METODE TITRIMETRI PENENTUAN ASAM NITRAT BEBAS DALAM LARUTAN URANIL NITRAT UNTUK UMPAN GELASI DENGAN :MENGGUNAKAN GARAM PENGOMPLEKS Sri Widiyati, Hidayati PTAPB BATAN Yogyakarta ABSTRAK METODE TITRIMETRI PENENTUAN ASAM NITRAT BEBAS DALAM LARUTAN URANIL NITRA T UNTUK UMPAN GELASI DENGAN MENGGUNAKAN GARAM PENGOMPLEKS. Telah dilakukan analisis asam nitrat bebas dalam larutan uranium nitrat dengan metode titrimetri menggunakan indikator phenol ptalin. Titran yang digunakan adalah NaOH titrisol 0,1 N. Adanya uranium akan sangat menggangu pada analisis keasamannya. Untuk menghilangkan gangguan tersebut larutan yang mengandung uranium yang akan dianalisis asam bebasnya terlebih dahulu ditambah pengomplek ammonium oksalat atau ammonium karbonat. Dari dua macam pengomplek tersebut temyata pengomplek yang paling baik adalah ammonium karbonat. Dalam larutan HN03 yang mengandung sejumlah uranium diperlukan penambahan pengomplek ammonium karbonat sebanyak 2 kali jumlah mol uraniumnya. ABSTRACT TITfUMETRIC METHOD FOR DETERMINATION FREE NITRATE ACID IN U~~NIUM NITRATE SOLUTION FOR FEEDING GELASI USING COMPLEKS SAL TS. Determination of free acid aqueous phase of uranium nitrate solution, using phenol ph taline indicator had been done. Sodium hydroxide 0, 1N titrisol solution was used as a titran. The analysis of free acid was disturbance by uranium in the existanly of solution. To prevent the disturbance of uranium, et been had neutralized with addition complex ammonium oxalate or ammonium carbonate. Two experiments showed that ammonium carbonate was better than the ammonium oxalate. In a solution of HN03, containing a amount of uranium complex of reagent ammonium carbonate was need as much as twice mole of uranium. PENDAHULUAN Untuk memperoleh hasil kernel yang baik dan memenuhi spesifikasi yang diharapkan, maka pengkondisian umpan awal sangat diperlukan. Umpan awal yang diharapkan pada pembuatan kernel UOz adalah larutan uranil nitrat defisien asam (ADUN = Acid Deficient Urany Nitrate) dengan konsentrasi U > 2 M dan U03 kurang dari 2(1). Larutan ADUN adalah sistem tiga komponen yang bisa digambarkan UO) + HN03 atau U02(NO)h + UO) + H20. Ada beberapa cara untuk memperoleh larutan uranil nitrat. Dalam percobaan ini larutan ADUN diperoleh dengan melarutkan oksida uranium (UO) maupun U)Og) dalam HNO) dengan konsentrasi dan volume tertentu(2). Pelarutan dilakukan dengan menambah sedikit demi sedikit uranium kedalam HNO) 5,6N, sambil diaduk dan dipanaskan pada suhu 80 C sampai diperoleh larutan uranil nitrat defisien asam dengan perbandingan NO)/U < 2. Setelah dipanaskan larutan uranil nirat dengan perbandingan NOiU < 2 maka larutan dipekatkan dengan proses pemanasan atau penguapan pada suhu 50-60 C. Pemekatan dilakukan hingga diperoleh larutan uranil nitrat dengan konsentrasi uranium dan keasaman yang diinginkan. Kadar U dan keasaman merupakan variabel yang sangat penting pada pembuatan gel UO) yang merupakan salah satu proses penentuan keberhasilan kernel U02(3). Oleh karena itu, analisis uranium dan keasaman diharapkan bisa tepat dan teliti. Untuk analisis kadar U sudah ada yang baku yaitu dengan cara titrimetri dengan K2Cr207 titrisol Sri Widiyati, dkk. ISSN 1410-8178 329
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLffi 0, IN sedang untuk analisis keasaman pada penelitian ini dicoba dengan penambahan garam pengomplek. Analisis asam bebas dalam larutan uranum bisa dikerjakan dengan metode titrasi potensiometri maupun titrasi titrimetri biasa. Keuntungan menggunakan metode ini, proses analisis lebih cepat dan tidak banyak membutuhkan bahan kimia. Adanya uranium sangat mengganggu pada analisis asam bebas dengan metode titrasi potensiometri maupun titrimetri karena adanya hidrolisis(4j Prosedur yang paling baik untuk penentuan asam bebas dalam larutan uranium dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu: I. Menghilangkan uranium dalam larutan dengan cara ekstrasi pelarut atau pengendapan tanpa mengubah kandungan asam nitrat bebasnya. 2. Mengomplekkan uranium dengan sejumlah pengompleks tertentu yang cukup untuk mencegah gangguan pada titik akhir titrasinya. Dalam penentuan asam bebas ini lebih mudah dilakukan dengan cara yang kedua yaitu dengan menambahkan larutan pengompleks. Pengompleks yang paling umum digunakan adalah senyawa oksalat, florida, sui fat serta carbonat. Namun, berhubung alat titrasi potensiometri saat ini sedang rusak, untuk analisis keasaman dalam larutan uranium dalam penelitian ini dicoba dilakukan dengan metode titrasi biasa (titrimetri) menggunakan indikator phenol ptalin dan NaOH titrisol 0, IN sebagai titrannya. Untuk mengatasi gangguan uranium dicoba ditambahkan pengompleks ammonium oksalat atau ammonium karbonat. Dengan penambahan garam pengomplek ini diharapkan ion logam uraniumnya bereaksi dengan pengompleks membentuk kompleks yang stabil sehingga tidak mengganggu reaksi netralisasi asam bebasnya. TAT A KERJA Bahan Uranil nitrat heksahidrat pa, asam nitrat pa, natrium hidroksida titrisol, ammonium oksalat monohidrat pa, ammonium karbonat pa, indicator PP Alat 67 23 45 1 dianalisis Buret, pipet ependorf, pipet gondok, labu takar, beker gelas, pengad uk megnet, kompor pemanas Cara kerja Analisis asam nitrat tanpa adanya uranium I. Dibuat seri larutan HNO) 0,0 IN; 0,05 ;0, I ;0,2 ;0,3;0,4; dan 0,5N masing - masing sebanyak 10 101 dalam beker 2. Pengaduk magnet dimasukan dalam beker dan ditambah dua tetes indikator PP. 3. Sambil diaduk dititrasi perlahan - lahan dengan NaOH 0, IN hingga titik ekivalen tercapai (wama berubah menjadi merah jambu). Analisis asam nit rat dengan adanya uranium I. Dibuat larutan induk HNO) 0,05N 2. Dibuat larutan uranil nitrat dengan kadar O,lmg/ml 3. Dibuat seri larutan HN03 0,05N 10 101 yang masing - masing mengandung uranium bervariasi dari 0,01 M sid 0,1 M dan ditambah 2 tetes indikator PP sambil diaduk masing - masing dititrasi dengan NaOH 0, IN hingga titik ekivalen tercapai. Analisis asam nitrat dengan adanya uranium dengan ditambah pengompleks ammonium oksalat 4M dan ammonium karbonat 4M. 1. Dibuat seri larutan HNO) 0,05 N sebanyak 10 101 dalam beker yang mengandung uranium bervariasi dari 0,0 I M sid 0,1 M. 2. Untuk masing - masing kandungan uranium ditambah masing - masing pengompleks dengan memvariasi jumlah mol pengompleks. 3. Dititrasi dengan NaOH O,IN hingga titik ekivalen tercapai Penentuan asam dapat dihitung dengan rumus: V)xNj=VzxNz Dimana: VI = Volume HNO) yang dititrasi Vz = Volume titran NaOH N1 = Normalitas HNO) Nz = Normalitas NaOH HASIL DAN PEMBAHASAN Didalam percobaan pendahuluan asam nitrat dianalisis tanpa uranium untuk mengetahui pengaruh konsentrasi HNO) yang dititrasi dengan larutan NaOH 0,1N. Perhitungan kesalahan titrasi dari reaksi antara NaOH dengan asam nitrat di atas juga dimasukan kedalamnya. Hasil titrasi dan perhitungan dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah ini. Tabel 1. Analisis asam nitrat tanpa adanya uranium dengan konsentrasi HNO) yang divariasi [HNO)J yang 0,01 0,10 0,30 0,50 0,05 0,40 0,20 0,0107 0,0501 0,0105 0,3031 0,4044 0,5076 0,2017 [HNO)J Kesalahan (N) hasil No analisis 0,85 7,00 1,10 1,03 1,52 (%) 330 ISSN 1410-8178 Sri Widiyati, dkk
Tabel 2. Hasil titrasi asam nitrat 0,05 N yang mengandung uranium 0,0 I M sampai 0, I M dengan NaOH 0, I N. Konsetrasi 0,0] 0,03 0,09 0,05 0,07 0,1Vol NaOH Secara 5 0, teoritis 6,20 6,50 6,90 7,55 8,10 7,15 I NHasil 24 38 62 43 van 30 51 titrasi dibutuhkan hingga titik ekivalen No Kesalahan analisis (%) Tabel 3. Hasil titrasi asam nitrat bebas yang mengandung uranium dengan penambahan pengompleks ammonium oksalat 4M. HN03 0,05 0,004 0,021 0,042 0,336 0,168 0,084 0,252 0,420 mmol 10I 1080 105 1010 100 60 40 20 21 22 6,00 6,05 5,75 15 6,10 5,95 19 6,25 Jumlah Scr Analisis Berat 0,7501: 0,8751: 0,5001: 0,3751: 0,1001 dibutuhkan pengompleks Vol 5 teoritis U han : NaOH ekivalen 2,2 2,0 4,4 1,9 8,9 25 mol 17 (%) Kesala(mmol) Uhingga 0,1 dengan (m\) N yang (mmol) tidak Perbandingan Tabel 4. hasil titrasi asam nitrat bebas yang mengandung uranium dengan penambahan pengompleks ammonium karbon at 4M. HN03 0,05 0,004 0,021 0,042 0,336 0,084 0,168 0,252 0,420 mmol 10I 100 105 1010 40 80 60 Jumlah 5,70 5,60 5,50 5,25 5,30 14 12 10 5 6Scr Berat Analisis 0,1001 0,750I: 0,375I: 0,500I: 0,875I: pengompleks dibutuhkan 5teoritis Vol U han : NaOH ekivalen 4,4 2,2 2,0 1,9 8,9 mol 25 17 (%) Kesala Uhingga 0,1 dengan (m)) (mmol) N (mmol) yang tidak Perbandingan Dari Tabel I dapat dilihat bahwa konsentrasi HN03 yang baik dititrasi dengan NaOH 0, IN adalah 0,05-0,40 N dan yang paling baik adalah 0,05 N. Pada konsentrasi HN03 antara 0,05-0,40 N mcmberikan kesalahan relative rerata yang cukup keci] yaitu sekitar 1%. Semakin encer konsentrasi HN03 yang ditcntukan akan memberikan kesalahan relative rcrata yang semakin besar, karena perbedaan konsentrasi antara titr,lo (NaOH) dengan larutan yang semakin besar serta pengenceran juga mcrupakan salah satu faktor yang memberikan sumbangan kesalahan. Sehingga apabila konsentrasi asam nitrat dalam sample yang dianalisis sangat pekat, agar memberi hasil dengan kesalahan yang kecil harus diencerkan sampai mencapai konsentrasi sekitar 0,05 N - 0,40 N. Untuk selanjutnya dilakukan analisis asam nitrat bebas dalam larutan yang mengandung sejumlah uranium tanpa menambah pengomplek. Hasil dari titrasi asam nitrat bebas dalam larutan uranium tanpa adanya pengomplek dapat dilihat pada Tabel 2.Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa uranium sangat mengganggu analisis keasaman dan kesalahan analisisnya sangat besar hingga 62%. Karena titik akhir titrasi tidak bisa tepat. Hal ini disebabkan oleh ion H+ yang merupakan sumbangan hasil hidrolisis uranium dalam fase air. Hal ini disebabkan karcna larutan uranil nitrat dalam air akan bersifat asam karcna merupakan Sri Widiyati, dkk. ISSN 1410-8178 331
larutan garam yang berasal dari basa lemah dan asam kuat sehingga terjadi hidrolisa. Reaksi yang terjadi dalam larutan adalah : U022+ + H20 -> U02(OH)+ + H+ Untuk menghilangkan pengaruh gangguan tersebut perlu ditambahkan pengompleks tertentu dengan harapan titik akhir titrasinya bisa tepat. Dalam praktek ini dicoba 2 macam pengompleks sebagai "masking agent", yaitu ammonium oksalat dan ammonium karbon at. Jumlah mol pengompleks yang ditambahkan beravariasi sesuai dengan konsentrasi larutan uranil nitrat yang dianalisis. Pertama kali dicoba digunakan pengompleks ammonium oksalat untuk analisis asam bebas dalam larutan uranil nitrat dengan keasaman 0,05 N yang masing-masing sample ditambah pengompleks yang bervariasi. Hasil titrasi uranil nitrat dengan penambahan pengompleks ammonium oksalat dapat dilihat pada Tabel 3. Oari Tabel 3 dapat dilihat bahwa pengompleks ammonium oksalat kurang baik digunakan untuk analisis asam bebas dalam larutan yang mengandung uranium dengan metode titrimetri. Hal ini ditunjukan oleh kebutuhan titran yang seharusnya secara teoritis 5 ml namun hasil analisis lebih dari 5 ml sehingga kesalahan masih besar yaitu ± 20%. Namun, pada penambahan pengompleks dengan perbandingan sekitar 1 : 2 menunjukan hasil yang relatif stabil. Selanjutnya dalam percobaan ini dicoba dengan menggunakan ammonium karbonat untuk analisis asam bebas dalam larutan uranil nitrat. Hasil analisisnya dapat dilihat pada Tabel4. Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa pengompleks ammonium karbonat lebih baik digunakan untuk mengatasi gangguan pada analisis asam bebas dalam larutan yang mengandung uranium dibandingkan dengan menggunakan ammonium oksalat. Hal ini dapat ditunjukan dengan titik ekivalen hasil titrasi yang mendekati dengan secara teoritis atau kesalahan analisanya ± 5,5%. Pada analisis keasaman dengan menggunakan pengompleks ammonium karbonat sangat baik digunakan untuk menetralisir gangguan uranium pada analisis asam nitrat dengan metode titrimetri diperlukan penambahan pengompleks ammonium karbon at sekitar 2 kali jumlah mol uraniumnya. Jadi ammonium karbonat sangat baik digunakan untuk mengatasi gangguan uranium karena ammonium karbonat bersenyawa dengan uranium membentuk kompleks yang relative stabil sehingga uranium tidak menggangu reaksi netralisasi asam bebasnya. KESIMPULAN a. Pada analisis asam bebas dengan metode titrimetri menggunakan indikator PP konsentrasi yang baik dititrasi dengan NaOH 0, I N adalah 0,05 N sid 0,40 N sehingga jika kandungan asamnya dalam sampel sangat pekat perlu diencerkan. b. Adanya uranium sangat menggangu pada penentuan asam nitrat bebas. Untuk itu perlu ditambah pengomplek tertentu. Dari dua macam pengompleks yang telah dicoba yang paling baik digunakan adalah pengomplek ammonium karbon at yaitu sekitar dua kali jumlah mol uraniumnya. UCAPAN TERIMAKASIH Dengan selesainya penulisan makalah ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua rekan - rekan BKTPB atas segala bimbingan, bantuan tenaga, dan pikirannya. DAFTAR PUSTAKA I. BUSRON MASDUKI, WARDOYO, AGUNG W, Pengaruh Konsentrasi Asam Bebas Dalam Larutan Umpan Gelasi Terhadap Kualitas Kernek U03, PPI BA TAN YOGY AKART A, 25-27 April 1995 2. SORY ANA, RA, Persyaratan Bahan Baker U02 Sehubungan Dengan Perilaku Dalam Reactor. Serpong PEBN BATAN (1995) 3. WARDOYO, DAN BUSRON MASDUKI, Pembuatan Kernel U02 Melalui Proses Sol Gel, PPIPPNY BAT AN YOGYAKARTA, 16 19 MARET 1990. 4. HIDA YATI, Penentuan Angka Defisien Asam Dari Larutan Uranil Nitrat Dengan Metode Titrasi Spektrofotometri, Majalah Ganendra, Vol IV No.1 Januari (2000) P3TM BATAN, Yogyakarta. LAMPIRAN Pembuatan pengomplek ammonium oksalat 4 M. BM Amonium oksalat 142,11 Ammonium oksalat yang dibuat 25 ml Amonium oksalat yang ditimbang = M x V/IOOO x BM =4x25/1000x 141,11= 14,211 gram Menimbang ammonium oksalat 14,211 gram dilarutkan dalam ABM sambil diaduk dan dipanaskan takar. sampai larut dijadikan 25 ml dalam tabu 332 ISSN 1410-8178 Sri Widiyati, dkk
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi Pembuatan pengomplek ammonium carbonat 4 M. BM Amonium carbonat 96 Ammonium carbonat yang dibuat 25 ml Amonium carbonat yang ditimbang = M x V/lOOO x BM = 4 x 25/1000 x 96 = 9,6 gram Menimbang ammonium carbonat 9,6 gram dilarutkan dalam ABM sambi! diad uk dan dipanaskan takar. TANYAJAWAB Suprihati sampai larut dijadikan 25 ml dalam labu )0- Bagaimana hubungan keasaman dengan proses gelasi? Sri Widiyati ~ Hubungan keasaman dengan proses gelasi sangat penting dan ini merupakan variabel utama pada proses gelasi dalam pembentukan gel V03 dan proses ini merupakan salah satu faktor penentu keberhasi/an pembuatan kernel V02. Sri Wahyuningsih ~ Apa tujuan penambahan garan pengompleks pada penentuan asam bebas dalam larutan UN ini? Sri Widiyati ~ Diharapkan dengan penambahan garam pengompleks logam V bereaksi membentuk kompleks yang stabi/ agar tidak mengganggu proses netra/isasi asam bebasnya sehingga hasi/ ana/isis dapat akurat Sri Widiyati, dkk. ISSN 1410-8178 333