Absorpsi radiasi dari sumber sinar oleh atom bebas by yrdB8k

VIEWS: 255 PAGES: 39

									ANALISIS INSTRUMEN I
ATOMIC ABSORPTION SPECTROSCOPY
            (AAS)




                            Arie BS
AAS dan AES                               Analisis Instrumen I

                         OVERVIEW

 Atomic 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



                            ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                         Analisis Instrumen I

                            OVERVIEW
   Proses 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:




                              ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                       Analisis Instrumen I

                           OVERVIEW

     Atom (logam) yang bisa dianalisis menggunakan AAS




                             ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                         Analisis Instrumen I

                            OVERVIEW
   Keuntungan AAS:
     •   Specific
     •   Sensitivity
     •   Low Cost Analysis
     •   Low Capital Cost (?)
     •   Can Analyze Many Samples in Short Time for Screening
         of a Single Analyte Metal.

   Kerugian AAS:
     • Single Element at a Time.
     • Requires more Set-up time between Elements.
     • Not the preferred method for screening samples for
       numerous elemental content




                               ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                             Analisis Instrumen I

                            ABSORPSI VS EMISI
 Pengukuran spektroskopik secara umum dibedakan dalam 2 golongan:
 absorpsi dan emisi

 Transisi elektronik terjadi bila suatu elektron
 berpindah dari tingkat energi satu ke tingkat energi
 yang lain.

 ABSORPSI
   Jika elektron menyerap (mengabsorpsi) foton
   sehingga elektron berpindah dari orbital dengan
   tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi.
 EMISI
   Jika elektron berpindah dari tingkat energi tinggi
   ke tingkat energi rendah sehingga foton
   dipancarkan sebanding dengan perbedaan
   tingkat energi tsb.
                                    ~ Arie BS ~
AAS dan AES                         Analisis Instrumen I

                ABSORPSI VS EMISI



     ABSORPSI




       EMISI




                     ~ Arie BS ~
AAS dan AES                          Analisis Instrumen I

              SPEKTRA EMISI ATOMIK




                     ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                       Analisis Instrumen I

                      SPEKTRA EMISI ATOMIK

              • Atomic spectra: single external
                electron




                              ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                Analisis Instrumen I

                            INSTRUMENTASI
 AAS terdiri dari 5 komponen utama.
 Komponen-komponen ini dikontrol oleh piranti lunak komputer.




 Single-Beam Atomic
 Absorption Spectrometer




  Double-Beam Atomic
  Absorption Spectrometer



                                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                       Analisis Instrumen I

                       INSTRUMENTASI




       Hollow Cathode Lamp         Electrodeless Discharege Lamp




                             ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                           Analisis Instrumen I

                          INSTRUMENTASI




              Proses emisi pada Hollow Cathode Lamp




                               ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                   Analisis Instrumen I

                               INSTRUMENTASI




              Tungsten Anode     Analyte Hollow Cathode




                                                   Ne or Ar
              Glass shield


                                   ~ Arie BS ~
AAS dan AES                     Analisis Instrumen I

              INSTRUMENTASI




                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                              Analisis Instrumen I


                 Atomization
   • Flame
   • Electrothermal
       – Graphite furnace
   • Hydride
       – As, Sb, Sn, Se, Bi, and Pb
   • Cold-vapor
       – Hg (ambient temperature vapor
         pressure)


                         ~ Arie BS ~
AAS dan AES                     Analisis Instrumen I

              INSTRUMENTASI




                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                     Analisis Instrumen I

              INSTRUMENTASI




                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                         Analisis Instrumen I

                          FLAME ATOMIZATION

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) Atoms
     2) Ions
     3) Molecules


                                      ~ Arie BS ~
AAS dan AES                       Analisis Instrumen I

              FLAME ATOMIZATION




                    ~ Arie BS ~
AAS dan AES                             Analisis Instrumen I

              FLAME ATOMIZATION
                   Nebulizer


                                  SAMPLE
                                  AEROSOL




                    ~ Arie BS ~
AAS dan AES                       Analisis Instrumen I

              FLAME ATOMIZATION




                    ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                   Analisis Instrumen I

                         FLAME ATOMIZATION
                   Fuel / Oxidant            Temperature
   H-CC-H         acetylene / air        2100 °C – 2400 °C (most common)
                  acetylene / N2O         2600 °C – 2800 °C
                   acetylene / O2         3050 °C – 3150 °C
   • Pemilihan jenis nyala bergantung pada temperatut penguapan atom yang
     dianalisis.



   Pengaruh ketinggian burner
   terhadap absorbansi




                                     ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                           Analisis Instrumen I

            ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)
     Graphite Furnace
   • Sampel cair dialirkan pada tabung
     silindris grafit yang dilapisi bahan yang
     mencegah sampel terserap pada tabung.




   Step          Temperature        Time
  Drying         50° - 150°C       ~ 60 s
  Ashing         150° - 600°C      ~ 60 s
Atomization     2000° - 3000°C      ~5s


                                        ~ Arie BS ~
AAS dan AES                             Analisis Instrumen I

           ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA)
     Hydride Generation AAS (HGAAS)




                        ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                 Analisis Instrumen I

              PERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AAS


    • Flame lebih sederhana
    • Furnace lebih sensitif
    • Furnace memiliki lebih banyak interferensi
    • Furnace lebih sedikit membutuhkan
      sampel
    • Perangkat Furnace lebih mahal




                            ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                      Analisis Instrumen I

              PERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AAS
 Limit deteksi (ng/mL)
 Element   AAS Flame   AAS Electrothermal      • Accuracy:
 Al           30             0.005                 – Relative error of flame AA
 As           100             0.02                   is ~1–2%
 Ca            1              0.02                 – Can be lowered with
 Cd            1             0.0001
                                                     special precautions
 Cr            3              0.01
                                                   – Electrothermal atomization
 Cu            2             0.002
                                                     has 5–10 times higher
 Fe            5             0.005
 Hg           500             0.1
                                                     error than flame AA
 Mg           0.1           0.00002
 Mn            2             0.0002
 Mo           30             0.005
 Na            2             0.0002
 Ni            5              0.02
 Pb           10             0.002
 Sn           20              0.1
 V            20              0.1
 Zn            2            0.00005

                                            ~ Arie BS ~
AAS dan AES                     Analisis Instrumen I

              INSTRUMENTASI




                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                     Analisis Instrumen I

                       INSTRUMENTASI




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



                            ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                      Analisis Instrumen I

                        INSTRUMENTASI

       Pemilihan panjang gelombang bergantung pada:
       - Unsur yang dianalisis
       - Sensitivitas
       - Limit deteksi




                             ~ Arie BS ~
AAS dan AES                     Analisis Instrumen I

              INSTRUMENTASI




                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                     Analisis Instrumen I

              INSTRUMENTASI




                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                Analisis Instrumen I

                              APLIKASI
   Preparasi Sampel
                 Timbang ± 2,5 g sampel, masukkan ke dalam gelas beker.
                 Tambahkan 25 mL HNO3 pekat, tutup dengan gelas arloji,
   CARA BASAH    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.
   CARA KERING   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.




                                ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                          Analisis Instrumen I

                                APLIKASI
   Metode Seri Standar (Standar eksternal)
    1. Ukur absorbansi dari seri larutan standar yang telah
       diketahui konsentrasinya.
    2. Buat kurva hubungan antara absorbansi versus
       konsentrasi (Kurva Kalibrasi).
    3. Dengan metode analisis regresi linier, turunkan
       persamaan regresi linier, y = mx + c




  Hasil plotting ke persamaan regresi:
  Konsentrasi Cr = 3,45 ppm
                                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                        Analisis Instrumen I

                            APLIKASI
   Metode Adisi Standar
    1. Siapka dua buah larutan sampel yang identik.
    2. Tambahkan sejumlah volume tertentu larutan standar
       pada salah satu larutan sampel.
    3. Ukur absorbansi masing-masing larutan.
    4. Hitung konsentrasi analit dengan persamaan berikut.




                              ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                    Analisis Instrumen I

                                APLIKASI

     Kegunaan AAS:

  1. Analisis Klinik       Analisis logam dalam cairan biologis (darah, urine)

  2. Analisis Lingkungan   Monitoring lingkungan, memantau berbagai undur di
                           sungai, perairan laut, air minum, udara, minyak, dan
                           minuman (anggur/wine, bir, jus buah)
  3. Farmasi               Dalam proses industri sering digunakan katalis
                           (biasanya logam), yang seringkali terikut dalam
                           produk akhir. Dengan AAS, unsur tsb dapat
                           ditetapkan.
  4. Industri              Melakukan pengecekan apakah bahan baku
                           mengandung logam berat yang bersifat toksik.

  5. Pertambangan          Menetapkan kandungan logam dalam batuan.



                                  ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                          Analisis Instrumen I

                         INTERFERENSI DALAM AAS
   • Ada 2 jenis interferensi yang terjadi dalam AAS:
     A) Spectral Interferences
     B) Chemical Interferences
 A. Spectral Interferences
    • garis emisi dari spesies lain overlap/sangat dekat dengan garis absorpsi
      analit, sehingga pemisahan dengan monokromator sulit dilakukan.
    • Sources of Spectral Interference
       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
          • Disebabkan oleh scattering sumber sinar atau adanya absorpsi molekular.
          • Background interference menghsilkan peningkatan sinyal output.
          • Background correction digunakan untuk mengeliminasi interferensi jenis
            ini.
                                        ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                    Analisis Instrumen I

                       INTERFERENSI DALAM AAS
 B. Chemical interferences
      Hasil dari berbagai proses yang terjadi selama atomisasi result from
      various processes occurring during atomization yang mengubah
      karakteristik absorpsi analit.
       1. Pembentukan senyawa dengan volatilitas rendah
           • 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.



                                    ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                       Analisis Instrumen I

                       INTERFERENSI DALAM AAS
 B. Chemical interferences
      2. Kesetimbangan dissosiasi
         • melibatkan pembentukan dan dissosiasi senyawa oksida logam dasi
           sampel.
          • Contoh:         MO M + O
                            M(OH)2 M + 2OH
          • Pergeseran kesetimbangan ke arah oksida logam akan menghasilkan
            penurunan absorpsi radiasi oleh analit logam.
          • Proses ini sangat tergantung pada kondisi nyala (bahan bakar,
            temperatur nyala)




                                      ~ Arie BS ~
AAS dan AES                                                  Analisis Instrumen I

                      INTERFERENSI DALAM AAS
 C. Chemical interferences
      3. Ionisasi
         • Pembentukan 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.




                                   ~ Arie BS ~

								
To top