2014/11/18
SPEKTROSKOPI SINAR X Bagian Kimia Analitik DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
POKOK BAHASAN
1
2014/11/18
SIFAT DASAR SINAR X
SIFAT DASAR SINAR X Sinar X ditemukan oleh Wihelm Conrad Rontgen sebagai penerima
hadiah Nobel pertama dalam bidang Fisika tahun 1901 untuk penemuannya mengenai sprektra absorpsi sinar X, emisi dan fluoresense yang digunakan dalam penentuan kualitatif dan kuantitatif unsur dalam padatan dan larutan
Digunakan untuk
Menentukan gigi berlubang, tulang patah, analisis bagasi di airport, struktur kristal, etc
Sinar X terdiri atas radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang
antara 0.005 sampai 10 nm (0.05 -100Amstrong).
Panjang gelombang lebih pendek energi lebih tinggi dibandingkan
radiasi UV
Dihasilkan dengan beberaa cara seperti ketika elektron dengan
kecepatan sangat tinggi dihentikan oleh padatan atau transisi elektronik elektron lebih dalam
2
2014/11/18
SIFAT DASAR SINAR X
Sinar X
Sinar yang timbul akibat tumbukan elektron berkecepatan tinggi pada suatu sasaran logam
Tabung sinar X : sumber elektron voltase pemercepat logam target/sasaran
Radiasi gelombang elektromagnetika dihasilkan akibat perlambatan (sangat tiba-tiba) elektron berenergi tinggi Radiasi gelombang elektromagnetik yang dihasilkan dari transisisi elektronik pada orbital atom bagian dalam (bukan elektron valensi) Radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang pendek, berkisar 10-5-100A alat konvensional 0.1 - 25A Beda voltase 30.000 -
6
50.000 volt
3
2014/11/18
TINGKAT ENERGI DALAM ATOM Tiap elektron pada atom memiliki bilangan
kuantum yang berbeda
Contoh atom Na:
Elektron pada kulit K penuh, L penuh, dan M terisi hanya 1.
Tiap elektron dalam Na akan memiliki bilangan kuantum yang berbeda
Ketika sinar X atau elektron yang bergerak
cepat dengan atom, energinya dapat diabsorbsi oleh atom (a). Jika energinya cukup, dapat mengeluarkan elektron dari kulit yang lebih dalam sehingga atom menjadi ion (b). Lalu elektron dari kulit yang lebih luar akan mengisi bagian yang kosong di dalam (c) lalu foton sinar X dilepaskan dengan panjang gelombang yang khas. Atau elektron dari kulit lebih luar dilepaskan auger elektron (d): penting untuk analisis permukaan
TINGKAT ENERGI DALAM ATOM Jika elektron dari kulit K keluar maka
dari kulit L atau M dapat menggantikannya. Perbedaan energinya sebesar (Jika elektron kulit L menggantikan kulit K) Besarnya energi: Sehingga Frekuensi sinar X yang dilepaskan
4
2014/11/18
TINGKAT ENERGI DALAM ATOM Garis emisi sinar X dari elektron
transisi yang berakhir di kulit K disebut K lines, dst u L lines
3 tingkat energi pada kulit L dan 5
energi pada kulit M.
Elektron dari kulit L yang jatuh ke
kulit K melepaskan energi foton. Transisi ini menghasilkan line K
Ada 2 kemungkinan K K untuk
atom dengan nomor >9yaitu K K1 dan K K2.
Line K K biasanya hanya
memunculkan 1 puncak
TINGKAT ENERGI DALAM ATOM
5
2014/11/18
SIFAT DAN SUMBER SINAR X Sumber sinar X untuk keperluan analisis didapat dengan 4 cara : 1. Membombardir logam target dengan dengan berkas elektron berkecepatan tinggi 2. Menyinari zat dengan suatu sumber sinar X primer dengan harapan terbentuk berkas sekunder fluoresensi sinar X ) 3. Menggunakan radioisotop yang meruruh dengan memancarkan sinar X 4. Dari suatu sumber radiasi sinkrotron
Sifat sinar X 1. tidak bermuatan, 2. energi/daya tembus tinggi 3. menghitamkan pelat foto, 4. menimbulkan fluoresensi
Dua jenis spektra sinar x Garis dan Kontinyu Spektra kontinu disebut radiasi putih atau Bremsstrahlung
11
RADIASI SINAR X, KONTINU DAN DISKONTINU Radiasi khas /diskontinu/garis: nampak sebagai puncak-puncak di atas radiasi kontinyu pada K dan K tergantung logam target dari lines karakteristik bergantung hanya pada unsur karena elektron lebih dalam tidak mengambil bagian pada ikatan
Spektra garis sinar x, target molibdenum
Lines tidak bergantung pada bilangan oksidasi, ikatan dan keadaan fisik 12 mudah untuk analisis unsur
6
2014/11/18
RADIASI KONTINU SINAR X Radiasi kontinu dihasilkan dari collision elektron dengan atom
padatan
Tiap collision, elektron kehilangan energinya dan decelerates
dengan memproduksi foton sinar X
Energi foton setara dengan energi kinetik perbedaan elektron
yang menghasilkan collision. Energi untuk elektron E=eV dimana e adalah muatan elektron dan V adalah tegangan yang diberikan
Ketika seluruh energi elektron diubah menjadi radiasi X, panjang
gelombang radiasi minumum adalah
RADIASI KONTINYU SINAR X Distribusi Radiasi kontinyu sinar x tergantung potensial pemercepat makin tinggi potensial radiasi bergeser ke kecil O (panjang gelombang terpendek) tergantung potensian pemercepat elektron, tidak pada logam sasaran Radiasi sinar X kontinyu logam target tungsten pada berbagai potensial pemercepat
O Untuk radiasi dengan potensian pemercepat 35 kV, o ~ 0,3A, baik pada sasaran logam W (Fig 12.1) maupun Mo Fig 12.2)
14
7
2014/11/18
HUKUM MOSELEY
Hubungan antara panjang gelombang karakteristik line
sinar X dengan nomor atom
Metode Analisi dengan sinar X
emisi adsorpsi
Cara-cara spektroskopi sinar X
Penghambura n/scaterring fluoresensi difraksi
Flouresensi dan absorpsi sinar X telah digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif penentuan semua unsur dalam Daftar Periodik dengan nomor atom > atom Na. (Dan no atom 5-10 dengan cara khusus) 16
8
2014/11/18
PROSES ABSORPSI SINAR X
Untuk aloi:
Jumlah cahaya yang diabsorpsi meningkat
dengan meningkatnya panjang gelombang. Panjang gelombang meningkat energi
menurun, foton energetik untuk power penetrasi berkurang lebih mudah diabsorpsi
PENYERAPAN SINAR X
Puncak serapan
Tepi absorpsi (adsorption edge) Proses penyerapan Koefisien adsorpsi massa Bila seberkas sinar X melalui suatu materi tipis,
intesitas atau dayanya akan berkurang disebabkan penyerapan dan penghamburan Penghamburan sangat kecil dibandingkan penyerapan, sehingga dapat diabaikan (kecuali untuk unsur sangat ringan) 18
9
2014/11/18
SPEKTRA SERAPAN SINAR X Gambar 12.5 spektra serapan sinar X Pb dan Ag
Empat puncak serapan Pb: K ( 0,14 Å); LI, LII ( ±0,8 Å); LIII ( < 1,0 Å) Satu puncak serapan Ag : K (0,485 Å) Panjang gelombang garis K Ag > K Pb menunjukkan no atom Pb > Ag
47Ag
19
; 82Pb
SPEKTRA SERAPAN SINAR X Spektra serapan sinar X suatu unsur seperti juga
spektra emisinya merupakan spektra sederhana dengan puncak-puncak serapan yang nyata. Puncak serapan terjadi pada panjang gelombang khas dan tidak tergantung pada kedudukan kimia unsur. Gambar 12.5 menunjukan spektra serapan timbal dan perak. Tepi absorpsi, absorption edge merupakan kekhususan spektra serapan sinar X. Terdapat diskontinuitas sangat tajam pada panjang gelombang sedikit lebih besar dari panjang gelombang puncak serapan. 20
10
2014/11/18
PROSES PENYERAPAN Penyerapan sinar X disebabkan pengeluaran elektron terdalam dan
menimbulkan ion tereksitasi Pada peristiwa ini, total energi radiasi (h) terbagi antara energi kinetik elektron (fotoelektron) dan energi potensial ion tereksitasi Probabilitas tertinggi terjadinya penyerapan energi adalah pada saat energi radiasi (h) sama dengan energi yang diperlukan mengeluarkan elektron pada batas atom(pada energi radiasi yang menyebabkan energi kinetik fotoelektron nol) Spektra atom Pb menunjukkan 4 puncak; puncak dengan terpendek (puncak K) 0.14Å, merupakan energi yang tepat mengeluarkan elektron dari kulit K tanpa kelebihan energi (kinetik) pada elektron tersebut Kurang sedikit dari energi tersebut (atau pada sedikit lebih besar): jumlah energi tidak cukup untuk membawa elektron penyerapan energi menurun tiba-tiba 21 Pada kurang dari 0.14Å interaksi antara elektron dan radiasi berkurang perlahan dan ini nampak dari menurunnya serapan. Pada kondisi ini enengri kinetik elektron bertambah dengan berkurangnya
PROSES ABSORPSI SINAR X
11
2014/11/18
PROSES FLUORESENSE SINAR X (XRF) Serapan sinar X menimbulkan ion tereksitasi tingkat elektronik,
saat kembali ke keadaan dasar akan melibatkan transisi tingkat energi yang lebih tinggi Eksitasi ion yang menimbulkan kekosongan pada kulit K, akan terjadi bila Pb menyerap radiasi dengan kurang dari 0,14 A (gambar 12.5), beberapa saat kemudian ion kembali ke keadaan dasar melalui serangkaian transisi elektron Setelah beberapa saat, ion kembali ke keadaan dasar melalui serangkaian transisi elktronik yang khas dengan memancakan radiasi (emisi/fluoresensi) pada panjang gelombang yang sama dengan sinar yang menyebabkan eksitasi
FLUORESENSI SINAR X sinar fluoresensi > tepi absorpsi yang bersesuaian Garis absorpsi K untuk Ag terjadi pada 0,485Å (Gambar
12-5) sementara garis emisinya pada 0,497Å dan 0,559Å Bila fluoresesnsi disebabkan emisi tabung sinar X, maka
pengoperasian alat harus pada beda potensial yang memadai yaitu yang menyebabkan nilaio yang lebih kecil dari tepi serapan 24
12
2014/11/18
PROSES DIFRAKSI SINAR X Kristal atom, ion atau molekul tersusun secara teratur membentuk susunan 3D
yang disebut kisi kristal
Pola difraksi dapat ditentukan dari jarak atom dalam kristal, dapat menentukan
jenis kristal tertentu
Interaksi vektor listrik gelombang elektromagnetik dengan elektron menimbulkan
penghamburan.
Bila sinar X terhambur pada lingkungan yang teratur dalam kristal, interferensi
(yang saling menguatkan ataupun saling meniadakan) akan timbul diantara sinar-sinar hamburan tersebut, sebab jarak antar pusat hamburan pada orde yang sama dengan panjang gelombang sumber radiasi.
PROSES DIFRAKSI SINAR X Sinar X akan menunjukkan gejala difraksi bila sinar tersebut jatuh pada benda
yang jarak antar atomnya kira-kira sama dengan panjang gelombang sinar.
Difraksi sinar X terjadi bila Jarak antar lapisan atom sama Pusat hamburan terdistribusi dengan sangat teratur Benda-benda Kristalin menunjukkan gejala difraksi sinar X
13
2014/11/18
DIFRAKSI SINAR X, HUKUM BRAGG a’
a
b’ b
Gambar 12.6 Difraksi sinar X oleh kristal
1 2
2d sin θ = n AP + PC = n
a. sinar datang mengenai bidang 1 b. sinar datang mengenai bidang 2
a’ dan b’ sinar hamburan
Interferensi saling menguatkan bila a’ dan b’ satu fase
Satu fase bila jalur tempuh keduanya 27 berbeda n
INSTRUMENTASI
14
2014/11/18
KOMPONEN PERALATAN Aplikasi sinar X meliputi absorpsi, emisi, fluoressensi
dan difraksi, namum demikian 5 komponen alat yang utama /fungsinya sama, terdapat pada semuanya
Sumber sinar
Pemilih panjang gelombag (filter, monokromator)
Sel (tempat sampel)
Detektor/tranduser
Pemroses sinar dan luaran/meter
29
INSTRUMENTASI
Sumber sinar X Collimators Filter WDXRF spektrometer Sample holders Simultaneous WDXRF spektrometer ED spektrometer
15
2014/11/18
SUMBER SINAR X 3 metode umum menghasilkan sinar X untuk penggunaan analitik di lab:
Beam dengan elektron berenergi tinggi menghasilkan pita yang kontinu radiasi X menembak ke logam target sebagai radiasi line sinar X unsur tertentu oleh keluarnya elektron terdalam tabung sinar X yang biasanya digunakan untuk XRD dan XRF
Menggunakan sinar X dengan energi tertentu untuk menghasilkan sinar X secondari (XRF)
Menggunakan isotop radioaktif yang mengeluarkan energi sinar X sangat tinggi (juga disebut radiasi gamma)
Metode lain ialah menggunakan partikel pengakselerasi energi tinggi yang
disebut sinkroton
SIFAT DAN SUMBER RADIASI SINAR X Sifat sinar X tidak bermuatan, energi/daya tembus tinggi menghitamkan pelat foto, menimbulkan fluoresensi Produk tabung sinar x,
Sinar x terjadi bila logam sasaran ditembaki oleh elektron berenergi tinggi Terjadi pengurangan kecepatan tiba-tiba, energi kinetik elektron diubah jadi energi foton eV Ek = ½ mv2 = eV Radioaktif Sinar X sekunder 32
16
2014/11/18
SINAR X, RADIASI KONTINYU DAN KHAS Tabung sinar X penghasil sinar X primer Radisi kontinyu atau radiasi putih, atau heterokromatik Radiasi khas timbul bila potensial V ditingkatkan, tampak sebagai puncak-puncak di atas radiasi kontinyu (Fig 12.1-2) Aplikasi Radiasi kontinyu, bidang kedokteran (radiografi) Radiasi khas, untuk analisis struktur 33
TABUNG SINAR X
Ketika katoda (elektroda bermuatan negatif dipanaskan secara elektrik oleh
arus akan dilepaskan elektron emisi termionik Muatan positif pada elektroda logam (anoda) ditempatkan dekat katoda dalam
vakum, muatan negatif dari elektron akan ditembakkan ke anoda panjang gelombang pendek (sinar X) Tabung sinar X biasanya beroperasi pada tegangan 4+50kV antara katoda dan
anoda
17
2014/11/18
Tabung sinar X
(Coolidge tube)
Logam target : W, Cr, Cu, Mo, Rh, Sc, Ag, Fe dan Co (wolfram, krom, tembaga, molibden, rodium, scandium,perak besi dan kobalt) Skema tabung sinar X
35
Tabung hampa udara yang dilengkapi dengan : katoda, kawat pijar
wolfram ; anoda, logam target; pendingin; jendela berilium dan pemfokus Cara kerja : Suatu rangkaian elektronik (di luar tabung) memanaskan filamen dan mempercepat elektron yang dihasilkannya. Elektron berenergi tinggi lalu menumbuk anoda dan kehilangan energinya, energi berubah menjadi radiasi sinar X, yang kemudian menembus ke luar tabung melalui jendela berilium Rangkaian pemanas berfungsi mengontrol intensitas radiasi yang dihasilkan sedangkan potensial pemercepat mengatur energinya untuk pekerjaan kuantitatif keduanya terhubung dengan suatu stabilisator yang menjaga arus atau potensial selalu tetap (perubahan < 1%)
TABUNG SINAR X Alat baru ?
Pengubahan energi listrik menjadi energi radiasi merupakan proses yang tidak efisien (< 1%), sebagian besar energi hilang sebagai panas, oleh sebab itu diperlukan suatu pendingin anoda 36
18
2014/11/18
SUMBER XRF SEKUNDER
SUMBER SINAR X SEKUNDER Spektra sinar fluoresensi dari unsur yang telah dieksitasi oleh sumber radiasi tabung sinar X dapat menjadi sumber sinar bagi analisis fluoresensi atau absorpsi unsur analit Tabung sinar X Target : W
Sinar X primer = radiasi kontinyu
Logam Molibden
Sinar Mo K dan Mo K = Sumber sinar sekunder
38
19
2014/11/18
SUMBER RADIOISOTOF Beberapa radioisotop memancarkan spektra garis, sebagian lain spektra kontinyu sinar X Radiasi yang diemisikan isotop radioaktif dapat mengeksitasi unsur-unsur digunakan untuk analisis fluoresensi dan analisis absorpsi sinar X Contoh :
125I
mengemisikan sinar X = 0,45A
Sinar X sering kali dihasilkan dari peluruhan radioaktif. Sinar tidak
terbedakan dari sinar X, kecuali asal/cara pembentukannya, dari reaksi inti. Beberapa proses emisi sinar atau sering meninggalkan inti pada posisi tereksitasi yang kemudian akan mengemisi sinar saat kembali ke keadaan dasar.
SUMBER SINAR X RADIOISOTOP Proses penangkapan elektron atau penangkapan K juga
merupakan proses yang disertai emisi sinar X. Penangkapan satu elektron K (jarang elektron L atau M) oleh inti atom, menjadi inti atom baru (nomor atom berkurang satu) menyebabkan transisi elektronik untuk mengisi kekosongan pada kulit K. Transisi ini disertai emisi sinar X monokromatis (spektra garis) Produksi radioisotop buatan dengan prinsip penangkapan elektron menyediakan sumber sinar X monokromatis untuk kebutuhan analisis, misalnya : 55Fe 54Mn +h Membebaskan sinar X dengan panjang gelombang 2,1A 40
20
2014/11/18
SUMBER SINAR X RADIOISOTOP
Berbagai zat radioaktif telah digunakan dalam metode fluoresensi
dan absorpsi sinar X (Tabel 12.2). Radioisotop dikapsulkan untuk mencegah kontaminasi laboratorium dan perlindungan terhadap absorpsi radiasi pada semua arah kecuali arah tertentu Sumber radioaktif terbaik menyediakan garis spektra sederhana. Contohnya suatu sumber yang menghasilkan garis diantara panjang gelombang 0,3 dan 0,47 A dapat digunakan untuk studi fluoresensi maupun absorpsi yang meliputi tepi absorpsi K bagi unsur Ag (Gambar 12.5). Sensitivitas meningkat sejalan panjang gelombang sumber garis mendekati patahan (absorption edge). Iodine -125 yang mengemisi sinar X pada 0,46 A adalah ideal untuk penetapan Ag. 41
COLLIMATOR
21
2014/11/18
COLLIMATOR
FILTER DAN MONOKROMATOR Filter
Seperti halnya pada spektoskopi optik, pada spektrometri sinar X juga filter merupakan pemilih panjang gelombang sinar yang lebih dulu ada, sebelum monokromator dikembangkan Gambar 12.8 menunjukkan cara menghasilkan sinar X yang lebih
monokromatis dengan menggunakan filter Garis K dan bagian sinar kontinyu (dari tabung sinar X dengan
target molibden) diserap oleh filter zirkonium yang memiliki ketebalan 0,01cm tinggal sinar garis K (monokromatis) 44
22
2014/11/18
FILTER
Filter
Penggunaan Filter, untuk menghasilkan sinar lebih monokromatis
Sumber sinar 42Mo Filter 40Zr
Gambar 12.8 Penggunaan filter untuk menghasilkan sinar X Monokromatis
46
23
2014/11/18
WDXRF SPEKTROMETER
ANALISIS KRISTAL
24
2014/11/18
MONOKROMATOR DAN DETEKTOR SINAR X Sinar setelah diabsorpsi oleh sampel diamati pada posisi searah sumber sinar Sinar fluoresensi yang timbul akibat penyinaran sampel oleh sumber sinar diamati pada arah 90 terhadap arah sinar dari sumber sinar Gambar 12.9 monokromator dan detektor sinar X. sudut detektor ke sumber (2) = 2x dari sudut sumber ke kristal (monokromator). Bagi analaisis anbsorpsi sumber adalah tabung sinar Xdan sampel diletakkan pada berkas (seperti pada gambar). 49 Untuk emisi, sampel merupakan sumberfluoresensi sinar X seperti tampak pada insert
50
25
2014/11/18
DETEKTOR DAN MONOKROMATOR SINAR X Monokromator: sebuah kristal dilengkapi 2 kolimator yang fungsinya sama
seperti slit pada alat optik
Kristal terletak diatas goniometer atau alas yang dapat berputar yang
memungkinkan menentukan sudut antara muka kristal dengan berkas sinar yang menembus kolimator
Untuk satu sudut angular tertentu yang diset pada goniometer akan ada
beberapa yang menimbulkan interferensi ( /2 /3…. /n) dengan =2dsinθ
Detektor terletak pada goniometer kedua yang berotasi dengan laju 2x laju
goniometer pertama (tempat meletakkan kristal analisator) Pada Gambar sudut berkas sinat X dengan muka kristal = θ, sudut sinar X dengan detektor = 2θ
51
DETEKTOR DAN MONOKROMATOR SINAR X Kolimator terdiri dari sederet pelat-pelat atau tabung-
tabung logam sangat rapat yang menyerap sinar dari berbagai arah dan hanya meneruskan sinar yang paralel saja Kristal pengalisa sinar X, suatu kristal tunggal dengan jarak antar bidang tertentu tergantung bahan pembentuk kristal. Tabel 12.3 Sinar X dengan lebih dari 2Å dihamburkan oleh partikel gas di atmosfir gas helium dialirkan pada wadah sampel dan detektor. (atau dilengkapi alat pengosong udara) Kehilangan intensitas sangat tinggi pada kristal datar diganti dengan kristal permukaan melengkung
52
26
2014/11/18
KISARAN KERJA KRISTAL ANALISATOR SINAR X
Kisaran panjang gelombang yang paling berguna bagi suatu kristal ditentukan
jarak bidang d, ada masalah berkaitan dengan deteksi radiasi pada saat 2θ mendekati 0 dan 180. Bila monokromator diset pada 2θ yang kurang dari 10, sejumlah radiasi polikromatis dihamburkan dari permukaan kristal menjadi sangat mengganggu. Umumnya 2θ > 160 tidak terukur sebab lokasi sumber sinar terhalang posisi detektor. ada max dan min (Tabel kristal pendifraksi)
Pemilihan kristal juga harus mempertimbangkan dispersi. Dispersi (diukur
sebagai dθ/d) berbanding terbalik dengan d contoh pada APD sebaiknya tidak untuk pengukuran panjang gelombang pendek. kristal LIF atau topaz dapat menggantikannya.
53
KISARAN KERJA KRISTAL ANALISATOR SINAR X Pemakaian multi kristal karena kisaran pengukuran
dengan sinar X 0,1-10Å (Tabel 12.1) maka tidak satu pun krista tunggal memiliki kisaran kerja pada panjang gelombang tersebut diperlukan alat sinar X yang memungkinkan penggunaan ≥ 2 kristal tunggal.
54
27
2014/11/18
Kristal pendifraksi sinar X kristal
Jarak kisi d, Å
Kisaran panjang gelombang, Å pada
Dispersi dθ/d, derajat/ Å pada
max
min
max
min
Topaz
1,356
2,67
0,24
2,12
0,37
LiF
2,014
3,97
0,35
1,43
0,25
NaCl
2,820
5,55
0,49
1,02
0,18
EDDT*
4,404
8,67
0,77
0,65
0,11
APD**
5,325
10,50
0,93
0,54
0,09
*Etilen diamin d-tartrat **Amonium dihidrogen fosfat
55
SOAL Spektrometri Sinar X
Berapa seting goniometer (dalam 2θ), yang dibutuhkan untuk mengamati garis K bagi Fe(1.76Å), Se(0.992Å), Ag (0.497Å), apabila kristal pendifraksi : (a). topaz, (b). LiF dan (c). NaCl
Jawab (a)Data jarak d untuk topaz= 1.356 Å =2dsinθ sinθ = /2d (Nilai n biasanya 1
n
Untuk Fe sinθ = (1.76)/2 x 1.356) = 0.648968 θ = 40.46 2θ = 80.82 Untuk Se sinθ = (0.992)/2 x 1.356) = 0.365782 θ = 21.4557 2θ = 42.9114 56
(b) …..
28
2014/11/18
INDEKS MILLER DAN BIDANG SEL
57
Analisis kualitatif senyawa/unsur kristalin dengan XRD Cari 3 puncak utama (puncak intensitas tertinggi) dari spektra Sampel Cari pada data spekra zat standar yang memiliki puncak utama dengan nilai sama
Contoh : Suatu sampel zeolit alam diduga memiliki stuktur mordenit, maka cocokan data spetrum sampel dengan standar (misalnya)Atlas of Zeolite Framework Types. Elsevier ed 7 (2007) : hal 218 (225 pdf) Collection of Simulated XRD Powder Patterns for Zeolites….hal 244 Contoh 2 Suatu sampel diduga merupakan unsur silikon . Maka diperiksa apakah ada puncak utama Si yaitu : pada 2 28.38,(111), I/I0= 100%; 2 47.30,(200), I/I0= 100% ; 2 56.06,(210),I/I0= 80% , 69.581, (400), I/I0= 60%. (acuan JCPDS ICCD Silikon) Joint Committies on Powder Diffraction Standar International Centre for Diffraction Data 1977
58
29
2014/11/18
Pola Difraksi sinar X : Suatu hasil percobaan Sintesis nanokomposit zeolit-TiO2
59
APLIKASI ANALITIK SINAR X 3 bidang berbeda dalam analisis sinar X Absorpsi sinar X:
bervariasi bergantung pada bobot atom XRD
bergantung pada sifat kristal padatan XRF
karakteristik unsur yang ada dan konsentrasinya dalam sampel
30
2014/11/18
ANALISIS CAMPURAN BAHAN DENGAN XRD
Spektrum XRD campuran senyawa atau atom. Dapat terjadi tumpangsuh
puncak-puncak serapan antara komponen2 dalam sampel puncak-puncak pada λ yang sama saling menambahkan
61
ABSORBSI SINAR X
Jika panjang gelombang sinar X cukup pendek (energi tinggi), akan terjadi
eksitasi atom dan atom mengabsorbsi sinar X dengan energi yang cukup untuk eksitasi
31
2014/11/18
PENYERAPAN SINAR X, KOEFISIEN ABSORPSI Bila sinar X melalui bahan sebagian sinar akan ditransmisi sebagian diserap Penurunan fraksi sinar tergantung panjang/jarak yang ditempuh (hukum Beer) -dI/I = dx koefisien absorpsi linier - dI/I perubahan intensitas sinar/ dx jarak tempuh sinar Intergrasi :
I = Ioe-x atau ln I/Io = x Io intensitas sinar asal I
intensitas sinar setelah melaui jarak d = intensitas yang ditransmisi 63
PENYERAPAN SINAR X, KOEFISIEN ABSORPSI MASSA Hukum Beer dapat dinyatakan sebagai : ln I/Io = Mx M = koefisien absorpsi massa, nilainya tidak bergantung fase bahan (padat, cair, gas) = densitas contoh Koefisien absorpsi massa bersifat aditif M = WAA + WBB + WCC WA, WB, WC masing-masing menyatakan fraksi berat unsur A, B dan C Aadalah koefisien absorpsi massa unsur A 64
32
