Telah dirancang peralatan spektroskopi Arc-Spark sederhana yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi sampel udara bebas dari sampel Natrium Chloride (NaCl). Perangkat penelitian terdiri dari High Voltage Supply 0 – 6 kilo Volt, probe 50 Kv, perangkat elektroda pada udara terbuka, lensa fokus 50 mm, monokromator, fotodioda S874-8K3H, rangkaian pengguat arus transistor BC 107, amperemeter digital. Metode penelitian ini adalah penentuan karakteristik unsur dengan mengetahui hubungan panjang gelombang dan intensitas relatif. Pemilihan panjang gelombang menggunakan monokromator. Penentuan intensitas menggunakan detektor cahaya fotodioda dengan penguatan arus sebesar 30,04 kali. Output dari intensitas relatif akan terbaca melalui amperemeter digital. Penelitian ini telah berhasil menentukan komposisi sampel udara bebas antara lain: N dan H, dan yang berasal dari elektroda adalah Cu, berasal dari pengotor elektroda adalah Pb dan Zn, sedangkan unsur Na dan Cl berasal dari sampel NaCl.
PENDAHULUAN
Berawal dari keilmuan untuk mengetahui hakekat dan kandungan dari suatu materi, maka ditemukan suatu teknik identifikasi bahan dengan mengetahui kandungan unsur dari suatu bahan berdasarkan spektrumnya. Ilmu yang mempelajari kandungan unsur dari suatu bahan berdasarkan kandungan unsur spektrumnya sering disebut spektroskopi. Spektroskopi merupakan kajian mengenai interaksi gelombang elektromagnetik dengan materi. Dari spektrum yang diperoleh terdapat banyak informasi mengenai struktur, sifat kimia, sifat-sifat termodinamika dan sifat-sifat lain dari sampel. Dewasa ini spektroskopi telah digunakan secara luas dari beberapa bidang karena metodenya yang khas dan proses identifikasi sampel yang sangat cepat. Spektroskopi juga mempunyai peran yang sangat besar dalam ilmu pengetahuan seperti astrofisika, fisika plasma, fisika material, kimia dan biologi (Barow 1962).
Mirzani (1994) telah melakukan studi tentang spektroskopi Arc-Spark sebagai metode analisa bahan, namun lebih ditekankan tentang peristiwa lucutan Arc-spark. Penelitian lain juga telah dilakukan oleh Adi (1996).bahwa telah dianalisa secara kualitatif suatu unsur atom dengan spektroskopi spark. Metode pada penelitian ini adalah spektroskopi suatu unsur dengan menggunakan monokromator, karena dengan monokromator dapat secara langsung mengetahui panjang gelombang dari suatu cahaya sumber lucutan. Penelitian ini dapat mengetahui karakteristik hubungan panjang gelombang terhadap intensitas relatif dari unsur sampel. Prinsip dari Arc-spark adalah pemberian tegangan tinggi pada dua elektroda yang terbuat dari Cufrum (tembaga), sehingga menghasilkan lucutan listrik. Arc merupakan eksitasi listrik kontinyu, sedangkan spark adalah lucutan pendek dari peristiwa eksitasi. Atom dapat mengalami eksitasi dari satu tingkat energi ke tingkat energi yang lebih tinggi bila atom tersebut menerima atau menyerap sejumlah energi tertentu (Harrison 1948).
BACA JUGA : ELASTISITAS BATUAN
Dalam penelitian, menggunakan dua elerktronika Cu, yaitu elektroda positif atau katoda berfungsi pemberi lucutan ke sampel sedangkan elektroda negatif atau anoda berfungsi sebagai tempat sampel. Ketika elektroda diberi tegangan antara 1000 sampai 6000 Volt, maka akan terjadi lucutan listrik antara dua elektroda tersebut. Berdasarkan pemikiran yang demikian, untuk mengidentifikasi atau mengukur spektrum dapat digunakan monokromator. Dengan diperolehnya spektrum warna dari eksitasi atom yang khas tersebut, dapat diketahui kandungan unsur-unsur dalam suatu sampel yang dideteksi.
Spektroskopi merupakan ilmu yang mempelajari sesuatu berdasarkan spektrumnya. Pada tahun 1666 Sir Issac Newton menemukian paling awal dari spektrum yaitu dengan meletakkan prisma pada sinar matahari di rung gelap, sehingga ia melihat pita warna pada dinding. Kemudian sekitar tahun 1802 W.H Wollaston dan Joseph Franhouffer pada tahun 1814, secara terpisah mengamati spektrum garis. Percobaan spektroskopi pertama kali telah dikembangkan oleh G.R Kirchhoff dan R. Bunsen pada tahun 1859. Kirchhoff dan Bunsen dapat menunjukkan bahwa spektroskopi digunakan sebagai analisis kimia kualitatif. Dengan itu mereka telah menemukan beberapa elemen baru seperti unsur Caesium, Rubidium, Thalium, Iridium, Galium, dan unsur lainnya dengan spektroskopi. Mereka juga dapat menunjukkan
keberadaan keberadaan unsur yang ada dalam matahari, sehingga Kirchhoff dan Bunsen sangat nyata dirasakan sebagai penemu spektroskopi modern (Harrison 1948).
BACA JUGA : PROSES RESPIRASI DALAM PANDANGAN FISIKA
Penambahan beda potensial pada suatudua elektroda yang dipisahkan dengan jarak d yang diantaranya terdapat gas dengan jumlahrapat atom n akan menyebabkan terjadibreakdown listrik pada gas tersebut.Breakdown atau dadal ini adalah transisikarakteristik (rapid transition) dan gas yangmempunyai konduktor listrik bagus (goodelectrical condition) mempunyai resistivitassekitar 1014 ohm kepada suatu kondisikonduktor listrik yang relatif jelek (poorelectrical condition) sekitar 1 ohm dan akan menyebabkan terjadinya glow discharge. Bedapotensial pada kondisi tersebut disebutbreakdown atau potensial spark V sangatbergantung pada jumlah rapat atom dan gas,derajat ionisasi material dari state danelektroda.
De la Rue dan Muller (1980) telah melakukan penelitian bahwa telah ditunjukkan hubungan yang sebanding dengan persamaan hukum Paschen tahun 1889, persamaan itu sebagai berikut:
V= f (nd) (1)
bahwa potensial spark V merupakan fungsi dan jumlah rapat atom n dan jarak elektroda d. Pada beberapa teori breakdown telah dapat menentukan hubungan pada persamaan 2.1 tersebut (Meek 1978).
V= f (nd) (1)
bahwa potensial spark V merupakan fungsi dan jumlah rapat atom n dan jarak elektroda d. Pada beberapa teori breakdown telah dapat menentukan hubungan pada persamaan 2.1 tersebut (Meek 1978).
Chalmer dan Thom (1972) serta Coateset al. (1972) telah melakukan penelitian pada gas nitrogen berelektroda stainless-steel, saat tekanan diperbesar maka tegangan dadal V yang dibutuhkan akan relatif berkurang. Demikian juga seperti penelitian yang dilakukan oleh Goldspink dan Lewis (1968) dengan menggunakan gas nitrogen berelektroda tembaga (Copper electrode) menunjukan hubungan besar dadal (breakdown number) terhadap tekanan dadal (breakdown stress) bahwa pada tekanan 1 atm perubahan tekanan dadal tidak begini berpengaruh, sedangkan pada tekanan 6 atm dan 26 atm dapat menyebabkan perubahan tekanan dadal (breakdown stress) yang relatif terjadi kenaikan berarti ketika besar dadalnya (breakdown number) bertambah (Dutton1978). Menurut Chatterton (1978), pada tekanan gas yang sangat rendah, ionisasi elektron menjadi suatu kondisi yang tidak mencukupi untuk terjadinya dadal (breakdownprocess).
BACA JUGA : FISIKA HAYATI (Kesetimbangan Termal pada Tubuh Manusia)
Dalam keadaan normal atom-atom berbeda dalam keadaan dasar yaitu keadaan semua elektronnya bergerak mengelilingi atom dalam orbital pada tingkat energi terendah yang mungkin dimiliki. Bila elektron pada keadaan dasar menyerap energi, maka elektron akan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi disebut atom dalam keadaan tereksitasi. Atom dalam keadaan tereksitasi tidak stabil dan akan kembali pada tingkat dasar sambil memancarkan energi yang diserapnya dalam bentuk radiasi. Radiasi yang dipancarkan disebut emisi dengan panjang gelombang atau frekwensi tertentu. Energi yang dipancarkan sesuai dengan beda energi antara tingkat energi tereksitasi dengan tingkal energi dasar (Harrison 1948).
METODE
Berikut ini adalah desain peralatan spektroskopi Arc-spark dengan monokromator. Peralatan tersebut terdiri dan penyedia tegangan tinggi, kabel penghubung, kotak elektroda, lensa positif, monoknomator, fotodioda, penguat arus, statip, serta multimeter digital. Peralatan tersebut merupakan rancangan peralatan sederhana yang berguna untuk mengamati spektrum Arcspark, mengidentifikasi suatu unsur unsur dengan melihat analisa karakteristik panjang gelombang terhadap intensitas relatif, serta untuk rnengetahui optimasi jarak (distance optimation) dan spektrum lucutan Arc-spark. Gambar skema alat spektroskopi Arc-spark adalah seperti pada Gambar 1.
Gambar1. Skema alat spektroskopi Arc-spark
Blogger yang senang mempelajari hal-hal baru seputar Dunia Fisika Dalam Kehidupan Sehari-hari.
0 Response to "SPEKTROSKOPI ARC-SPARK DENGAN MONOKROMATOR"
Post a Comment