisi berikutnya, seperti luminescence. Luminescence teknik molekuler termasuk spectrofluorimetry .
Spektroskopi Emisi Atom (AES)
Spektroskopi emisi atom (AES) adalah metode analisis kimia yang
menggunakan intensitas cahaya yang dipancarkan dari api,
plasma , atau percikan pada panjang gelombang tertentu
untuk menentukan jumlah suatu unsur dalam sampel. Panjang gelombang dari garis
spektral atom memberikan identitas elemen sedangkan intensitas cahaya yang
dipancarkan sebanding dengan jumlah atom
unsur.
AES menyerap cahaya menggunakan atom
bebas. AES adalah instrumen yang
menggunakan prinsip ini, bertujuan untuk menganalisis konsentrasi logam dalam
larutan. Zat dalam suatu larutan mengalami penguapan, dan dipecah menjadi atom
terfragmentasi menjadi nyala atau plasma.
Dalam emisi atom, sampel terkena energi tinggi,
lingkungan termal untuk menghasilkan atom keadaan tereksitasi, yang mampu
memancarkan cahaya. Sumber energi bisa menjadi busur listrik, api, atau lebih
baru-baru ini, sebuah plasma. Spektrum emisi dari elemen terkena seperti sumber
energi terdiri dari kumpulan panjang gelombang emisi yang diijinkan, biasanya
disebut garis emisi, karena sifat diskrit dari panjang gelombang dipancarkan.
Spektrum emisi ini dapat digunakan sebagai karakteristik yang unik untuk
identifikasi kualitatif elemen. Atom emisi dengan menggunakan busur listrik
telah banyak digunakan dalam teknik analisis. Emission kualitatif juga dapat
digunakan untuk menentukan berapa banyak elemen hadir dalam sampel. Untuk
analisis “kuantitatif”, intensitas cahaya yang dipancarkan pada panjang
gelombang elemen yang akan ditentukan diukur. Intensitas emisi pada panjang
gelombang ini akan lebih besar sebagai nomor atom dari unsur analit meningkat.
Teknik fotometri nyala api adalah sebuah aplikasi dari emisi atom untuk
analisis kuantitatif.
Elektroda yang biasa digunakan untuk berbagai bentuk AES adalah grafit.
Grafit merupakan pilihan yang baik untuk bahan elektroda karena konduktif.
Logam yang digunakan sebagai elektroda akan dpakai selama pemakaian dan
logam yang dipakai tentunya tidak boleh mengganggu proses.
Analisis kualitatif dilakukan dengan
membandingkan panjang gelombang garis intens dari sampel elemen telah
diketahui. Pada umumnya setidaknya ada tiga baris intens sampel yang
harus cocok dengan elemen sudah diketahui untuk menyimpulkan bahwa sampel
mengandung elemen-elemen tersebut.
Cara Kerja
Seperti dalam spektroskopi AAS, sampel
harus dikonversi menjadi atom bebas, biasanya dalam suhu
eksitasi sumber yang tinggi. Sampel cair
adalah nebulasi dan dibawa ke sumber eksitasi oleh gas yang mengalir. sampel
padat dapat diperkenalkan ke sumber oleh lumpur atau ablasi laser dari sampel
solid di dalam aliran gas. Zat
padat juga dapat langsung menguap oleh percikan
antara
elektroda. Sumber eksitasi harus dilarutkan, memisahkan menjadi atom.
Spektrum emisi dapat digunakan untuk menentukan komposisi
material, karena berbeda untuk setiap elemen dari tabel periodik . Karakteristik spektrum emisi dari
beberapa elemen secara jelas terlihat dengan mata telanjang ketika elemen-elemen
yang dipanaskan. Sebagai contoh, ketika kawat
platina dicelupkan ke dalam strontium nitrat dan kemudian dimasukkan ke
dalam api, atom strontium memancarkan warna merah. Demikian pula, ketika tembaga dimasukkan ke dalam api, api menjadi hijau. Karakteristik ini
pasti memungkinkan elemen yang akan diidentifikasi dengan spektrum emisi atom
mereka. Tidak semua lampu yang dipancarkan oleh
spektrum dapat dilihat dengan mata telanjang, juga termasuk sinar ultra violet
dan infra merah lampu, emisi yang terbentuk ketika gas bersemangat dilihat
secara langsung meskipun suatu spektroskop.
Metode ini menggunakan
eksitasi nyala api; di mana atom
bebas dengan panas api untuk memancarkan
cahaya. This method commonly uses a total
consumption burner with a round burning outlet. Metode ini biasanya
menggunakan burner konsumsi total dengan outlet terbakar bulat. A higher temperature flame than atomic absorption
spectroscopy (AA) is typically used to produce excitation of analyte atoms.
Sebuah api suhu yang lebih tinggi daripada spektroskopi serapan atom (AAS) biasanya digunakan untuk menghasilkan
eksitasi atom analit. Since analyte atoms are
excited by the heat of the flame, no special elemental lamps to shine into the
flame are needed. Karena atom analit sangat sensitif oleh panas api, tidak ada lampu
elemen khusus untuk bersinar ke dalam api diperlukan. A high resolution can be used to produce an emission
intensity vs. spectrum over a range of wavelengths
showing multiple element excitation lines, meaning multiple elements can be
detected in one run. Sebuah resolusi tinggi polikromator
dapat digunakan untuk menghasilkan intensitas emisi vs panjang gelombang
spektrum memiliki rentang
panjang gelombang eksitasi unsur yang menunjukkan jalur ganda, yang berarti
beberapa elemen dapat dideteksi dalam satu kali. Alternatively,
a can be set at one wavelength to
concentrate on analysis of a single element at a certain emission line.
Cara lainnya, monokromator dapat diatur pada satu
panjang gelombang untuk berkonsentrasi pada analisis elemen tunggal pada garis
emisi tertentu. Plasma emission spectroscopy is a
more modern version of this method. Plasma spektroskopi emisi adalah
versi lebih modern dari metode ini.
Gambar 3. Alat ICP-AES
See
for more details.ICP-AES adalah salah satu spektroskopi atom dengan beberapa teknik analisis
yang tersedia.
ICP-AES memanfaatkan plasma sebagai atomisasi dan sumber
eksitasi. Plasma adalah suatu elektrik netral, terionisasi menjadi gas yang terdiri dari ion, elektron, dan
atom.
Matahari, petir, dan aurora borealis adalah contoh
plasma yang ditemukan di alam.
Sumber emisi atom yang sempurna akan memiliki karakteristik sebagai
berikut:
1.
Lengkap dengan penghapusan sampel dari dalam matriks aslinya rangka
dengan meminimalkan
interferensi.
2. Adanya
proses atomisasi tetapi minimum dalam proses ionisasi dari semua elemen
yang akan dianalisis.
3. Terdapat sebuah
sumber energi untuk mengontrosl eksitasi, yang memungkinkan energi yang tepat diperlukan untuk merangsang semua elemen tanpa
ionisasi yang cukup.
4. Terdapat suatu lingkungan kimia yang inert, yang
menahan pembentukan molekul yang tidak diinginkan yang mempengaruhi keakuratan pengukuran.
5. Terdapat suatu sumber yang dapat menangani berbagai
pelarut, baik organik maupun anorganik
di alam.
6. Memiliki sebuah sumber yang disesuaikan untuk
menangani zat padat, cairan, atau gas.
7. Murah untuk membelinya dan pemeliharaannya.
8.
Mudah dioperasikan.
Dalam
spektroskopi optik, energi diserap untuk memindahkan elektron ke tingkat energi yang lebih besar atau energi yang dipancarkan sebagai elektron
bergerak dari tingkat yang lebih besar energinya ke kurang
dalam bentuk foton. Panjang
gelombang dari energi radiasi yang dipancarkan secara langsung berkaitan dengan
transisi elektronik yang telah terjadi. Karena setiap elemen struktur
elektronik adalah unik, panjang gelombang cahaya yang dipancarkan adalah
properti unik dari setiap elemen individu.
Sebagai konfigurasi orbit dari atom besar mungkin rumit, ada banyak
transisi elektronik yang dapat terjadi, setiap transisi mengakibatkan emisi
panjang gelombang karakteristik cahaya.
Dalam emisi atom,
sampel dikondisikan pada energi tinggi, lingkungan termal untuk menghasilkan
atom dalam keadaan tereksitasi, yang mampu memancarkan cahaya. Sumber energi
dapat menjadi busur listrik, api, atau lebih baru-baru ini, plasma. Spektrum
emisi adalah elemen terpapar seperti sumber energi terdiri dari kumpulan
panjang gelombang emisi yang diijinkan, biasanya disebut garis emisi, karena
sifat diskrit panjang gelombang yang dipancarkan. Spektrum emisi ini dapat
digunakan sebagai karakteristik yang unik untuk identifikasi kualitatif elemen.
Atom emisi yang menggunakan busur listrik telah banyak digunakan dalam teknik
analisis. Emisi kualitatif juga dapat digunakan untuk menentukan berapa banyak
elemen ada dalam sampel. Untuk kuantitatif
"analisis", intensitas cahaya yang dipancarkan pada panjang
gelombang dari elemen harus ditentukan dan diukur. Intensitas
emisi pada panjang gelombang ini akan bertambah besar sebagai jumlah atom pada
analit yang meningkat.. Teknik flame photometry
adalah aplikasi dari emisi atom untuk analisis kuantitatif.
Metode Eksitasi
Nyala, busur api arus
bolak-balik (AC arc), busur api arus searah (DC arc) dan bunga api arus
bolak-balik (AC spark) merupakan metode-metode lazim untuk eksitasi. Masing-masing
metode meliuti pemasukan sampel ke dalam sumber dalam bentuk teruapkan dan
eksitasi elektron ke tingkat energy lebih tinggi. Eksitasi nyala sebaiknya
didiskusikan pada fotometri nyala.
Pada DC arc, dengan tegangan 50-300 volt
dihasilkan temperature 4000-80000K. Emisinya adalah akibat atom
netral. Arus yang digunakan berkisar antara 1-300 ampere. Busur api DC timbul di antra elektroda
karbon, grafit, elektroda kadangkala dapat diamati kerlap-kerlip busur api
tersebut antara elektroda. Penguapan selektif dapat saja terjadi. Busur api adalah sumber
sensitif,
terutama untuk deteksi konsentrasi rendah. Kepekaan busur api DC dapat dinaikan
dengan suatu alat pendukung. Busur api AC menggunakan beda potensial 1000 bolt
atau lebih. Elektroda api diberi jarak antara 0,5-3 mm. Untuk mendapatkan hasil
reprodusibel, jarak pemisahan antara dua elektroda, tegangan dan arus harus
benar-benar dikendalikan. Busur api AC lebih stabil dibandingkan busur api dc lebih besar daripada busur api ac, menghasilkan energy eksitasi lebih
tinggi. Transfer tegangan tinggi 10-50 kV antara dua elektroda menghasillkan
api. Bunga api lebih baik daripada busur api bila yang dikehendaki adalah
presisi yang tinggi. Transfer tegangan tinggi 10-50 kV antara dua elektroda
menghasilkan api. Bunga api lebih baik daripada busur api bila yang dikehendaki
adalah presisi yang tinggi. Sedangkan
busur api lebih baik bila dikehendaki kepekaan yang tinggi. Bunga api
mengeksitasikan jumlah spektrum ion. Bersifat reprodisibel, jarak pemisahan
antara dua elektroda menghasilkan api. Bunga api mengeksitasikan jumlah spectrum ion. Bersifat
reprodisibel, stabil dan dengan sampel berjumlah sedikit. Larutan
berkonsentrasi tinggi dapat digunakan tetapi efek pemanasannya berkurang. Ia
berguna untuk analisis dengan titik leleh rendah. Pita sianogen tidak
mengganggu pengukuran. Kelemahannya metode tersebut ialah dapat memberikan
indikasi yang tidak representative dari suatu konsentrasi zat.
Analisis
Kualitatif dan Kuantitatif dengan Spektroskopi Emisi
Unsur yang terdapat dalam suatu sampel dapat
ditentukan dengan membandingkan spectrum sampel dalam suatu sampel dapat
ditentukan dengan membandingkan spectrum sampel dengan spectrum zat murni atau
degnan mengukur panjang gelombang garis dan memperhatikan unsur elemen yang
bersesuaian dalam tabel. Jika tiga atau lebih garis-garis suatu unsure yang
bersesuaian dalam tabel. Jika tiga atau lebih garis-garis suatu unsure
teridentifikasi, maka ini sudah cukup untuk suatu identifikasi. Garis-garis RU
(rares ultimates) dan RU powder adalah garis dari masing-masing
unsur yang hilang terakhir kali apabila konsentrasi unsur-unsur berkurang
secara bertahap. Ini adalah garis-garis yang persisten. Garis-garis ini berguna
untuk mendeteksi konsentrasi yang rendah. Bubuk dari 50 unsur-unsur menunjukan
RU (rares ultimates) sehingga disebut
juga RU powder. Garis ini dapat digunakan sebagai penolong tambahan
untuk mengidentifikasi unsur-unsur.
Dalam analisis kuantitatif, umumnya
metode standar dalam digunakan. Dengan metode ini kondisi seperti waktu
penyinaran tidaklah perlu terlalu
dikendalikan. Pada cara stnadar dalam, intensitas sampel diukur dan
dibandingkan dengan garis standar dalam. Ini dapt berupa salah satu garis yang
sama, yang bersal dari berbaagi zat yang sengaja ditambahkan dengan
perbnadingan konsentrasi teentu ke dalam sampel . Perbandingan intensitas garis
tersebut terhadap intensitas garis dari standar dalam tidak dipengaruhi oleh
perubahan kondisi analisis. Intensitas kedua garis akan berubh dengan
perbandingan yangsama bila terjadi kondisi. Namun kadangkala perubahannya tidak
sebanding, pada keadaan ini, maka garis-garis tersebut dikenal sebagai pasangan
fiksasi sedangkan bila perubahannya sebanding disebut pasangan homolog. Cara
yang sangat berguna utnuk memandingkan intensitas garis sampel dari standar
dalam adalah dengan mengukur kerapatan kedua garis pada film atau lempeng
degnan mempergunakan densitometer. Untuk perhitungan, dibuat suatu kurva antara
perbandingan kerapatan-kerapatannya dan log konsentrasi.
Terdapat dua metode
penyinaran sampel, yakni metode sector log dan sector step. Kedua sector ini
diletakkan sebelum slit (celah)
selama penyinaran. Garis yang dihasilkan melalui sector yang berbeda
menghasilkan panjang yang berbeda pula. Yang lebih kuat akan lebih panjan,
sedangkan yang lemah akan lebih pendek karena pencahayaan yang lebih sedikit.
Jika C konsentrasi; D kerapatan; P intensitas
garis tersebut; keudian h tinggi garis bayingan mak karena tinggi garis
sebanding degan intensitas yang diketahui, kita akan mendapatkan log C
sebanding log P dan log h sebanding log P, berarti log h sebanding log C. Biasanya kita
mengalurkan grafik antara perbedaan tinggi standar dalam sampel yang ada terhadap log konsentrasi di mana
akan menghasilkan garis lurus.
Metode
Emisi Nyala
Salah satu langkah
dalam prosedur emisi nyala atau fotometri nyala melibatkan penyemprotan sampel
ke nyala. Radiasi dari sumber akan diuraikan untuk mendapatkan daerah spectrum
yang diinginkan. Intensitas dari radiasi spektrum tersebut diukur. Dengan
system penyemprotan diharapkan distribusi yagn seragam dari sampel masuk ke
nyala sehingga masalah-masalah yang berhubungan degan busur api dan bunga api
dapat dihindarkan.
Fotometer nyala
tersusun dari pengatur tekanan, pengukur aliran untuk gas bakar, atomizer,
pembakaran, sistem optic dari detector fotosensitif dan pencatat.
1.
Pengaturan tekanana dan pengukur aliran
gas yang diinginkan. Diperlukan tekanan bahan bakar sbersar 10 pon dan 25 pon
untuk oksigen. Diafragma ganda dan jarum penunjuk diinginkan untuk mengawasi
aliran gas, pengukur putaran (rotatometer diatur dengan kecepatan aliran gas
2-10 ft/jam).
2.
Atomiser diguanakan untuk memasukan
cairan sampel ke nyala dengan kecepatan tetap. Atomiser diklasifikasikan
menjadi 2, yaitu yang menyemprotkan sampel ke tempat pengkondensasi untuk
menghilangkan partikel-partikel yang besar dan tipe yang lainnya adalah yang
menyemprotkan sampel langsung ke nyala. Yang pertama memerlukan + 4-25
ml sampel per menit di mana 5 % yang sampel ke nyala. Pada metode yang kedua
diguankan bubuk kental .
3.
Pelarut gliserin dapat digunakan.
Pembakaran haruslah menghasilkan nyala yang baik. Pembakaran meker baik
digunakan untuk suhu rendah. Suatu kisi logam pada bagian mulut pembakar
berguna menghindarkan samburan api ke dalam. Suatu kombinasi pembakar dan
penghisap mempertemukan sampel secara langsung dengan nyala.
4.
Sistem
optik. Berfungsi
untuk mengumpulkan dan membuat cahaya monok romatis serta memfokuskan detector
dengan mengatur cermin cekung dari nyala. Filter absorbs ataupun filter
interferensi memisahkan radiasi tertentu, tetapi pemisahan yang lebih baik
dapat diperoleh dengan monokromatis. Celah yang baik diperlukan mempersempit
cahaya.
5.
Detektor fotosensitif seperti sel
lapisan barrier kurang baik,sebab responnya tidak dapat dilipatgandakan.
Fotometer filter nyala baik sebagai detector tetapi suhunya harus diawasi.
Fotometer filter nyala baik sebagai detector tetapi suhunya harus diawasi.
Fotometer nyala di mana lebar pita dari energy radiasi yang sampai ke detector
kecil menggunakan fototube dan amplifier.
Prinsip
Dasar Fotometri
Nyala
Secara umum nyala
mengubah padatan atau cairan ke bentuk uap dan memecahkanny ke bentuk molekul
atu atom-atom yang sederhana. Mereka akhirnya mengeksitasi partikel-partikel tersebut sehingga
menghasilkan emisi cahaya. Pada nyala ini, air atau pelarut diuapkan dan
garam-garam kering tinggal dalam nyala. JIka pemanasan diteruskan pada suhu
yang lebih tinggi, garam-garam tersebut diuapkan dn molekul terdisosiasi
menjadi atom-atom netral dimana akan menunjuakn emisi. Uap atom logam atau
molekul yang mengandung atom-atom yang diinginkan dieksitasi oleh energy termal
dri nyala. Dari tingkat tereksitasi, elektron cenderung untuk kembali ke
keadaan dasar dengan radiasi meisi. Suatu unsure akan memperlihatkan
sifat-sifat spectrum yang khas. Biasanya spectrum garis diperoleh dari atom
sedangkan molekul menghasilkan spectrum pita ataupun pita kontinu. Eksitasi
menyebabkan elektron naik ke tingkat energy yang lebih tinggi. Kembalinya
elektron ke tingkat dasr disertai dengan energy radiasi. Radiasi emisi untuk
tingkat energy E1 dan E2 dari 2 keadaan dinyatakan dengan
persamaan : (hv=(E1-E2). Elektron mungkin kembali tidak
langsung ke keadaaan dasar, tetapi melalui tahap-tahap yang menghasilkan beerapa
spektrumgaris. Seperti digambarkan sebelumnya, diagram tingkat energy berbentuk
sederhana untuk molekul mono atau diatomic seperti Na atau Mg, tetapi lebih rumit utnuk unsure-unsur transsi
dan golongan utama seperti Al. Dalam semua hal garis-garis tersebut disebabkan
transisi elektron antara keadaan dasar. Transisi yang terjadi untuk logam-logam
alkali adalah seperti: Li (671 nm) ; Na (590nm); K (767,5) Ca(423nm) .Transisi
tingkat energy dapat diatut dengan mengawasi temperature nyala. Transisi dari
keadaan energi eksitasi terendah dari
ion atam ke keadaan dasar lebih disukai. Biasanya atom –atom netral mengemisi
gari-garis tertentu, tetapi untuk unsure-unsur golongan ke dua , blok S, garis
daapt juga dihasilkan dari ionisasi atom pada suhu tinggi. Seperti dibicarakan
sebelumnya, spectrum ioin tidaklah sampai dengan atom netral. Biasanya spektrum
atomnya mirip dengan ion-ion yang mempunyai nomer atom berikutnya,
misalnya:spekturm ion AI, mirip dengan unsur Mg. Molekul menghasilkan spektrum
pita sebab mempunyai eksitasi rotasi dalam, vibrasi dan elektron. Ini
menyebabkan distribusi eksitasi, sehingga spektrum pita dihasilkan, bukan
garis.
Nyala dari latar
belakan seringkai harus diperhitungkan. Nyala hydrogen menghasilkan
pergandingan sinyal sampel logam terhadap latar belakang dengan paling baik.
Pengukuran intensitas spektrum garis tergantung pada jumlah garam-garam yang
ada dalam nyala; jumlah disoiasinya; ionisasi; atom-atom tereksitasi;
kesempatan melakukan transisi dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar dan
absorbs diri. Setelah disosiasi, variasi intensitas emisi terhadap temperature
diatur dengan energi eksitasinya .
Ionisasi akan mengurangi konsentrasi dari atom netral yang ada dalam nyal,
sehingga mengurangi intensitas dari emisi. Besarnya energi untuk disoiasi dri
logam ke atom-atom nya adalah mendekati
potensial ionisasi atau energies ionisasi atom.
Faktor-faktor yang
berhubungan dengan variasi intensitas emisi dlam nyala, misalnya disebabkan
oleh pembentukan hidroksida dari dalam nyala, misalnya disebabkan oleh
pembentukan oelh pembentukan hidroksida dari logam-logam alkali.
Osigen-asetilen menyediakan lingkungan yang sesuai untuk terbentuknya atom-atom
bebasdari unsur yang senang membentuk molekul monoksida . Biasanya zat
dilarutkan dalam pelarut hidrokarbon, Intensitas emisi akan bertambah dengan
menggunakan pelarut organic atau campurang pelarut organic-air. Teknik
ekstraksi pelarut dapat dimanfaatkan utnuk tercapainya pemisahan analitik
kemudian fase organiknya dapat langsung disedot kea rah nyala untuk menaikan
intensitas emisi. Pelaksanaan ekstraksi dan fotometri nyala secara serentak memberikan hasil yang baik.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2007, Modul Kuliah Spektroskopi, 4,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta
Khopkar, 1990,
Konsep Dasar Kimia Analitik, 275-283,
UI-Press, Jakarta
Sastrohamidjojo,
Spektroskopi, 23, Liberty, Yogyakarta
Sudjadi, 2007,
Kimia Farmasi Analisis, 298-299,
Pustaka Pelajar, Yogyakarta
http://elchem.kaist.ac.kr/vt/chem-ed/spec/atomic/aes.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_spectrum
http://martensite67.wordpress.com/2010/05/14/atomic-spctroscopy/
http://webpage.pace.edu/dnabirahni/rahnidocs/Atomic%20Emission%20Spectroscopy.ppt
Tidak ada komentar:
Posting Komentar