MAKALAH “
SPEKTROFOTOMETRI EMISI ATOM
Disusun oleh : Kelompok 3 Kelas F.15
ATIRMAWATI
: 15.201.269
YENNI YUL DAEN MA’DIKA
: 15.201.304
MUH.THUNOV RIPAAL
: 15.201.274
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS INDONESIA TIMUR MAKASSAR 2016
”
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kita panjatkan kepada Allah SWT serta shalawat dan salam kami sampaikan hanya bagi tokoh dan teladan kita Nabi Muhammad SAW. Diantara sekian banyak nikmat Allah SWT yang membawa kita dari kegelapan ke dimensi terang yang memberi hikmah dan yang paling bermanfaat bagi seluruh umat manusia, sehingga oleh karenanya kami dapat menyelesaikan tugas analisis instrumental farmasi ini dengan baik dan tepat waktu. Adapun maksud dan tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu tugas yang diberikan oleh guru pada mata kuliah analisis instrumental farmasi. Dalam proses penyusunan tugas ini kami menjumpai hambatan, namun berkat dukungan materil dari berbagai pihak, akhirnya kami dapat menyelesaikan tugas ini dengan cukup baik, oleh karena itu melalui
kesempatan
ini
kami
menyampaikan
terimakasih
dan
penghargaan setinggi-tingginya kepada semua pihak terkait yang telah membantu terselesaikannya tugas ini. Segala sesuatu yang salah datangnya hanya dari manusia dan seluruh hal yang benar datangnya hanya dari agama berkat adanya nikmat iman dari Allah SWT, meski begitu tentu tugas ini masih jauh dari kesempurnaan,
oleh
karena
itu
segala
saran
dan
kritik
yang
membangun dari semua pihak sangat kami harapkan demi perbaikan pada tugas selanjutnya. Harapan kami semoga tugas ini bermanfaat khususnya bagi kami dan bagi pembaca lain pada umumnya.
Makassar, 12 Desember 2016
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL..............................................................
i
KATA PENGANTAR ...........................................................
ii
DAFTAR ISI ........................................................................
iii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................... A. Latar Belakang .........................................................
1
B. Rumusan Masalah ...................................................
2
C.Tujuan Penulisan .....................................................
3
BAB II PEMBAHASAN ...................................................... A. Deskripsi Teoritis ...................................................
4
B. Prinsip Kerja ..........................................................
6
C. Memahami setiap bagian alat dan fungsinya .........
9
D. Analisis Kualitatif dan Kuantitatif dengan Spektroskopi Emisi E. Cara Kerja ............................................................. F. Kelebihan dan Kekurangan AES ...........................
11 13
BAB III PENUTUP .............................................................. A. Kesimpulan ...............................................................
14
B. Saran ........................................................................
15
BAB I PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
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 (E 2 ) ke suatu tingkat energi yang lebih rendah (E 1) dengan pemancaran (emisi) foton dengan energi hv. hv = E 2 – E 1 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).
B. Rumusan Masalah 1. Apa itu spektroskopi emisi atom ? 2. Bagaimana prinsip kerja yang ditimbulkan oleh spektroskopi emisi atom? 3. Memahami bagian dan fungsi dari alat ? 4. Memahami cara kerja dari alat spektroskopi emisi atom ? 5. Memahami penggunaan alat spektroskopi emisi atom
C.
Tujuan Penulisan
1.
Memahami pengertian tentang spektroskopi emisi atom ?
2.
Memahami prinsip kerja yang ditimbulkan oleh spektroskopi
emisi atom? 3.
Mengetahui bagian dan fungsi dari alat ?
4.
Memahami cara kerja dari alat spektroskopi emisi atom ?
5.
Memahami penggunaan alat spektroskopi emisi atom ?
BAB II PEMBAHASAN A. Deskripsi Teoritis 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”, intensit as 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. Elektrodayang 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.
Gambar 1. Skema Percobaan AES
B. Prinsip Kerja Spektroskopi emisi atom merupakan spektroskopi yang didasarkan pada cahaya yang dipancarkan ketika elektron turun dari level energi tinggi ke energi yang lebih rendah. Jika ada energi dari luar yang mengganggu atom, misalnya dari sumber eksitasinya (arc, spark, dan plasma) yang dihasilkan tegangan tinggi atau laser pulsa berdaya tinggi, maka elektron dalam atom akan naik dari ground state ke level energi eksitasi dikarenakan absorbsi dari energi yang mengganggu. Elektron kemudian turun kembali ke level ground state dengan memancarkan cahaya yang disebut sebagai foton. Cahaya yang dipancarkan tersebut memiliki karateristik khusus sesuai dengan atomnya.Salah satunya pada panjang gelombangnya. Prinsip dasar dari analisa Atomic Emission Spectrometer (AES) ini yaitu : Apabila atom suatu unsur ditempatkan dalam suatu sumber energi kalor (sumber pengeksitasi), maka elektron di orbital paling luar atom tersebut yang tadinya dalam keadaan dasar atau ‘ground state’ akan tereksitasi ke tingkat-tingkat energi elektron yang lebih tinggi. Eksitasi adalah proses perpindahan elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyerap sejumlah energi tertentu dari luar. Karena keadaan tereksitasi itu merupakan keadaan yang sangat tidak stabil maka elektron yang tereksitasi itu secepatnya akan kembali ke tingkat energi semula yaitu ke keadaan dasarnya (ground state). Pada waktu atom yang tereksitasi itu kembali ke tingkat energi lebih rendah yang semula, maka kelebihan energi yang dimilikinya sewaktu masih dalam keadaan tereksitasi akan ‘dibuang’ keluar berupa ‘emisi sinar’ dengan panjang gelombang yang karakteristik bagi unsur yang bersangkutan. Sumber Pengeksitasi atom.
Sumber pengeksitasi atom suatu unsur memerlukan suatu sumber energi kalor yang mampu mengeksitasikan elektron di orbital paling luar dari
atom
tersebut
ke
tingkat
energi
atom
yang
lebih
tinggi.
Pada spektrofotometri emisi nyala, sumber pengeksitasinya adalah nyala api gas, tetapi kelemahan dari nyala api ini adalah energi kalor yang dihasilkan nya relatif rendah. Misalnya campuran gas Acetilen dan O2 murni hanya akan menghasilkan suhu sekitar 3000oC. Dengan kombinasi gas ini maka unsur-unsur yang dapat dieksitasikan dengan menghasilkan intensitas sinar emisi yang baik biasanya adalah logamlogam alkali (Na, K, Li, Ca dll). Sedangkan untuk mengeksitasikan atom logam-logam yang lebih berat maka diperlukan nyala api dengan kombinasi gas lain yang dapat memberikan suhu lebih tinggi dan juga memberikan energi kalor yang lebih tinggi. Oleh
karena
itu
telah
diusahakan
adanya
sumber-sumber
pengeksitasi atom yang dapat menghasilkan energi kalor yang lebih tinggi. Ada dua jenis sumber pengeksitasi yang mampu memberikan energi kalor dan suhu yang lebih tinggi, yaitu ‘bunga api listrik’ yang disebut ‘Arc’ atau “Spark” dan “Plasma” yang ditimbulkan secara induksi (Inductively Couple plasma atau ICP). Dengan kedua jenis sumber eksitasi ini maka hampir semua unsur logam dapat dieksitasikan. Yang dimaksud dengan bunga api listrik atau awan muatan listrik (electrical discharge) adalah loncatan muatan listrik antara ujung batang elektroda dan sampel dimana ujung elektroda dan sampel tidak saling bersentuhan dan apabila antara keduanya diberikan tegangan listrik yang tinggi, maka akan terjadi loncatan muatan elektron dan akan menimbulkan tahanan sehingga hal ini akan menimbulkan kalor yang sangat tinggi, Suhu yang dihasilkan oleh muatan listrik tersebut berkisar antara 4000oC sampai dengan 7000oC. Jadi jauh lebih tinggi dari pada yang dihasilkan oleh nyala api gas acetilen dan O2.
C. Alat dan Gambar
Gambar 2. Alat spektro emisi atom
Bagian alat dan fungsinya 1. Spark Stand Spark stand, adalah bagian dimana Sampel dan elektroda yang biasanya terbuat dari logam wolfram dialiri arus yang dibangkitkan oleh suatu unit pembangkit tegangan tinggi (High Voltage Discharge) sehingga akan timbul spark atau Arc. Proses spark ini akan menyebabkan molekul-molekul dalam sample akan teratomisasi dan kemudian tereksitasi. Banyak sumber energi yang dapat digunakan untuk membangkitkan spark atau Ark. Seperti plasma yang ditimbulkan oleh RF Generator, dalam hal ini yang terpenting adalah Sumber dari pembangkit tersebut mampu mengeksitasikan atomatom yang ada dalam sample.
Proses
spark
akan
menyebabkan
atom-atom
dalam
sampel
tereksitasi dan memancarkan sinar polikromatik. Sinar polikromatik ini selanjutnya dilewatkan melalui lensa kondenser kemudian masuk melalui celah masuk (Entrance slit), selanjutnya akan mengenai suatu kisi difraksi yang kemudian mendispersikannya menjadi sinarsinar monokromatik. Sinar-sinar monokromatik ini lalu dilewatkan melalui suatu celah keluar (exit slit) dan selanjutnya akan ditangkap oleh photomultiplier tube (PMT) yang bertindak sebagai detektor dan merubahnya menjadi photocurrent. 2. Concave Diffraction Grating Concave
Diffraction
mendispersikan
Grating
spectrum
adalah
sebuah
polikromatis
menjadi
alat
untuk
spectrum
monokromatis. Alat ini adalah sebuah lempengan cekung yang pada permukaannya diberikan alur-alur (grooves) yang sejajar dan biasanya sekitar 1200 – 3000 groove per mm. 3. Exit Slit (Celah keluar) Setelah sinar polikromatis didispersikan menjadi sinar monokromatis oleh oleh grating, kemudian keluar melalui suaqtu celah yang disebut Exit slit atau secondary opic. 4. Detektor Ada tiga macam detector yang berbeda dalam rentang panjang gelombangnya,
kecepatan
respon,
sensitivitas
dll.Detektor
dimaksudkan untuk merubah energi yang dipancarkan menjadi sebuah sinyal listrik yang kemudian diproses oleh sebuah amplifier sehingga dapat dapat di interpretasikan lebih lanjut. Ketiga detector tersebut adalah : a. Photocell
Fungsinya adalah mengubah energi sinar menjadi arus listrik yang sebanding dengan Intensitasnya. Daerah kerja detector ini pada daerah sinar tampak (380 – 780 nm) .Bentuknya dalah sebuah keeping logam yang dilapisi dengan bahan Selenium yang sensitive terhadap sinar. Sinar yang mengenai lapisan ini menyebabkan elektron terlepas dan akan terjadi perbedaan muatan yang dapat diukur besarnya dengan microammeter, detektor ini kurang sensitive dan responnya rendah. b.Phototube Kontruksi detektor ini adalah sebuah tabung vakum yang terbuat dari kuarsa, bagian dalamnya berisi katoda (Photocathode) logam berbentuk ½ silinder dengan permukaanya dilapisi oksida logam yang mudah melepaskan electron bila dikenai sinar, kemudian sebagai anoda adalah sebuah kawat berlubang (wire mesh). Antara Katoda dan Anoda dipasang selisih tegangan dan apabila sebuah sinar datang masuk melalui jendela kuarsa dan jatuh ke permukaan Katoda, energi sinar ini akan diserap oleh lapisan oksida logam dan elektron yang ada dilapisan ini akan terlempar dan berkumpul pada Anoda, sehingga dalam tabung foton akan timbul arus. Detector ini mampu membaca sinar tampak dan sinar ultra violet dengan panjang gelombang dari 190 – 650 nm dan dari 600 – 1000 nm. Jadi untuk menguji daerah dengan panjang gelombang dari 190 sampai 1000 nm diperlukan lebih dari satu detec c. Photomultipliers PMT atau Tabung Penggandaan Foton terdiri dari tabung kaca hampa udara yang sebagian dindingnya terbuat dari kuarsa, bagian dalam terdiri dari Katoda yang permukaannya
dilapisi suatu bahan yang akan mengeluarkan electron bila dikenai sinar. Selanjutnya sejumlah elektroda yaitu Dynode yang diberi tegangan listrik dan yang dapat mengeluarkan elektron bila permukaannya dikenai berkas elektron yang dipercepat, rangkaian listrik yang meliputi katoda, sumber arus 900 Volt dan pembagi tegangan untuk 9 dynode (masing-masing 90 Volt), tahanan, penguat arus (amplifier) dan pencatat (recorder). Apabila berkas sinar dengan intesitas P (dari sumber cahaya spark) jatuh pada permukaan katoda maka lapisan yang melapisi katoda akan melepaskan electron. Berkas electron ini akan bergerak dengan percepatan kepermukaan dinoda 1 yang mempunyai tegangan 90 Volt lebih positif dari katoda. Tiap electron
yang
jatuh
pada
permukaan
dynode
1
akan
menyebabkan dikeluarkannya lebih dari satu electron dari permukaan dynode 1 itu. Elektron dari dynode 1 akan bergerak dengan percepatan kepermukaan dynode 2 yang juga 90 Volt lebih positif dari dynode 1, tiap electron yang jatuh kepermukaan dynode 2 akan melepaskan lebih dari satu electron. Elektron dari permukaan dynode 2 akan menuju kepermukaan dynode 3 yang juga 90 Volt lebih positif, dan seterusnya. Setelah proses tersebut berlangsung 9 kali (pada 9 dynode) maka untuk setiap fotton,sinar
yang
jatuh
pada
permukaan
katoda
akan
dibebaskan 106 – 107 elektron yang akan terkumpul pada Anoda. Arus listrik yang telah mengalami pengutan (didalam tabung, karena adanya dynode) disalurkan melalui rangkaian untuk diperkuat lebih lanjut.
C. Analisis Kualitatif dan Kuantitatif dengan Spektroskopi Emisi Untuk analisa kualitatif , garis-garis emisi yang khas bagi suatu unsur logam akan tergambar pada film foto sebagaigaris-garis hitam, letak suatu garis hitam tersebut pada film foto menentukan nilai panjang gelombang yang khas bagi unsur logam bersangkutan. Suatu unsur logam tertentu dapat menghasilkan banyak sekali garis hitam pada film foto, dengan intensitas yang berbeda. Untuk mengidentifikasi unsur logam secara kualitatif dengan cara ini maka dibuat spectrum emisi cuplikan yang mengandung logam X pada film foto, sehingga pada film tersebut timbul garis-garis hitam dengan panjang gelombang yang khas bagi logam X tersebut, kemudian spectrum logam X tersebut dibandingkan dengan spectrum standar (juga dalam film foto) yang mengandung garis-garis hitam yang khas untuk berbagai unsur logam yang telah diketahui jenisnya dan biasanya disebut “Master Spectrum” . Untuk analisa Kuantitatif , dahulu banyak dilakukan dengan menggunakan alat spektrograf emisi yang detektornya film foto. Dibuat beberapa cuplikan standar unsur X dengan konsentrasi yang sudah diketahui, kemudian tiap cuplikan standar itu di dieksitasi dalam “Spark” sehingga diperoleh spectrum emisi X tersebut pada film foto. Dari berbagai garis spectrum yang dihasilkan pada film foto tersebut, kemudian dipilih salah satu garis yang intensitasnya kuat dan dengan menggunakan alat “Densitometer” diukur derajat kehitaman dari garis yang dipilih itu pada berbagai berbagai konsentrasi X. Semakin tinggi konsentrasi X maka semakin hitam garisnya (dan sebaliknya). Sehingga dapat disimpulkan“Tingkat kehitaman garis spectrum emisi pada film foto itu berbanding lurus dengan Intensitas (I) garis emisi itu” . Densitometer memberikan langsung nilai Intensitas untuk berbagai konsentrasi. Sehingga dapat dibuat kurva hubungan antara Intensitas dan Konsentrasi pada suatu panjang gelombang yang diukur. AES adalah suatu alat yang dapat digunakan untuk analisa logam secara kualitatip maupun kuantitatip yang didasarkan pada
pemancaran atau emisi sinar dengan panjang gelombang yang karakteristik untuk unsur yang dianalisa AAS merupakan salah satu teknik spektrofotometri atom yang menggunakan prinsip penyerapan radiasi cahaya pada L tertentu oleh atom-atom bebas logam yang akan dianalisis.
Metode yang digunakan dalam spektro emisi atom adalah : 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 tekanan 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 monokromatis 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.
D.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.
E. Cara Kerja Alat Sampel dapat berupa zat padat, cair, ataupun gas.Sebelumnya, sampel harus dikonversi menjadi atom bebas biasanya melalui sumber eksitasi suhu tinggi.Sampel cair dikonversi dalam bentuk nebulasi
dan
mengalir.Sampel
dibawa padat
ke
sumber
dapat
eksitasi
dikonversi
oleh
melalui
gas
yang
ablasi
laser
sehingga dapat dirubah dari sampel solid menjadi aliran gas.Zat padat juga dapat langsung menguap oleh percikan antara elektroda. Salah satu energi yang bisa digunakan untuk mengeksitasi atom adalah dengan menembakkan laser pulsa berdaya tinggi (energi ~20 mJ) ke permukaan material. Berikut ini skematik spektroskopi emisi atom menggunakan laser daya tinggi: Jika sebuah laser pulsa (CO2 laser) ditembakkan ke permukaan sebuah material, maka permukaan material akan terablasi dan atom serta molekul keluar dengan menghasilkan sebuah cahaya plasma yang mempunyai temperatur tinggi sebesar 10000 K. Karena temperatur yang tinggi, atom yang ada di dalam plasma tersebut tereksitasi. Dengan menggunakan fiber optik (digunakan untuk mengirimkan cahaya ke spektrometer) dan spektrometer (digunakan untuk mendispersi cahaya seperti cara kerja prisma) akan dperoleh spektrum hubungan panjang gelombang dan intensitas. Panjang gelombang ini merupakan atom-atom yang teridentifikasi dari material yang ditembak.Dengan menggunakan teknik ini, mampu mengetahui atom yang terkandung dalam material dalam waktu yang sangat cepat yaitu kurang dari 1 menit. Dengan karakteristik khusus yang dimiliki oleh atom, yaitu setiap atom mempunyai panjang gelombang yang berbeda satu sama lain, maka
kita dapat mengetahui kandungan semua atom dalam semua material baik gas, padat, serbuk, dan cair.
F. Kelebihan dan Kekurangan AES Kelebihan
AES:
1 Dapat menangani berbagai pelarut, baik organik dan anorganik di alam. 2 Dapat disesuaikan untuk menangani padatan, lumpur, cair, atau gas. 3 Dapat mendeteksi unsur non-logam (misalnya: P, S, halogen) 4 Murah dalam pembelian dan pemeliharaan 5 Mudah dioperasikan
Kekurangan
AES:
1. Tidak dapat mengidentifikasi keadaan oksidasi unsur/ senyawa dalam matriks aslinya 2. .Energi kalor yang dihasilkan nya relatif rendah sehingga perlu adanya kombinasi gas.
Perbedaan AAS, AES dan AFS dapat dilihat pada gambar disamping. Pada AAS dan AFS memilikisebuah sumber lampu, yaitu HCL(Hollow Cathode Lamp), sedangkanpada AES tidak memiliki light source.Pada AAS, HCL terpasang tegak lurusterhadap flame dan sejajar denganarah spectrograph. Pada AFS, lightsource dan spectrograph membentuksudut 90O Pada AES tidak memilikisumber cahaya karena seluruh sampelakan langsung dibakar oleh flame atauinductive coupled plasma. Sampelyang terbakar tersebut akanmengemisikan cahaya yang akandiabsorb di spectrograp.
Perbedaan spectrum antara AAS danAES dapat dilihat pada spectrum disamping. Pada AAS, spectrum dariatom yang akan diuji
akan diabsorbsehingga akan timbul warna hitam.Sedangkan pada AES, prosespemanasan oleh flame/ plasma akan mengemisikan warna spectrum dari atom yang diuji
BAB III PENUTUP A. kesimpulan 1.Teknik spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari interaksi radiasi
dengan
materi
pada
panjang
gelombang
tertentu.
Sedangkan spektrofotometri adalah pengukuran kuantitatif dari intensitas radiasi elektromagnetik pada satu atau lebih panjang gelombang dengan suatu transduser (detektor). 2 Pada spektrofotometri emisi nyala, sumber pengeksitasinya adalah nyala api gas, tetapi kelemahan dari nyala api ini adalah energi kalor yang dihasilkan nya relatif rendah.
3. Bagian-bagian alat spektroskopi emisi atom meliputi: Spark Stand, Concave Diffraction Grating, Exit Slit (Celah keluar), Detektor B. saran Dalam penggunaan spektro emisi atom ada beberapa cara penggunaan yang harus di pahami betul oleh prakrikan. Adapun prinsip kerja dari alat ini harus juga di pahami, karena kunci dari dasar sebelum memulai menggunakan alat ini adalah mengetahui prinsip kerjanya.
DAFTAR PUSTAKA Bassett. J., R.C. Denney, G. H. Jeffery dan J. Mendham. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik . Jakarta :EGC. Day, R.A dan Underwood, A.L. 1989. Analisa Kimia Kuantitatif . Jakarta :Erlangga. Mulja, M. dan Suharman. 1995. Analisis Instrumen. Surabaya :Airlangga University Press. Gandjar, Ibnu G., Rohman, Abdul. 2012. ANALISIS OBAT SECARA SPEKTROFOTOMETRI DAN KROMATOGRAFI . Yogyakarta :Pustaka Pelajar. Khopkar. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik . 275-283.Jakarta :UIPress Sastrohamidjojo. Spektroskop. Yogyakarta :Liberty.
Sudjadi. Pelajar.
2007. Kimia
Farmasi
Analisis.Yogyakarta
:Pustaka
Sumar Hendayana, dkk. 1994. Kimia Analitik Instrumen (edisi kesatu). Semarang: IKIP Semarang Press 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.pp
