Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 OPTIMASI PENENTUAN KONSENTRASI URANIUM DENGAN METODA POTENSIOMETRI lis Haryati ABSTRAK OPTIMASI PENENTUAN KONSENTRASI URANIUM DENGAN METODA POTENSIOMETRI. Telah dilakukan kegiatan optimasi penentuan konsentrasi uranium dalam larutan uranil nitrat dengan metoda potensiometri. Optimasi menggunakan larutan uranil nitrat dengan variasi konsentrasi larutan uranil nitrat mulai dari 50 ppm sampai dengan 5000 ppm. Tujuan optimasi ini adalah untuk mengetahui ketelitian dan akurasi peralatan potensiometer serta metoda yang digunakan dalam analisis uranium pada rentang konsentrasi antara 50 ppm sampai dengan 5000 ppm. Hasil analisis menunjukkan bahwa larutan cuplikan dengan konsentrasi antara 50 ppm sampai dengan 3000 ppm akurasinya dibawah 95% dan ketelitian diatas 2,5%. sedangkan larutan cuplikan dengan konsentrasi 4000 ppm dan 5000 ppm akurasinya berturut-turut 95,14% dan 99,45% dan ketelitian 1,57% dan 0,5%. Hasil analisis cuplikan uranium secara titrasi potensiometri optimum pad a konsentrasi 4000 ppm dan 5000 ppm, sedangkan cuplikan uranium dengan konsentrasi = 3000 ppm akurasinya di bawah 95% dan ketelitian analisis diatas 2,5%. Kata kunci: Optimasi, analisis uranium, potensiometri. PENDAHULUAN Untuk mengetahui unjuk kerja peralatan dan prosedur analisis maka perlu dilakukan optimasi metode yang digunakan untuk analisis kadar uranium. Optimasi metode adalah suatu proses untuk.mengkonfirmasikan bahwa suatu metode mempunyai unjuk kerja yang konsisten, sesuai dengan yang dikehendaki. Optimasi dilakukan untuk mendapatkan kondisi optimum pengukuran sehingga diperoleh hasil analisis yang mempunyai ketelitian dan akurasi tinggi. Pada kegiatan ini optimasi penentuan konsentrasi uranium dilakukan dengan cara memvariasi konsentrasi uranium dalam cuplikan menggunakan metoda titrasi potensiometri Davies Gray. Variasi konsentrasi cuplikan yang difunakan berturut-turut 50 ppm, 100 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm, 4000 ppm, dan 5000 ppm. Analisis kadar uranium di dalam serbuk U30a dilakukan secara titrasi potensiometri metoda Davies-Gray. Cuplikan U dalam bentuk ion U02+ direduksi lebih dahulu menjadi ion U4+ di dalam medium asam fosfat pekat dengan bantuan penambahan ion besi Fe2+ dalam jumlah berlebihan sebagai reduktor. Kelebihan Fe2+ dioksidasi secara selektif oleh asam nitrat dengan bantuan molibdenum tanpa mempengaruhi ion U4+. Selanjutnya ion U4+ dioksidasi dengan larutan standar K2Cr207 secara akurat diikuti perubahan potensial larutan hingga melampaui titik ekivalennya. Dengan bantuan potensiometer-titraliser, perubahan potensial dapat diikuti secara elektronik hingga letak titik ekivalen secara akurat dapat dipastikan. (1,2,3) Kadar uranium, ketelitian dan akurasi dihitung dengan rumus sebagai berikut : Perhitungan kadar uranium dengan menggunakan rumus : VT x 3,2134xVLx F Kadar U = X 100% v C x B C x 1000... (1) 168
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 Oimana VT: Volume Titran, ml VC : Volume Contoh, ml BC : Berat Contoh, gram VL : Volume labu takar, ml F : Faktor Koreksi 3,2134 : BM/Valensi x Cont K2Cr207 Perhitungan Presisi/ketelitian analisis dengan menggunakan rumus RSO = SO I hasil rata-rata analisis X 100% Oimana RSO: Relatif Standar Oeviasi Iketelitian SO : Standar Oeviasi... (2) Perhitungan Akurasi dengan rumus sebagai berikut Akurasi = hasil analisis I data sertf. x 100%... (3) TAT A KERJA 1. Bahan: Standar U308 deplesi, Asam nitrat, Asam perkhlorat, Asam amido sulfonat, Asam phospat, Fero sulfat, Vanadium sulfat, Kalium bikromat, Tri buthyl posphat, Hexana, Air bebas mineral. 2. Peralatan: Timbangan analitik, Labu ukur, Pipet ukur, Beker glass, Gelas ukur, Buret, Botol contoh, Pemanas listrik, Titroprocesor, 3..Cara kerja: a. Pembuatan larutan peraksi Larutan 1,5 M asam amidosulfonat : 146 gram asam amidosulfonat dilarutkan dalam 1 liter air bebas mineral. Larutan 1,0 M Ferro sulfat : 280 gram Fe(II)S04.7H20 dilarutkan dalam larutan 1,8 M asam sulfat,yaitu 600 ml air bebas mineral ditambah 100 ml asam sulfat pekat 95-97%, lalu ditepatkan dengan air bebas mineral menjadi satu liter. Larutan A: 4 gram ammonium heptamolybdat tetrahidrat dilarutkan dalam 400 ml air bebas mineral, ditambah 500 ml asam nitrat pekat. Kemudian ditambah 100 ml asam amidosulfonat. Larutan 0,4 g/l Vanadium dalam Larutan 4,8 M Asam Sulfat : 2150 ml air bebas mineral ditambah 125 ml asam sulfat pekat, ditambah 1 ampul titrisol 1 g/l Vanadium, kemudian ditepatkan hingga 2,5 liter dengan air bebas mineral. Larutan 0,027 N Kalium Bikromat : 1,324 gram Kalium Bikromat dilarutkan dalam satu liter air bebas mineral. b. Penyiapan larutan standar Uranium Oi timbang dengan teliti lebih kurang 0,5657 9 U308 standar kemudian larutkan dengan 15 ml asam nitrat 6M sambil dipanaskan hingga larut sempurna, lalu didinginkan. Selanjutnya dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml dan ditepatkan hingga tanda garis dengan air bebas mineral. 169
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 c. Pengukuran kadar uranium dalam larutan standar Kedalam 7 buah gelas piala masing-masing diisi 1 mllarutan cuplikan, kemudian ditambah 10 ml air bebas mineral, 2 ml asam amide sulfonat, 16 ml asam fosfat pekat, dan 2 ml ferro sulfat, dipanaskan sampai suhu 40 C selama 1 menit sambil diaduk. Kemudian ditambah 4 ml larutan A, diaduk dengan pengaduk magnit selama tiga menit. Tambahkan 40 mllarutan Vanadium 0,4 g/i, kemudian dititrasi dengan 0,027 N kalium bikromat sampai titik ekuivalen tercapai. Kadar Uranium dihitung dengan menggunakan rumus (1) HASIL DAN PEMBAHASAN Berat serbuk uranium standar yang ditimbang seberat 0,5657 9, kemudian dilarutkan dengan asam nitrat 6 M dan ditepatkan sampai volume akhir 100 ml dengan air bebas mineral sehingga diperoleh konsentasi uranium dalam larutan sebesar 4,9897 g/l. Dari larutan induk uranium dengan konsentrasi 4,9896 g/i dibuat larutan dengan konsentrasi berturut-turut 0,0499 g/l, 0,09979 g/i, 0,49897 g/i, 0,9979 g/i, 1,9959 g/i, 2,9938 g/i, 3,9917 g/i, dan 4,9897 g/i, selanjutnya dianalisis secara titrasi potensiometri metoda Davies-Gray. Hasil analisis ditampilkan pada Tabel1 sampai dengan Tabel 7 i,,% ata 3 Tabel1. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 0,0499 g/i : 0,308. Hasil 0,116 0,236 0,180 0,537 0,186 0,101 Analisis 0,1495 53,89 0,277 17,99 q/i Data analisis konsentrasi uranium seperti tercantum pada Tabel 1, larutan uranium dengan konsentrasi 0,0499 g/i atau 49,90 ppm menunjukkan bahwa hasil analisis berfluktuasi mulai dari 0,101 g/i sampai dengan 0,537 g/1. Hasil analisis ini tidak bagus karena terdapat penyimpangan yang besar dari yang seharusnya, hal ini ditunjukkan dengan ketelitian dan akurasi analisis yang tidak bag us yaitu sebesar 53,89% dan 17,99%. Terjadinya penyimpangan hasil analisis ini disebabkan kadar uranium dalam larutan cuplikan terlalu kecil sehingga ketelitian dan akurasinya tidak bag us. Hal ini juga disebabkan oleh batas deteksi alat atau metoda yang dipakai, walaupun masih bisa terdeteksi oleh alat tetapi hasil analisis menyimpang jauh daari nilai sebenarnya. 170
ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 Tabel 2. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 0,09979 g/l ta-rata rasi, SO,% 42 35 67 Hasil0,272 0,471 0,229 0,149 0,164 0,207 0,228 0,1077 Analisis 43,82 0,246 40,61q/I Oemikian pula dengan hasil analisis cuplikan uranium dengan kadar 0,09979 g/i, 0,49897 g/i, 0,9979 g/i, 1,9959 gr/i, 2,9938 g/i seperti tercantum pada Tabel 2 sampai dengan Tabel 5 menunjukkan hasil analisis yang kurang teliti dan akurat, yaitu ketelitiannya diatas 2,5% dan akurasinya dibawah 95%. Ketidakakuratan hasil analisis ini juga disebabkan oleh metoda analisis yang mensyaratkan bahwa kandungan uranium dalam alikot berada pad a kisaran 40 mg uranium, sedangkan pad a cuplikan yang dianalisis kandungan uraniumnya berturut-tuirut 0,09 mg, 0,49 mg, 0,99 mg, 1,99 mg, dan 2,99 mg. Tabel 3. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 0,49897 g/i rasi, ta-rata SO,% 24 56 37 Hasil0,797 0,642 0,538 0,580 0,610 0,576 0,795 0,1058 Analisis 16,32 0,648 76,97q/l Tabel 4. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 0,9979 g/i ta-rata SO,% asi, 24 35 67 Hasil1,205 1,375 1,152 1,216 1,328 1,284 1,238 0,0769 Analisis 6,12 1,257 79,40q/I 171
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 Tabel 5. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 1,9959 g/l i, rata,%% 1 HasH2,158 2,099 2,272 2,285 2,112 2,101 2,106 0,0822 Analisis 2,162 3,80 92,32q/I Tabel 6. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 2,9938 g/l Oi, rata,%% 1 '5 HasH3,130 3,215 3,235 3,194 3,234 3,162 0,0484 3,273 Analisis 3,206 1,51 93,38q/I Namun larutan cuplikan dengan kadar uranium 3,9917 g/i atau 3991,7 ppm dan 4,9897 g/i atau 4989,7 ppm seperti tercantum pada Tabel 7 dan Tabel 8 menunjukkan hasil analisis yang bagus. Hal ini ditunjukkan oleh ketelitian dan akurasi hasil analisis yang mendekati nilai sebenarnya yaitu ketelitian sebesar 1,57% dan akurasi sebesar 95,14 % untuk cuplikan dengan kadar uranium 3991,7 ppm dan ketelitian sebesar 0,50% dan akurasi sebesar 99,45% untuk cuplikan dengan kadar uranium 4989,7 ppm. Tabel 7. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 3,9917 g/i -rata Oi,, % 1 Hasil4,294 4,248 4,154 4,108 4,162 4,240 4,163 0,0658 Analisis 4,196 1,57 95,14q/I 172
ISSN 0854-5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 Tabel 8. Hasil analisis larutan uranium dengan konsentrasi 4,9897 g/ ta-rata asi, SO,% 67 23 45 Hasil5,055 4,991 4,989 5,045 5,015 5,006 5,021 0,0253 Analisis 0,50 5,017 99,45q/I Pada Tabel 9 terlihat bahwa hasil analisis uranium dengan kadar 49,9 ppm sampai dengan 2993,79 ppm menunjukkan bahwa akurasi dan ketelitian hasil analisis tidak bagus dimana akurasi dibawah 95% dan ketelitian diatas 2,5%. Untuk cuplikan dengan kadar uranium 3991,72 ppm dan 4989,65 ppm menunjukkan hasil analisis yang memuaskan dengan akurasi sebesar 95,14% dan 99,45% serta ketelitiannya 1,57% dan 0,5%. Tabel 9. Akurasi dan ketelitian hasil analisis uranium dengan konsentrasi 49,9 ppm sampai dengan 4989,65 ppm. Konsentrasi, ppm 17.99 53,89 40.61 43,82 16,32 Presisi, 79.40 0,50 6,12 3,80 76.97 1,51 1,57 92.32 93.38 95.14 99.45 Akurasi, % % AKURASI ANALISIS (%).. Q) Co I/) 100 60 co Q) I/).. 40 r::: 49.9 20 80 0 99.79 498.965 997.93 1995.86 2993.79 3991.72 4989.654 konsentrasi u Gambar 1. Akurasi analisis uranium dengan konsentrasi 49,9 ppm sampai dengan 4989,65 ppm. 173
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2009 ISSN 0854-5561 Ketelitian analisis uranium 70.00 o~ 60.00 ~ 50.00 -.!!! 40.00 ~ 30 00 Q) Q) 20.00 :::s::: 10.00 0.00 0.00 1000.00 2000.00 3000.00 4000.00 5000.00 konsentrasi uranium, ppm Gambar 2. Ketelitian analisis uranium dengan konsentrasi 4989,65 ppm. 49,9 ppm sampai dengan KESIMPULAN Hasil analisis cuplikan uraniumsecara titrasi potensiometri optimum pada konsentrasi 4000. ppm dan 5000 ppm, sedangkan cuplikan uranium dengan konsentrasi 3000 ppm atau lebih kecil hasil analisisnya tidak optimum, hal ini ditunjukkan dengan akurasi hasil analisis di bawah 95% dan ketelitian ana lisis diatas 2,5%. DAFTAR PUSTAKA [1] ANONIM, Instruction for Use 682 Titroprpcessor Series 01, Metrohm Ltd. CH-9100 HERISAU, Switzerland [2] "Annual Book of ASTM Standards," Part 3.2 (Philadelphia; American Society for Testing and Materials, 1973), pp. 2-4, Method 696-72, 1973. [3] F.B. STEPHENS, R.G. GUTMACHER, K. ERNST, and J. E. HARRAR, "Method for Accountability of Uranium Dioxide" Lawrence Livermore Laboratory, General Chemistry Division, U. S. Nuclear Regulatory Commission Office of Standards Development, 1975, pp. 4-20. [4] ROBERT L. ANDERSONAnderson,"Practical Statistic for Analytical Chemist" Van strand Reinhold Company, New York, 1987. [5] "Ketidakpastian Pengujian Hasil Uji Laboratorium (ISO 17025)", P2TBDU - PUSDIKLAT BATAN, 2003. 174