Hukum Dasar dan Prinsip Dasar Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS)

Hukum Dasar AAS

AAS didasarkan pada proses penyerapan energy oleh atom-atom yang berada pada ground state. Akibatnya, electron dari atom-atom bebas tereksitasi ini tidak stabil dan akan kembali ke keadaan semula diserttai dengan memancarkan energy radiasi dengan panjang gelombang tertentu dan kharakteristik untuk setiap unsur (Gunanjar, 1997). Serapan dan konsentrasi ion dihubungkan dan dirumuskan dalam hukum Lambert Beer yaitu:

Log lo/lt = A ……………………………………………… (1)

A         = a.b.c ……………………………………………… (2)

Keterangan:

lt   = intensitas sinar yang diteruskan

lo  = intensitas mula-mula

a   = koefisien atom-atom mengabsorbansi

b   = panjang medium

c   = konsentrasi atom-atom yang mengabsorbansi

A  = absorbansi

Dengan membuat kurva kalibrasi hubungan antara absorbansi larutan standar terhadap konsentrasi maka akan didapatkan garis lurus (konsentrasi tertentu).

Didapatkan persamaan:

Y  = a + b X

Keterangan:

Y  = absorbansi unsur dalam cuplikan (ppm)

X  = absorbansi hasil pengukuran cuplikan (ppm)

a   = slope

b   = gradient

Dengan memasukkan absorbansi kedalam persamaan regresi linier pada masing-masing unsur maka akan didapatkan data konsentrasi unsur dalam larutan (Torowati, Asminar, dan Rahmiati, 2008).

Prinsip Dasar AAS

Metode AAS berprinsip pada absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Metode serapan atom hanya tergantung pada perbandingan dan tidak bergantung pada temperatur. Setiap alat AAS terdiri atas tiga komponen yaitu unit teratomisasi, sumber radiasi, sistem pengukur fotometerik. Teknik AAS menjadi alat yang canggih dalam analisis. Ini disebabkan karena sebelum pengukuran tidak selalu memerlukan pemisahan unsur yang ditentukan karena kemungkinan penentuan satu unsur dengan kehadiran unsur lain dapat dilakukan, asalkan katoda berongga yang diperlukan tersedia.

Sumber cahaya pada AAS adalah sumber cahaya dari lampu katoda yang berasal dari elemen yang sedang diukur kemudian dilewatkan ke dalam nyala api yang berisi sampel yang telah teratomisasi atau terpecah menjadi atom. kemudian radiasi tersebut diteruskan ke detektor melalui monokromator. Chopper digunakan untuk membedakan radiasi yang berasal dari sumber radiasi, dan radiasi yang berasal dari nyala api. Detektor akan menolak arah searah arus (DC) dari emisi nyala dan hanya mengukur arus bolak-balik dari sumber radiasi atau sampel.

Atom dari suatu unsur pada keadaan dasar akan dikenai radiasi maka atom tersebut akan menyerap energi dan mengakibatkan elektron pada kulit terluar naik ke tingkat energi yang lebih tinggi atau tereksitasi. Jika suatu atom diberi energi, maka energi tersebut akan mempercepat gerakan elektron sehingga elektron tersebut akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dan dapat kembali ke keadaan semula. Atom-atom dari sampel akan menyerap sebagian sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Penyerapan energi oleh atom terjadi pada panjang gelombang tertentu sesuai dengan energi yang dibutuhkan oleh atom tersebut.

Atom yang tidak tereksitasi, berada dalam keadaan dasar (ground state). Untuk mengeksitasi atom, satu atau lebih elektron harus berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan cara penyerapan energi oleh atom itu. Energi dapat disuplai oleh foton atau dari peristiwa tabrakan yang disebabkan oleh panas. Dengan peristiwa itu, elektron terluar akan menjauhi inti paling tidak adalah ke tingkat energi pertama E1. Energi yang dibutuhkan adalah setara dengan selisih dari energi tingkat satu dengan energi dasar.

Sampel analisis berupa liquid dihembuskan ke dalam nyala api burner dengan bantuan gas bakar yang digabungkan bersama oksidan (bertujuan untuk menaikkan temperatur) sehingga dihasilkan kabut halus. Atom-atom keadaan dasar yang berbentuk dalam kabut dilewatkan pada sinar dan panjang gelombang yang khas. Sinar sebagian diserap, yang disebut absorbansi dan sinar yang diteruskan emisi.  Penyerapan yang terjadi berbanding lurus dengan banyaknya atom keadaan dasar yang berada dalam nyala. Pada kurva absorpsi, terukur besarnya sinar yang diserap, sedangkan kurva emisi, terukur intensitas sinar yang dipancarkan.

Sampel yang akan diselidiki ketika dihembus ke dalam nyala terjadi peristiwa berikut secara berurutan dengan cepat:

1. Pengisatan pelarut yang meninggalkan residu padat.
2. Penguapan zat padat dengan disosiasi menjadi atom-atom penyusunnya, yang mula-mula akan berada dalam keadaan dasar.
3. Atom-atom tereksitasi oleh energi termal (dari) nyala ketingkatan energi lebih tinggi.