ANALISIS INSTRUMEN IATOMIC ABSORPTION SPECTROSCOPY(AAS)Arie BS

OVERVIEWAtomic Absorption Spectroscopy (AAS) adalah suatu tehnik analisis untuk menetapkan konsentrasi suatu unsur (logam) dalam suatu sampel.AAS pertama kali dikembangkan oleh Sir Alan Walsh pada tahun 1950

OVERVIEWProses dalam AAS melibatkan 2 langkah, yaitu:

1. Atomisasi sampel

2. Absorpsi radiasi dari sumber sinar oleh atom bebas.Sampel, biasanya berupa cairan atau padatan, terlebih dahulu diubah menjadi atom lebih dulu, oleh perangkat atomisasi (berupa nyala atau tungku grafit).Selama proses absorpsi sinar UV-Vis, atom bebas akan mengalami transisi elektronik dari ground state ke exited stated.Banyaknya atom yang mengalami transisi elektronik bergantung pada temperatur, dirumuskan dalam Persamaan Boltzmann:

OVERVIEWAtom (logam) yang bisa dianalisis menggunakan AAS

OVERVIEWSpecificSensitivityLow Cost AnalysisLow Capital Cost (?) Can Analyze Many Samples in Short Time for Screening of a Single Analyte Metal.Keuntungan AAS:Single Element at a Time.Requires more Set-up time between Elements.Not the preferred method for screening samples for numerous elemental content

Kerugian AAS:

ABSORPSI VS EMISIPengukuran spektroskopik secara umum dibedakan dalam 2 golongan: absorpsi dan emisiTransisi elektronik terjadi bila suatu elektron berpindah dari tingkat energi satu ke tingkat energi yang lain.ABSORPSIJika elektron menyerap (mengabsorpsi) foton sehingga elektron berpindah dari orbital dengan tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi.EMISIJika elektron berpindah dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah sehingga foton dipancarkan sebanding dengan perbedaan tingkat energi tsb.

EMISIABSORPSIABSORPSI VS EMISI

SPEKTRA EMISI ATOMIK

Atomic spectra: single external electronSPEKTRA EMISI ATOMIK

Single-Beam Atomic Absorption SpectrometerDouble-Beam Atomic Absorption SpectrometerINSTRUMENTASIAAS terdiri dari 5 komponen utama. Komponen-komponen ini dikontrol oleh piranti lunak komputer.

INSTRUMENTASIHollow Cathode LampElectrodeless Discharege Lamp

INSTRUMENTASIProses emisi pada Hollow Cathode Lamp

INSTRUMENTASITungsten AnodeAnalyte Hollow CathodeNe or ArGlass shield

INSTRUMENTASI

AtomizationFlameElectrothermalGraphite furnaceHydrideAs, Sb, Sn, Se, Bi, and PbCold-vaporHg (ambient temperature vapor pressure)

INSTRUMENTASI

INSTRUMENTASI

Nebulization -Conversion of the liquid sample to a fine spray.Desolvation -Solid atoms are mixed with the gaseous fuel.Volatilization -Solid atoms are converted to a vapor in the flame.There are three types of particles that exist in the flame:1)Atoms2)Ions3)MoleculesFLAME ATOMIZATION

FLAME ATOMIZATION

SAMPLE AEROSOLNebulizerFLAME ATOMIZATION

FLAME ATOMIZATION

FLAME ATOMIZATIONFuel / OxidantTemperatureH-CC-Hacetylene / air2100 C 2400 C (most common)acetylene / N2O2600 C 2800 Cacetylene / O23050 C 3150 CPemilihan jenis nyala bergantung pada temperatut penguapan atom yang dianalisis.Pengaruh ketinggian burner terhadap absorbansi

Graphite Furnace Sampel cair dialirkan pada tabung silindris grafit yang dilapisi bahan yang mencegah sampel terserap pada tabung.StepTemperatureTime Drying50 - 150C~ 60 sAshing150 - 600C~ 60 sAtomization2000 - 3000C~ 5 sELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)

Hydride Generation AAS (HGAAS)ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)

Flame lebih sederhana Furnace lebih sensitif Furnace memiliki lebih banyak interferensiFurnace lebih sedikit membutuhkan sampelPerangkat Furnace lebih mahalPERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AAS

PERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AASAccuracy:Relative error of flame AA is ~12%Can be lowered with special precautionsElectrothermal atomization has 510 times higher error than flame AALimit deteksi (ng/mL)

ElementAAS FlameAAS ElectrothermalAl300.005As1000.02Ca10.02Cd10.0001Cr30.01Cu20.002Fe50.005Hg5000.1Mg0.10.00002Mn20.0002Mo300.005Na20.0002Ni50.02Pb100.002Sn200.1V200.1Zn20.00005

INSTRUMENTASI

INSTRUMENTASIDengan mengubah sudut grating akan menghasilkan fokus pada panjang gelombang yang berbeda.

INSTRUMENTASIPemilihan panjang gelombang bergantung pada:Unsur yang dianalisisSensitivitasLimit deteksi

INSTRUMENTASI

INSTRUMENTASI

APLIKASIPreparasi SampelTimbang 2,5 g sampel, masukkan ke dalam gelas beker. Tambahkan 25 mL HNO3 pekat, tutup dengan gelas arloji, didihkan selama 30 45 menit untuk mengoksidasi senyawa organik. Dinginkan larutan secara perlahan, tambahkan 10 mL HClO4 70%. Didihkan kembali hingga larutan menjadi jernih.Timbang 2,5 g sampel, masukkan ke dalam porselin. Panaskan dalam oven hingga suhu 550oC selama 4 jam. Dinginkan, tambahkan 10 mL HCl 3 N. Tutup dengan gelas arloji, didihkan selama 10 menit. Dinginkan, saring dan masukkan ke dalam labu takar 100 mL, encerkan hingga batas dengan air bebas ion.CARA BASAHCARA KERING

APLIKASIMetode Seri Standar (Standar eksternal)Ukur absorbansi dari seri larutan standar yang telah diketahui konsentrasinya.Buat kurva hubungan antara absorbansi versus konsentrasi (Kurva Kalibrasi).Dengan metode analisis regresi linier, turunkan persamaan regresi linier, y = mx + cHasil plotting ke persamaan regresi:Konsentrasi Cr = 3,45 ppm

APLIKASIMetode Adisi StandarSiapka dua buah larutan sampel yang identik.Tambahkan sejumlah volume tertentu larutan standar pada salah satu larutan sampel.Ukur absorbansi masing-masing larutan.Hitung konsentrasi analit dengan persamaan berikut.

APLIKASIKegunaan AAS:1. Analisis Klinik2. Analisis Lingkungan3. Farmasi4. Industri5. PertambanganAnalisis logam dalam cairan biologis (darah, urine)Monitoring lingkungan, memantau berbagai undur di sungai, perairan laut, air minum, udara, minyak, dan minuman (anggur/wine, bir, jus buah)Dalam proses industri sering digunakan katalis (biasanya logam), yang seringkali terikut dalam produk akhir. Dengan AAS, unsur tsb dapat ditetapkan.Melakukan pengecekan apakah bahan baku mengandung logam berat yang bersifat toksik.Menetapkan kandungan logam dalam batuan.

INTERFERENSI DALAM AASAda 2 jenis interferensi yang terjadi dalam AAS:A)Spectral Interferences B)Chemical Interferences Sources of Spectral InterferenceA.Spectral Interferences garis emisi dari spesies lain overlap/sangat dekat dengan garis absorpsi analit, sehingga pemisahan dengan monokromator sulit dilakukan. 1.Overlapping AA or AE lines Jenis interferensi ini jarang terjadi.Selisih antar garis spektra harus < 0.01 nm untuk bisa menimbulkan interferensi ini.Dapat diatasi dengan metode adisi standar.2.Background interference Background interference menghsilkan peningkatan sinyal output.Disebabkan oleh scattering sumber sinar atau adanya absorpsi molekular.Background correction digunakan untuk mengeliminasi interferensi jenis ini.

1.Pembentukan senyawa dengan volatilitas rendahB.Chemical interferences Anion yg terdapat dalam flame atau furnace dapat mebentuk senyawa dengan volatilitas rendah dengan kation analit.metode yg biasa digunakan untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menambahkan release agents atau protective agents pada matriks sampel.Release Agent -bereaksi dengan zat yang menyebabkan interferensi dalam matriks sampel.Protective Agent -bereaksi dengan analit tetapi menghasilkan senyawa volatil.INTERFERENSI DALAM AASHasil dari berbagai proses yang terjadi selama atomisasi result from various processes occurring during atomization yang mengubah karakteristik absorpsi analit.

2.Kesetimbangan dissosiasimelibatkan pembentukan dan dissosiasi senyawa oksida logam dasi sampel. Contoh:MO M + OM(OH)2 M + 2OHPergeseran kesetimbangan ke arah oksida logam akan menghasilkan penurunan absorpsi radiasi oleh analit logam.Proses ini sangat tergantung pada kondisi nyala (bahan bakar, temperatur nyala)INTERFERENSI DALAM AASB.Chemical interferences

3.IonisasiC.Chemical interferencesPembentukan ion logam (kation) dalam nyala.Ionisasi logam akan menyebabkan peningkatan temperatur.dapat diminimalkan dengan penambahan ionization suppressant pada matriks sampel yg akan menghasilkan konsentrasi elektron tinggi dalam nyala yg dapat menekan pembentukan ion logam.INTERFERENSI DALAM AAS

Glow Discharge- low pressure Ar, electrodes (250-1000v) Argon ionizationelectric field accelerates ions into cathode surface containing sample.sputteringHydride -