ATOMIC ABSORPTION SPECTROSCOPY ANALISIS INSTRUMEN I ATOMIC ABSORPTION SPECTROSCOPY (AAS) Arie BS

AAS pertama kali dikembangkan oleh Sir Alan Walsh pada tahun 1950 Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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

AAS dan AES OVERVIEW Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ 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:

AAS dan AES OVERVIEW Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ Atom (logam) yang bisa dianalisis menggunakan AAS

AAS dan AES OVERVIEW Keuntungan AAS: Kerugian AAS: Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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

AAS dan AES ABSORPSI VS EMISI ABSORPSI EMISI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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.

AAS dan AES ABSORPSI VS EMISI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES SPEKTRA EMISI ATOMIK

Atomic spectra: single external electron Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES SPEKTRA EMISI ATOMIK Atomic spectra: single external electron

AAS dan AES INSTRUMENTASI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS terdiri dari 5 komponen utama. Komponen-komponen ini dikontrol oleh piranti lunak komputer. Single-Beam Atomic Absorption Spectrometer Double-Beam Atomic Absorption Spectrometer

AAS dan AES INSTRUMENTASI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ Hollow Cathode Lamp Electrodeless Discharege Lamp

AAS dan AES INSTRUMENTASI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ Proses emisi pada Hollow Cathode Lamp

AAS dan AES INSTRUMENTASI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ Tungsten Anode Analyte Hollow Cathode Ne or Ar Glass shield

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES INSTRUMENTASI

Atomization Flame Electrothermal Hydride Cold-vapor Graphite furnace Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES Atomization Flame Electrothermal Graphite furnace Hydride As, Sb, Sn, Se, Bi, and Pb Cold-vapor Hg (ambient temperature vapor pressure) Glow Discharge- low pressure Ar, electrodes (250-1000v) Argon ionization electric field accelerates ions into cathode surface containing sample. sputtering Hydride -

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES INSTRUMENTASI

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES INSTRUMENTASI

AAS dan AES FLAME ATOMIZATION Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES FLAME ATOMIZATION

Nebulizer AAS dan AES FLAME ATOMIZATION Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES FLAME ATOMIZATION Nebulizer SAMPLE AEROSOL

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES FLAME ATOMIZATION

AAS dan AES FLAME ATOMIZATION Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES FLAME ATOMIZATION Fuel / Oxidant Temperature H-CºC-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

ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA) Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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 ~ 5 s

ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA) Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES ELECTROTHERMAL ATOMIZATION (ETA) Hydride Generation AAS (HGAAS)

PERBANDINGAN FLAME DAN FURNACE AAS Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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

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

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES INSTRUMENTASI

AAS dan AES INSTRUMENTASI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ Dengan mengubah sudut grating akan menghasilkan fokus pada panjang gelombang yang berbeda.

AAS dan AES INSTRUMENTASI Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ Pemilihan panjang gelombang bergantung pada: Unsur yang dianalisis Sensitivitas Limit deteksi

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES INSTRUMENTASI

Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES INSTRUMENTASI

AAS dan AES APLIKASI Preparasi Sampel Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ Timbang ± 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. CARA BASAH 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 KERING

Metode Seri Standar (Standar eksternal) Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES APLIKASI Metode 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 + c Hasil plotting ke persamaan regresi: Konsentrasi Cr = 3,45 ppm

AAS dan AES APLIKASI Metode Adisi Standar Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES APLIKASI Metode Adisi Standar Siapka 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.

AAS dan AES APLIKASI Analisis Instrumen I Kegunaan AAS: ~ Arie BS ~ AAS dan AES APLIKASI Kegunaan AAS: Analisis logam dalam cairan biologis (darah, urine) 1. Analisis Klinik 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.

INTERFERENSI DALAM AAS Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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.

INTERFERENSI DALAM AAS Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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.

INTERFERENSI DALAM AAS Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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)

INTERFERENSI DALAM AAS Analisis Instrumen I ~ Arie BS ~ AAS dan AES 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.