MAKALAH KIMIA INSTRUMEN
OPERASIONAL INDUCTIVELY COUPLED PLASMA – ATOMIC EMISSION SPECTROPHOTOMETRY (ICP-AES)
NAMA
: ARNIATI LABANNI’ (H31110006) RINA DWINATA (H31110 RISKAL HERMAWAN (H31110 KELOMPOK : 10 (SEPULUH) HARI, TANGGAL PRESENTASI : RABU, RABU, 10 APRIL 2013
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2013
A. PENDAHULUAN
Kimia analitik instrument adalah cabang ilmu yang berhubungan dengan identifikasi atau penentuan komposisi dengan bantuan instrument (alat) khas. Keuntungan analisis berlangsung cepat dengan sedikit pereaksi baik jenis maupun jumlahnya, dan kelemahannya bergabtung pada ketelitian alat. Spektroskopi merupakan salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang spektrum yang dihasilkan oleh sebuah materi. Ilmu ini telah berkembang sejak abad ke-17. Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Berdasarkan materi yang dianalasis, spektroskopi dibedakan menjadi dua yaitu spektroskopi atom untuk analisis atom dan spektroskopi molekul untuk analisis. Sedangkan berdasarkan prinsip kerjanya, spektroskopi dapat dibedakan menjadi 4 jenis yaitu spektroskopi absorbsi, spektroskopi scattering, spektroskopi fluoresensi, dan spektroskopi emisi. Spektroskopi yang akan dibahas pada makalah ini adalah spektroskopi emisi, yaitu spektroskopi yang didasarkan pada energi yang dipancarkan oleh atom untuk berubah dari keadaan terksitasi ke keadaan dasar. Salah satu jenis spektroskopi emisi adalah ICP (Inductively Coupled Plasma) yaitu instrumen yang digunakan untuk menganalisis kadar unsur-unsur logam dari suatu sampel dengan memanfaatkan plasma untuk atomisasi. Plasma itu sendiri adalah suatu elektrik netral, gas terionisasi tinggi yang terdiri dari ion, elektron, dan atom. ICP ada tiga jenis yaitu ICP-AES, ICP-AOS, dan ICP-MS. Adapun yang akan dibahas dalam makalah ini yaitu ICP-AES, yaitu instrumen ICP yang digunakan
untuk menentukan kadar unsur logam dalam suatu sampel dengan memanfaatkan prinsip eksitasi elektron dalam atom, yaitu pemancaran gelombang dari keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Tujuan utama dari ICP adalah untuk mendapatkan unsurunsur yang memancarkan karakteristik cahaya tertentu yang kemudian dapat diukur.
B. PRINSIP KERJA DAN OPERASIONAL ICP-AES
ICP-AES digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif unsure lgam dalam suatu sampel. Sampel diberikan suhu yang sangat tinggi dari plasma argon (hingga 10.000 K) yang memecah sampel menjadi atom-atom, kemudian diionisasi dan dieksitasikan. Ketika elektron yang sudah tereksitasi di dalam ion ini kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, maka akan memancarkan cahaya. Panjang gelombang yang dipancarkan oleh elemen tertentu berfungsi sebagai “sidikjari” untuk
elemen itu. Dengan data panjang gelombang dan jumlah cahaya yang dihasilkan kemudian bisa ditentukan elemen apa dan konsentrasinya. Berikut adalah gambar skema sederhana dari ICP-AES.
Secara sederhana, pada ICP-AES sampel dilewatkan pada plasma sehingga partikel partikel elektron pada atom akan mengalami eksitasi, dan pada saat kembali ke keadaan awal, akan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang diproses oleh monokromator dan merubahnya menjadi satu garis spectrum sehingga melalui detektor bisa diketahui kandungan unsure logam dan kadarnya di dalam sampel. Untuk lebih jelasnya, diuraikan dalam gambar berikut.
Sampel yang berbentuk larutan di dalam tempat sampel dipompakan ke dalam nebulizer oleh pompa peristaltic. Pada nebulizer, digunakan aliran argon untuk merubah larutan menjadi butir-butir cairan atau aerosol. Setelah nebulizer, sampel akan masuk ke spray chamber. Spray chamber berfungsi untuk mentransportasikan aerosol ke plasma. Pada spray ini, aerosol mengalami desolvasi atau volatisasi yaitu proses penghilangan pelarut sehingga didapatkan aerosol kering yang bent uknya telah seragam. Kemudian masuk ke daerah plasma untuk atomisasi. Pada proses atomisasi, digunakan aliran argon sebagai sumber plasma. Selain itu terdapat kumparan magnet yang terus berputar untuk menjaga nyala plasma. Di dekat plasma, terdapat RF Generator, yaitu alat yang menyediakan tegangan (7001500 watt) untuk menyalakan plasma dengan argon sebagai sumber gasnya. Tegangan ini ditransferkan ke plasma melalui load coil , yang mengelilingi puncak dari obor. Dengan plasma, aerosol tadi diuraikan menjadi latom-atom logam, dimana elektron di dalam atom tersebut mengalami eksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Saat elektron mengalami perubahan dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar, maka akan terpancar cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Panjang gelombang ini merupakan “sidik jari” atau khas bagi setiap unsure logam. Cahaya ini ditangkap oleh monokromator dan akan diubah menjadi satu garis cahaya. Kemudian oleh detektor akan diproses dan ditampilkan hasilnya pada display.
C. PERBANDINGAN ANTARA ICP-AES DENGAN AAS.
ICP merupakan salah satu contoh instrument untuk menganalisis atom, yaitu untuk menentukan kadar unsure logam di dalam sampel. Fungsi ini hampir sama
dengan fungsi instrumen AAS. Keduanya juga mengalami atomisasi dan eksitasi elektron. Berikut diberikan beberapa kesamaan AAS dengan ICP-AES. Oerbedaan AAS dengan ICP_AES antara lain adalah: 1. Sama-sama merupakan instrument untuk analisis atom 2. Sama-sama berfungsi untuk menentukan kadar unsure logam dalam sampel 3. Sama-sama mengalami atomisasi dan eksitasi elektron 4. Sama-sama menggunakan nebulzer untuk merubah cairan menjadi aerosol 5. Sama-sama menggunakan data penjang gelombang dari cahaya yang dihasilkan oleh atom Adapun perbedaan AAS dengan ICP-AES adalah: 1. Pada AAS, proses atomisasi dibantu oleh nyala apa dengan pembakar dari campuran bahan bakar dengan oksidan. Sedangkan pada ICP-AES, digunakan plasma untuk atomisasi 2. Pada AAS, yang diukur adalah panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh atom karena energi dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi. Sedangkan ICP – AES seblaiknya, yaitu yang diukur adalah panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh atom karena energi dari keadaan terkesitasi kembali ke keadan dasar. 3. AAS bekerja dengan prinsip absorbansi yaitu penyerapan cahaya oleh sampel. Sedangkan ICP-AES menggunakan prinsip emisi yaitu dihasilkannya energi dari pemancaran cahaya karena elektron yang berpindah dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar.
D. KESIMPULAN
Inductively Coupled Plasma (ICP) merupakan instrumen yang digunakan untuk menganalisis kadar unsur-unsur logam dari suatu sampel dengan menggunakan metode spektorfotometer emisi yang memanfaatkan plasma untuk atomisasi
ICP terdiri dari tempat sampel, pompa peristaltik, nebulizer, chamber, torch, plasma, medan magnet, RF generator, difraksi kisi, dan fotomultiplayer.
ICP bekerja dengan cara memecah sampel menjadi atom-atom yang terionisasi dan tereksitasi oleh plasma yang akan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang sehingga bisa ditentukan elemen-elemennya.
