ANALISIS THORIUM MENGGUNAKAN SPEKTROFOTO METER UV-VIS

Transkripsi

1 ANALISIS THORIUM MENGGUNAKAN SPEKTROFOTO METER UV-VIS Noviarty, S.Fatimah, Yusuf Nampira Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir - BATAN artynov@ yahoo.co.id ABSTRAK ANALISIS THORIUM MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER UV-VIS. Telah dilakukan analisis thorium menggunakan alat Spektrofotometer UV-Vis dengan tujuan untuk mengetahui kandungan thorium dalam suatu sampel yang mengandung thorium. Analisis thorium dapat dilakukan dengan menggunakan alat Spektrofotometer UV-Vis Analisis metode ini didasarkan pada pendeteksian senyawa kompleks, Sebelum analisis dilakukan terhadap sampel yang mengandung thorium dilakukan beberapa pengujian parameter diantaranya, penentuan parameter daerah pengukuran (konfirmasi identitas), penentuan kestabilan pengomplek, penentuan limit deteksi dan limit kuantitasi, penentuan linieritas, penentuan daerah kerja, penentuan presisi dan akurasi. Dari penentuan parameter tersebut diperoleh daerah pengukuran pada panjang gelombang nm, sedangkan limit deteksi diperoleh sebesar ppm dan limit kuantitasi sebesar ppm. Pada uji linieritas diperoleh koefisien regresi mendekati 1 yaitu Pada uji presisi yang dilakukan terhadap larutan standar sampel dapat diterima karena syarat keberterimaan berdasarkan chi square adalah nilai X 2 pengukuran lebih kecil atau sama dengan nilai yang diperoleh pada tabel chi square. Sedangkan nilai X 2 pengukuran yang diperoleh lebih kecil dari nilai chi square tabel yaitu 0,2496 untuk pengukuran sampel standar konsentrasi 1.0 ppm sedangkan untuk sampel standar dengan konsentrasi 2.0 ppm yaitu , dengan tingkat kepercayaan 95%. Sedang pada perhitungan nilai akurasi diperoleh besar nilai akurasi untuk konsentrasi 1.0ppm sebesar % dan untuk konsentrasi 2.0ppm %, sehingga parameter uji yang dilakukan dapat diterapkan untuk analisis thorium menggunakan spektrometer UV-Vis. Dari Analisis diperoleh kandungan thorium sebesar ppm, ppm, ppm, ppm untuk larutan sampel 1, sampel 2, sampel 3 dan sampel 4. Hasil analisis berada diatas nilai limit deteksi dan limit kuantitasi. Kata kunci : Spektrofotometer UV-Vis, Thorium, Arsenazo ABSTRACT THORIUM ANALYSIS USING UV-VIS SPECTROPHOTOMETR. Thorium analysis has been done using a UV-Vis spectrophotometer in order to determine the content of thorium in a sample containing thorium. Analysis of thorium can be performed using an UV-Vis Spectrophotometer analysis method is based on the detection of complex compounds, prior to analysis conducted on samples containing thorium done some testing of such parameters, determining the parameters of the measurement area (confirmation of identity), Stability Complex determination, the determination of the detection limit and the limit of quantity, linearity determination, the determination of the work area, the determination of precision and accuracy. Determination of these parameters obtained from the measurements at a wavelength of nm, whereas the detection limit obtained for ppm and quantity limit of ppm. In the linearity test of regression coefficient close to 1 ie In the precision test conducted on a sample of the standard solution is acceptable because the requirement was acceptance by the chi square value of X2 measurement is less than or equal to the value obtained in the chi square table. While the measurements obtained X2 values less than the value of chi square table is for the measurement of standard samples for concentrations of 1.0ppm while the standard samples with concentrations of 2.0ppm is , with 95% confidence level. Being on the calculation of accuracy values obtained great value for the concentration of 1.0ppm accuracy of % and % for the concentration of 2.0ppm, so that the test parameters that can be applied to the analysis of thorium using UV-Vis spectrometer. Obtained from the analysis of thorium content ppm, ppm, ppm, ppm for the solution of sample 1, sample 2, sample 3 and sample 4. The results of the analysis is above the detection limit and quantitation limit. Key words : UV-Vis Spectrophotometer, Thorium, Arcenazo III Noviarty dkk 555 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

2 1. PENDAHULUAN Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir adalah salah satu pusat di lingkungan BATAN yang bertugas antara lain melakukan penelitian dan mengembangkan teknologi bahan bakar nuklir. Salah satu bahan Nuklir yang dapat dikembangkan sebagai bahan bakar Nuklir adalah unsur thorium. Thorium ditemukan oleh Berzellius pada tahun Panas dalam bumi yang dihasilkan telah dihubungkan dengan anggota aktinida yang kedua ini. Thorium terdapat dalam thorit dan thorianit. Ketersediaan thorium diduga tiga kali lebih banyak daripada uranium, dan sama banyaknya dengan timbal atau molibdenium [1] Thorium termasuk dalam unsur aktinida dengan nomor atom 90 dan nomor massa 232,0381 dan merupakan elemen kedua pada rangkaian aktinida (5f)dalam tabel sistem periodik. Dalam keadaan murni thorium adalah suatu logam berwarna putih keabu-abuan. Sifat dari unsur kimia ini adalah mudah membentuk senyawa kompleks ionik atau netral, Thorium larut perlahan-lahan dalam air, tapi tidak langsung larut dalam kebanyakan asam kecuali asam klorida mempunyai panjang gelombang 665,0 nm stabil pada bilangan oksidasi IV, tinggi dalam beberapa senyawa organik [1]. Seperti telah disebutkan diatas bahwa thorium dapat digunakan sebagai bahan bakar nuklir, namun sebelum penggunaannya kandungan thorium perlu dianalisis terlebih dahulu. Thorium merupakan salahsatu unsur aktinida maka thorium mudah membentuk senyawa komplek dengan mengikat ligan. Beberapa ligan untuk membentuk senyawa komplek thorium diantaranya adalah arsenazo III (C22H16As2N4Na2O14S24H2O) larutan komplek ini berwarna ungu kemerahan. Senyawa komplek ini akan dapat memyerap sinar UV atau Visisble sehingga thorium dapat ditentukan kandungannya dengan menggunakan alat Spektrofotometer UV- Vis. Analisis metode ini didasarkan pada pendeteksian serapan sinar X oleh senyawa kompleks Thorium-Arsenazo III [1]. Untuk memperoleh hasil analisis thorium mendekati nilai benar, dapat dipercaya dan dapat dipertanggung jawabkan, maka diperlukan penetapan parameter pengukuran dan batasan pengukuran. Oleh sebab itu dalam penelitian ini dilakukan penentuan : - Konfirmasi identitas (daerah serapan thorium) - Kestabilan komplek - Penetuan daerah kerja - Linieritas - Limit deteksi dan limit kuantitasi - Presisi yang dilakukan dengan uji ripitabilitas dari standar - Akurasi, yang dihitung dengan cara membandingkan antara konsentrasi yang diperoleh dari pengukuran dengan nilai konsentrasi pada sertifikat. [2]. 2.TATA KERJA SEMINAR NASIONAL Bahan yang digunakan Sebagai sampel digunakan thorium nitrat dari standar Spex dan larutan sampel yang mengandung thorium, sebagai bahan pengompleks digunakan arsenazo III 0.2%, dan asam oksalat 5% digunakan sebagai penstabil larutan komplek, sedangkan sebagai pelarut digunakan air bebas mineral. [1]. Peralatan Dalam penyiapan cuplikan digunakan peralatan gelas diantaranya labu ukur, timbangan dan pemanas listrik, dan untuk pengukuran digunakan seperangkat alat Spektrofotometer UV-Vis merk : Perkin Elmer Lamda 15 Cara kerja Penyiapan larutan 1. Pembuatan larutan standar thorium Pembuatan larutan standar Th dilakukan dengan mengencerkankan 1ml Larutan standar Spex Thorium ppm ke dalam labu ukur 100 ml, dan ditepatkan hingga tanda batas dengan air bebas mineral, diperoleh konsentrasi larutan standar induk Th sebesar 100 ppm 2. Pembuatan larutan Arsenazo III 0,2 %. Pembuatan larutan pengomplek Arsenazo 0.2 % dilakukan dengan melarutkan 0,2 gram Arsenazo III dengan air bebas mineral hingga larut di dalam gelas piala. Larutan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml, ditambahkan natrium karbonat 1 ml dan ditepatkan hingga tanda batas menggunakan air bebas mineral. Larutan Arsenazo III disimpan di dalam botol plastik. 3. Pembuatan larutan oksalat 5% Pembuatan larutan oksalat 5% dilakukan dengan melarutkan 5 gram Asam Oksalat dengan air bebas mineral hingga larut di dalam gelas piala. Larutan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 100 ml, dan ditepatkan hingga tanda batas menggunakan air bebas mineral. Larutan Asam Oksalat disimpan di dalam botol plastik. 4. Pembuatan larutan blanko Pembuatan larutan blanko dilakukan dengan memipet larutan asam oksalat 5 % sebanyak 1 ml, dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml. Kemudian ditambahkan larutan pengompleks Arsenazo III 0,2 % sebanyak 2 ml, larutan ditepatkan hingga tanda batas menggunakan air bebas mineral. 5. Penyiapan larutan standar thorium Pembuatan larutan standar Thorium konsentrasi 0 ppm, 0,05ppm, 0,10ppm, 0,25ppm, 0,5ppm, 1,0ppm, 2,0ppm, 3,0ppm, 4,0ppm, 6,0ppm, 8,0ppm. Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 556 Noviarty dkk

3 Pembuatan dilakukan dengan mengencerkan masing masing 0,0125mL, 0,025mL, 0,0625mL, 0,125mL, 0,25mL, 0,5mL, 0,75mL, dan 1mL, 1,5mL, 2mL, larutan standar induk Thorium 100ppm masing-masing dimasukkan ke dalam labu 25mL. Selanjutnya ditambahkan 1 ml asam oksalat 5% dan 2mL Arsenazo III 0,2%. Larutan ditepatkan hingga tanda batas menggunakan air bebas mineral. 6.Pengukuran pada Analisis Thorium dengan Spektrofotometer UV-Vis Pengukuran dimulai terlebih dahulu dengan melakukan back corr terhadap larutan blanko. Setelah back corr selesai dilakukan, dilanjutkan dengan mengukur larutan standar. 7. Penetapan parameter metode Beberapa aspek yang diukur dalam penetapan parameter metode adalah konfirmasi identitas, linieritas, presisi, akurasi, limit deteksi dan limit kuantitasi. Konfirmasi identitas thorium ditentukan melalui penyapuan panjang gelombang dari 190nm sampai 900nm. Dari penyapuan tersebut diperoleh daerah panjang gelombang yang memberikan karakteristik dari spektrum thorium. Pengukuran limit deteksi(lod) dan limit kuantitasiloq) dilakukan dengan mengolah data yang diperoleh dari hasil pengukuran blanko sebanyak 5 (lima) kali pengulangan (X rt) dan standar deviasinya (SD). Selanjutnya dihitung besar nilai limit deteksi dengan menggunakan persamaan LD = X rt + ( 3 x SD ) dan limit kuantitasi menggunakan persamaan LQ = X rt + (10 x SD). Sedangkan uji linieritas diperoleh dari data pengukuran larutan deret standar yang akan digunakan untuk pembuatan kurva kalibrasi. Uji presisi diperoleh dari pengukuran absorban dengan lima kali pengulangan (repeatability) pada sampel yang sama, dengan menggunakan persamaan X 2 = (Xi X rt) 2 /Xrt nilai presisinya sebagai simpangan baku relative dapat diketahui. Uji akurasi dilakukan dengan mengukur larutan standar yang dijadikan sampel, selanjutnya diperoleh nilai akurasi sebagai % recovery [1]. 8. Analisis sampel thorium Analisis sampel thorium dilakukan terhadap larutan sampel yang mengandung thorium dengan menggunakan parameter analisis yang sudah diuji sebelumnya. Untuk menguji keberterimaan hasil analisis dilakukan uji analisis sampel dari standar thorium yang diketahui konsentrasinya (standar thorium nitrat bersertifikat dari Spex) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Konfirmasi Identitas. Pada penentuan konfirmasi identitas thorium yang dilakukan dengan penyapuan panjang gelombang dari 190 nm 900 nm terhadap konsentrasi Thorium 4 ppm, diperoleh daerah panjang gelombang yang memberikan puncak spektrum throrium pada panjang gelombang 664,9 nm, 617,5nm seperti ditunjukkan dalam gambar1. Panjang gelombang yang diperoleh merupakan karakteristik dari senyawa komplek. Gambar 1. Hasil penyapuan panjang gelombang Th pada larutan standar 4 ppm Analisis senyawa thorium-arsenazo, akan memberikan kepekaan analisis maksimum pada panjang gelombang serapan optimum karena pada keadaan tersebut hukum Lambert- Beer akan terpenuhi dengan baik. Daerah panjang gelombang serapan optimum terjadi pada panjang gelombang 664.9nm. Panjang gelombang nm yang diperoleh digunakan untuk pengukuran absorban pada analisis thorium lebih lanjut. Penentuan kestabilan komplek dilakukan dengan melihat perubahan serapan sinar x dari senyawa komplek thorium arsenazo yang terbentuk terhadap waktu pengomplekan.pengaruh waktu kompleks terhadap serapan dilakukan pada larutan standar konsentrasi 3,0 ppm, dengan interval waktu pengamatan serapan kompleks dari 0 menit sampai dengan 30 menit. Dari pengamatan tersebut diperoleh data seperti ditunjukkan dalam tabel 1. Tabel1.Pengaruh waktu kompleks terhadap absorban Sampel Waktu(menit) 3 ppm 0' 0,550 5' 0,549 10' 0,546 15' 0,546 20' 0,546 25' 0,546 30' 0,546 setelah 30' 0,536 Noviarty dkk 557 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

4 Pada tabel 1 terlihat bahwa waktu mempengaruhi intensitas sinar yang diserap (besar absorban). yang dihasilkan memberikan hasil yang stabil dalam waktu 10 hingga 30 menit, sedangkan jika waktu pengukuran melebihi 30 menit maka absorbansi yang diperoleh telah mengalami penurunan, seperti terlihat pada gambar 2, sehingga waktu analisis dilakukan tidak melebihi dari 30 menit. Pengaruh waktu ini digunakan untuk lama proses pembentukan waktu komplek pada analisis Thorium lebih lanjut. Gambar 3. Pengaruh konsentrasi Thorium terhadap Gambar-2. gambar hubungan antara waktu dengan absorban Penentuan daerah kerja. Penentuan daerah kerja dilakukan dengan mengamati pengukuran larutan standar sampel dari konsentrasi 0 ppm hingga 8 ppm. Dari hasil tersebut diperoleh bahwa daerah kerja optimal terjadi pada konsentrasi 1 ppm hingga konsentrasi 4 ppm dengan besar absorban hingga seperti ditunjukkan dalam tabel 2 dan gambar 3 Hal ini sesuai dengan spesifikasi dalam analisis menggunakan spektrofotometer UV-Vis, yang menyatakan bahwa daerah kerja yang optimal adalah apabila absorban berkisar antara 0,2 0,8. Pada gambar 3 terlihat bahwa hubungan yang linier terjadi pada konsentrasi sampel antara dibawah 4 ppm, sehingga dibuat uji linieritas dengan menggunakan sampel standar dari konsentrasi 0 ppm hingga 4ppm Limit deteksi, Limit Kuantitasi dan linieritas standar Pada penentuan Limit deteksi (LoD) dan limit kuantitasi (LoQ) diperoleh dengan mengukur larutan blanko sebanyak 5 (lima) kali pengulangan, diperoleh Limit deteksi atau batas konsentrasi terendah dari analit dalam contoh yang dapat terdeteksi sebesar ppm. Sedangkan untuk limit kuantitasi atau biasa disebut juga limit pelaporan (limit of reporting) adalah konsentrasi terendah dari analit yang dapat ditentukan dengan tingkat presisi dan akurasi yang dapat diterima adalah sebesar ppm seperti ditunjukkan dalam tabel 3. Gambar 4. Kurva kalibrasi Thorium Presisi dan akurasi Selanjutnya parameter uji yang telah ditetapkan diterapkan pada analisis sampel dari larutan standar thorium. Dari pengukuran larutan standar yang dijadikan larutan sampel dilakukan perhitungan presisi yang ditunjukkan melalui uji ripitabilitas. Ripitabilitas pengukuran dilakukan terhadap konsentrasi sampel yang berada pada daerah linier dengan 5 kali pengulangan. Selanjutnya pada uji linieritas standar yang diperoleh dari pembuatan Kurva kalibrasi Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 558 Noviarty dkk

5 .dihasilkan.suatu persamaan garis lurus y = 0,1659x + 0,011 dengan koefisien regresi. sebesar 0,9933 seperti yang terlihat pada gambar 4. Nilai koefisien regresi yang diperoleh lebih besar dari 0,98, hal ini menunjukkan ketepatan terhadap data ukur yang mendekati nilai benar, karena hasil linieritas yang baik ditunjukkan dengan nilai koefisien regresi mendekati angka 1. Pada umumnya derajat kepercayaan yang diambil untuk pengukuran secara spektrometri sebesar 95 %. Pada tabel chi square untuk harga df 4 dan derajat kepercayaan 95% diperoleh nilai 0,711.[4] Syarat keberterimaan berdasarkan chi square adalah nilai presisi pengukuran lebih kecil atau sama dengan nilai yang diperoleh pada tabel chi square. Sedangkan nilai presisi pengukuran yang diperoleh lebih kecil dari nilai chi square tabel yaitu 0,2028 untuk pengukuran larutan standar konsentrasi 2,0 ppm sedangkan untuk sampel standar dengan konsentrasi 1 ppm yaitu 0,2496 sehingga hasil pengukuran yang diperoleh dapat diterima. Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai akurasi dari sampel larutan standar thorium. Dari perhitungan tersebut diperoleh nilai akurasi sebesar % untuk konsentrasi standar sampel 1 ppm, dan % untuk konsentrasi 2 ppm seperti yang ditunjukkan dalam Tabel-4. Besar nilai akurasi yang baik adalah apabila nilai akurasi tersebut menuju 100 % dan untuk tingkat kepercayaan 95% nilai akurasi tidak kurang dari 95 %. Nilai akurasi yang diperoleh untuk konsentrasi 1 ppm dan 2 ppm memenuhi kriteria tersebut, sehingga besaran akurasi yang diperoleh dapat diterima, dan analisis thorium didalam sampel yang mengandung thorium dapat dilakukan. Analisis sampel thorium Analisis sampel thorium dilakukan terhadap larutan sampel yang mengandung thorium dengan menggunakan parameter analisis yang sudah diuji sebelumnya. Dari hasil analisis thorium tersebut diperoleh kandungan thorium didalam larutan sampel yang dianalisis masing-masing sebesar ppm, ppm, ppm, ppm untuk larutan sampel 1, sampel 2, sampel 3 dan sampel 4, seperti ditunjukkan dalam tabel 4. Pada table 4 terlihat bahwa pengukuran absorban berada pada daerah kerja yaitu 0.2 hingga0.8 dan juga berada diatas limit limit deteksi dan limit kuantitasi. Hasil analisis sampel dapat diterima karena hasil uji akurasi terhadap sampel standar thorium memenuhi kriteria keberterimaan. 4. KESIMPULAN Dari Analisis Thorium menggunakan spektrofotometer UV-Vis dengan ligan Arsenazo III diperoleh kandungan thorium sebesar ppm, ppm, ppm, ppm untuk larutan sampel 1, sampel 2, sampel 3 dan sampel 4. Hasil analisis berada diatas nilai limit deteksi dan limit kuantitasi yaitu sebesar ppm dan ppm. Hasil analisis ini dapat diterima karena koefisien regresi diperoleh mendekati 1 yaitu dan besar nilai akurasi berada diatas tingkat nilai kepercayaan yang diambil (95%). Besar nilai akurasi diperoleh terhadap larutan standar yang dijadikan larutan sampel yaitu % untuk konsentrasi 1.0ppm dan %. untuk konsentrasi 2.0ppm, sehingga hasil analisis thorium dalam sampel yang mengandung thorium dapat diterima. 5. DAFTAR PUSTAKA 1.FATIMAH S, dkk.. Pengaruh Uranium Terhadap Analisis Thorium Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir, Serpong, PTBN- BATAN, Budiman Validasi Metode Dan Keterlusuran Pengukuran Lab. Penguji Dan Kalibrasi. Serpong: PTBN-BATAN 3.Wulansary, Retno Penentuan Uranium Dengan Pengompleks Arsenazo III Menggu-nakan Spektrofotometer UV-VIS. Laporan Kerja Praktek SMK 2 Tangerang 4.ANDERSON R.L. Pactical statistic for Anlitical Chemist Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1987 Noviarty dkk 559 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

6 Tabel 2. Data hasil pengukuran thorium untuk penentuan daerah kerja Konsentrasi Terhitung rata - rata 0 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,0060 0,0016 0,05 0,0012 0,0016 0,0017 0,0016 0,0016 0,0060 0,0002 0,1 0,0016 0,0013 0,0014 0,0014 0,0015 0,0014 0,0001 0,25 0,048 0,046 0,047 0,046 0,046 0,0466 0,0009 0,5 0,089 0,088 0,088 0,088 0,088 0,0882 0,0004 1,0 0,179 0,179 0,179 0,180 0,179 0,1792 0,0004 2,0 0,352 0,353 0,352 0,352 0,353 0,3524 0,0005 3,0 0,546 0,546 0,546 0,545 0,546 0,5458 0,0004 4,0 0,644 0,642 0,641 0,643 0,644 0,6428 0,0013 6,0 0,944 0,943 0,942 0,94 0,944 0,9426 0,0017 8,0 1,169 1,168 1,150 1,151 1,152 0,9426 0,0096 SD Tabel3. Data hasil pengukuran blanko dan larutan standar Thorium Konsentrasi Terhitung rata - rata SD 0 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,0060 0,0016 0,25 0,048 0,046 0,047 0,046 0,046 0,0466 0,0009 0,5 0,089 0,088 0,088 0,088 0,088 0,0882 0,0004 1,0 0,179 0,179 0,179 0,180 0,179 0,1792 0,0004 2,0 0,352 0,353 0,352 0,352 0,353 0,3524 0,0005 3,0 0,546 0,546 0,546 0,545 0,546 0,5458 0,0004 4,0 0,644 0,642 0,641 0,643 0,644 0,6428 0,0013 LoD LoQ ppm 0,0220 ppm Persamaan regresi y = 0,1659x + 0,011 Koefisien regresi Tabel 4. Data hasil pengukuran larutan sampel dan larutan standar Kode Sampel rata-rata SD konsentrasi (ppm) 1.00ppm 0,179 0,180 0, , , ppm 0,352 0,353 0, , ,0687 Sampel 1 0,559 0,563 0, ,561 0,0021 3,3032 Sampel 2 0,227 0,228 0, ,227 0,0006 1,3020 Sampel 3 0,711 0, , ,712 0,0012 4,2194 Sampel 4 0,721 0,73 0, ,730 0,0095 4,2797 Presisi 1.00 ppm ppm %Akurasi 1.00 ppm ppm Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 560 Noviarty dkk