Atomic Absorption Spectrometry (AAS)

Atomic Absorption Spectrometry (AAS)

 

Atomic Absorption Spectrometry (AAS) merupakan salah satu instrumen laboratorium yang memiliki limit deteksi pada 0,01 mg/L hingga 0,001 mg/L tergantung dari jenis AAS dan tipe/merk AAS yang digunakan. AAS merupakan instrumen yang ideal untuk laboratorium dalam melakukan analisis sampel dalam jumlah besar untuk penentuan sejumlah elemen terbatas (terutama logam) dan juga untuk penentuan konstituen utama dalam analit dengan konsentrasi yang lebih tinggi yang membutuhkan batas deteksi yang sangat baik.  

Spektroskopi Serapan Atom memerlukan konversi sampel menjadi atom gas, yang menyerap radiasi. Dalam AAS, sampel paling sering digunakan sebagai larutan. Larutan ditarik masuk melalui tabung kecil dan dibawa ke nebulizer dimana larutan dipecah menjadi kabut halus (ini mirip dengan kaleng aerosol). Kabut halus dibawa ke alat penyemprot, seperti nyala api, oleh gas pembawa. Ketika kabut mencapai nyala api, panas yang hebat memecah sampel menjadi atom-atomnya masing-masing. Proses terakhir ini disebut atomisasi.

Ada tiga cara atomisasi (pembentukan atom) dalam AAS :

 

  1. Atomisasi dengan nyala (Flame Atomization)

 

            Suatu senyawa logam yang dipanaskan akan membentuk atom logam pada suhu ± 1700 ºC atau lebih. Sampel yang berbentuk cairan akan dilakukan atomisasi dengan cara memasukan cairan tersebut ke dalam nyala campuran gas bakar. Tingginya suhu nyala yang diperlukan untuk atomisasi setiap unsur berbeda. Beberapa unsur dapat ditentukan dengan nyala dari campuran gas yang berbeda tetapi penggunaan bahan bakar dan oksidan yang berbeda akan memberikan sensitivitas yang berbeda pula.

 

Syarat-syarat gas yang dapat digunakan dalam atomisasi dengan nyala:

Ø Campuran gas memberikan suhu nyala yang sesuai untuk atomisasi unsur yang akan   

       dianalisa

Ø Tidak berbahaya misalnya tidak mudah menimbulkan ledakan.

Ø Gas cukup aman, tidak beracun dan mudah dikendalikan

Ø Gas cukup murni dan bersih (UHP)

 

Campuran gas yang paling umum digunakan adalah

Ø Udara : C2H2 (suhu nyala 1900 – 2000 ºC),

Ø N2O : C2H2 (suhu nyala 2700 – 3000 ºC),

Ø Udara : propana (suhu nyala 1700 – 1900 ºC).

 

Banyaknya atom dalam nyala tergantung pada suhu nyala. Suhu nyala tergantung perbandingan gas bahan bakar dan oksidan.

 

Hal-hal yang harus diperhatikan pada atomisasi dengan nyala :

1) Standar dan sampel harus dipersiapkan dalam bentuk larutan dan cukup stabil. Dianjurkan dalam larutan dengan keasaman yang rendah untuk mencegah korosi.

2) Atomisasi dilakukan dengan nyala dari campuran gas yang sesuai dengan unsur yang dianalisa.

3) Persyaratan bila menggunakan pelarut organik :

  1. Tidak mudah meledak bila kena panas
  2. Mempunyai berat jenis > 0,7 g/mL
  3. Mempunyai titik didih > 100 ºC
  4. Mempunyai titik nyala yang tinggi
  5. Tidak menggunakan pelarut hidrokarbon.

            Keuntungan utama dari atomisasi nyala adalah reproduktifitas dengan mana sampel dimasukkan ke dalam spektrofotometer. Kerugian yang signifikan dari atomizers nyala adalah bahwa efisiensi atomisasi mungkin sangat buruk. Ada dua alasan untuk efisiensi atomisasi yang buruk. Pertama, sebagian besar tetesan aerosol yang dihasilkan selama nebulasi terlalu besar untuk dibawa ke nyala api oleh gas pembakaran. Akibatnya, sebanyak 95% sampel tidak pernah mencapai nyala api. Alasan kedua untuk efisiensi atomisasi yang buruk adalah karena volume besar gas pembakaran mengencerkan sampel secara signifikan. Bersama-sama, kontribusi ini terhadap efisiensi atomisasi mengurangi sensitivitas.

            Dalam Spektroskopi Serapan Atom Api, batas deteksi antara 1 ppm untuk logam transisi hingga 10 ppb untuk logam alkali. Logam transisi membutuhkan lebih banyak energi daripada logam alkali untuk merangsang elektron terluarnya sehingga diperlukan batas deteksi yang lebih tinggi.

  1. Atomisasi tanpa nyala (Graphite Furnace Atomization)

 

            Atomisasi tanpa nyala dilakukan dengan mengalirkan energi listrik pada batang karbon (CRA – CarbonRod Atomizer) atau tabung karbon (GTA – Graphite Tube Atomizer) yang mempunyai 2 elektroda.Sampel dimasukan ke dalam CRA atau GTA. Arus listrik dialirkan sehingga batang atau tabung menjadipanas (suhu naik menjadi tinggi) dan unsur yang dianalisa akan teratomisasi. Suhu dapat diatur hingga 3000 ºC.pemanasan larutan sampel melalui tiga tahapan yaitu :

 

  1. a) Tahap pengeringan (drying) untuk menguapkan pelarut
  2. b) Pengabuan (ashing), suhu furnace dinaikkan bertahap sampai terjadi dekomposisi dan penguapan senyawa organik yang ada dalam sampelsehingga diperoleh garam atau oksida logam
  3. c) Pengatoman (atomization)

 

            Tungku grafit terdiri dari tabung grafit yang terbuka di kedua ujungnya dengan lubang di tengahnya untuk memasukkan sampel. Tabung dibungkus dalam kontak listrik grafit di kedua ujungnya yang berfungsi untuk memanaskan sampel. Pasokan air digunakan untuk menjaga tungku grafit tetap dingin. Aliran eksternal gas inert mengalir di sekitar tabung untuk mencegah udara luar memasuki lingkungan atomisasi. Udara luar dapat menghabiskan dan menghancurkan tabung. Aliran internal gas inert mengalir melalui tabung, membawa uap dari matriks sampel.

            Atomisasi elektrotermal memberikan peningkatan sensitivitas yang signifikan dengan menjebak analit gas dalam volume kecil di dalam tabung grafit. Konsentrasi analit dalam fase uap yang dihasilkan dapat mencapai 1000 × lebih besar daripada dalam atomisasi nyala. Peningkatan sensitivitas ini dan peningkatan yang dihasilkan dalam batas deteksi diimbangi dengan penurunan presisi yang signifikan. Untuk GFA (serapan atom tungku gas) batas deteksi kisarannya antara 100 ppb hingga 1ppb. 

            Faktor terpenting dalam memilih metode atomisasi adalah konsentrasi analit. Karena sensitivitasnya yang lebih besar, dibutuhkan lebih sedikit analit untuk mencapai absorbansi tertentu saat menggunakan atomisasi elektrotermal. Tabel 1, yang membandingkan jumlah analit yang diperlukan untuk mencapai absorbansi 0,20 saat menggunakan atomisasi nyala dan atomisasi elektrotermal, berguna saat memilih metode atomisasi. Misalnya, atomisasi nyala adalah metode pilihan jika sampel kita mengandung 1–10 mg Zn 2 + / L, tetapi atomisasi elektrotermal adalah pilihan terbaik untuk sampel yang mengandung 1–10 μg Zn 2 + / L.

Tabel 1: Konsentrasi Analit Menghasilkan Absorbansi 0,20

 

Konsentrasi (mg / L) a

elemen

atomisasi api

atomisasi elektrotermal

Ag

1.5

0,0035

Al

40

0,015

Sebagai

40 b

0,050

Ca

0.8

0,003

CD

0.6

0,001

Bersama

2.5

0,021

Kr

2.5

0,0075

Cu

1.5

0,012

Fe

2.5

0,006

HG

70 b

0,52

Mg

0.15

0,00075

M N

1

0,003

Na

0.3

0,00023

Ni

2

0,024

Pb

5

0,080

Pt

70

0.29

Sn

50 b

0,023

Zn

0.3

0,00071

a Sumber: Varian Cookbook, SpectraAA Software Versi 4.00 Pro.
b Sebagai: 10 mg / L dengan penguapan hidrida; Hg: 11,5 mg / L dengan uap dingin; dan Sn: 18 mg / L dengan penguapan hidrida

 

 

  1. Atomisasi dengan pembentukan senyawa hidrida (Hydride Vapour Generator Atomization)

 

            Atomisasi dengan pembentukan senyawa hidrida dilakukan untuk unsur As, Se, Sb yang mudah terurai apabila dipanaskan pada suhu lebih dari 800 ºC sehingga atomisasi dilakukan dengan membentuk senyawa hibrida berbentuk gas.

            Dalam alat penyemprot pembangkit hidrida, sampel biasanya diencerkan dan diasamkan sebelum dicampur dengan sumber hidrida seperti natrium borohidida. Sampel yang mengandung hidrida volatil dihasilkan dan dibawa ke ruang atomisasi oleh gas inert. Selama proses atomisasi, sampel dibebaskan menjadi atom oleh panas, melepaskan sampel dari senyawa hidrida. Ini dapat dilakukan di lingkungan api atau tungku. Generator hidrida umumnya digunakan untuk penentuan logam berat dan elemen lainnya, termasuk timbal, arsenik, timah, selenium, dan bismut. Metode ini berguna untuk elemen-elemen ini karena batas deteksi yang ditingkatkan.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *