Spektroskopi serapan atom

Spektroskopi serapan atom (bahasa Inggris: atomic absorption spectroscopy) merupakan prosedur dalam kimia analisis yang menggunakan prinsip energi yang diserap atom. Atom yang menyerap radiasi akan menimbulkan keadaan energi elektronik terekesitasi. Teknik ini dikenalkan oleh ahli kimia Australia pada tahun 1955 yang dipimpin oleh Alan Walsh dan oleh Alkemade dan Millatz di Belanda. Komersialisasi pertama kali dilakukan pada tahun 1959, dan banyak sekali yang menggunakannya. Permasalahan yang terjadi sebelum tahun tersebut adalah sifat atom menciptakan garis absorpsi yang sangat dangkal.

Spektroskopi Serapan Atom

Prinsip

Spektroskopi serapan atom digunakan untuk menganalisis konsentrasi analit dalam sampel. Elektron pada atom akan tereksitasi pada orbital yang lebih tinggi dalam waktu singkat dengan menyerap energi (radiasi pada panjang gelombang tertentu). Secara umum, setiap panjang gelombang akan bereaksi pada satu jenis elemen sehingga inilah yang menjadi kelemahan penggunaan alat ini. Selisih nilai absorbansi blanko (tanpa sampel yang ditargetkan) dibandingkan dengan sampel uji merupakan nilai konsentrasi zat target yang diinginkan. Ketika nilai konsentrasi sudah diketahui, maka dapat diketahui satuan massa yang lain. Dalam pengukurannya dibutuhkan sebuah kurva standar yang elemennya adalah konsentrasi analit dibandingkan dengan nilai absorbansi (serapan). Kurva standar dibuat menggunakan larutan yang telah diketahui konsentrasi zat yang ingin diuji dengan berbagai perbedaan konsentrasi.

Instrumentasi

Spektroskopi serapan atom terdiri atas berbagai komponen yaitu:

1. Suplai daya.
2. Tabung katode berongga, yang direkomendasikan oleh Walsh, berisikan sebuah anoda yang terbuat dari tungsten dan katode silindiris yang berongga; tabung berisi gas inert seperti neon dan argon pada tekanan rendah (1-5 torr). Atom-atom gas diionisasi dan bergerak cepat menuju katode negatif, di mana tabrakan dengan permukaan yang akan melepaskan atom-atom logam katode. Fenomena ini disebut desisan (sputtering). Atom logam yang terpercik akan mengalami eksitasi; kemudian, dalam dalam daerah lain yang lebih dingin, mereka akan memancarkan spektrum garis yang tampak seperti pijaran.
3. Pencacah, yang diletakkan antara sumber cahaya dan pembakar. Alat ini digunakan untuk modulasi cahaya yang keluar dari tabung katode berongga. Alat ini akan berputar dengan kecepatan konstan sehingga cahaya akan mencapai pembakar dari intesnitas nol hingga maksimum dan kembali ke nol.

   Bagan alir kerja spektroskopi serapan atom

4. Pembakar. Dalam ruang pembakar terdapat atomizer. Untuk menganalisis serapan atom, sampel harus diatomisasi. Atomizer yang umumnya dipakai adalah pijaran api dan elektrotermal (tabung grafit). Penggunaan pijaran api merupakan teknik yang paling kuno dengan membakar campuran gas. Umumnya gas yang dibakar adalah hidrogen dan oksigen yang akan menghasilkan panas mencapai 2700 °C. Sampel cairan disemprot menuju bara api menggunakan pengkabut (nebulizer), sehingga akan menjadi berbentuk aerosol mirip seperti penyemprot parfum. Gas yang digunakan untuk membakar juga dialirkan dalam ruang pembakar, sehingga harus diperhatikan laju perambatan nyala dan laju aliran gas ke dalam ruangan. Jika laju perambatan nyala lebih besar dari laju aliran gas, maka akan terjadi sebuah ledakan. Penggunaan pijaran api memiliki keunggulan yaitu tetes halus aerosol yang lebih seragam, tetapi kelemahannya adalah 80-90% sampel diarahkan ke saluran pembuangan, sehingga kurang efisien dalam penggunaan jumlah sampel. Penggunaan grafit kadang-kadang lebih unggul bila dituntut untuk kepekaan yang lebih tinggi. Beberapa mikroliter sampel ditaruh pada batang grafit atau dalam lekukan suatu krus grafi yang kecil, lalu dialiran arus melalui alat pencuplikan sampel. Suhu dapat dinaikkan dengan sangat cepat yaitu 2000-3000 °C, maka terbentuk awan dari uap atom dalam beberapa detik. Uap itu dimasukkan ke dalam aliran gas lebam seperti argon untuk mencegah proses oksidasi dari bahan atomizer itu sendiri dan menggerakan sampel secepatnya melewati atomizer sehingga tidak mengkontaminasi dinding.
5. Monokromator. Berfungsi untuk menyeleksi sinar pada panjang gelombang tertentu yang dapat melewati sampel yang berasal dari tabung katode. Monokromator diletakan pada antara pembakar dan detektor.
6. Detektor. Detektor yang berguna untuk mengubah kekuatan cahaya menjadi sinyal elektrik, dapat berupa tabung pengganda foton (photomultiplier tube) karena garis-garis yang ditangani tergolong dalam sinar UV-tampak.
7. Penguat sinyal.
8. Komputer untuk memvisualisasi dan mengolah data.

Aplikasi

Aplikasi yang menggunakan spektroskopi serapan atom ini telah banyak digunakan untuk:

• Menguji keberadaan logam besi dalam air.

• Analisis kuantitatif metalloenzim terimobilisasi.

• Menguji logam vanadium di dalam tanah.

• Menganalisis elemen kelumit (trace element) pada jaringan kelinci.

Referensi

1. (Inggris) Skoog DA, West DM, Holler J, Crouch SR. Fundamentals of Analytical Chemistry. Ed-ke 9. Belmont: Brooks/Cole.
2. (Inggris) Christian GD. 2004. Analytical Chemistry. Ed ke-6. Hoboken: John Wiley & Sons.
3. (Indonesia) Day RA, Underwood AL. 1989. Analisis Kimia Kuantitatif, Jakarta: Erlangga.
4. (Inggris) Sofikitis AM, Colin JL, Desboeufs KV, Lonso R. Iron analysis in atmospheric water samples by atomic absorption spectroscopy (AAS) in water-methanol. Anal Bioanal Chem 378: 460-464.
5. (Inggris) Opwis K, Knittel D, Schollmeyer E. 2004. Quantitative analysis of immobilized metalloenzymes by atomic absorption spectroscopy. Anal Bioanal Chem 380: 9437-941.
6. (Inggris) Zhu X, Zhu Z, Wu S. 2008. Determination of trace vanidaum in soil by cloud point extraction and graphite furnace atomic absorption spectroscopy. Microchim Acta 161: 143-148.
7. (Inggris) Abdelhalim MAK, Alhadlaq HA, Moussa SA. 2010. Elucidation of effects of a high fat diet on trace elements in rabbit tissues using atomic absorption spectroscopy. Lipids in Health and Disease 9(2): 1-7.