ANALISIS ASAM BEBAS SECARA POTENSIOMETRIK DIDALAM LARUTAN URANIL NITRAT MURNI

Noor Yudhi, Pranjono

ABSTRAK Analisis asam bebas secara potensiometrik didalam larutan uranil nitrat murni. Analisis asam bebas secara potensiometrik didalam larutan uranil nitrat murni telah dilakukan menggunakan metoda titrimetri . Asam nitrat pekat digunakan sebagai larutan induk dan distandarisasi dengan menggunakan larutan standar NaOH yang sudah diketahui normalitasnya. Ammonium oksalat jenuh digunakan sebagai larutan penyangga. Penentuan asam bebas keseluruhan ditentukan oleh titrasi standar sodium hidroksida secara potensiometrik menggunakan elektroda pH. Di buat satu seri larutan asam nitrat dengan konsentrasi 0,1 N sampai dengan 0,6 N dan distandarisasi dengan sodium hidroksida 0,1 N . Dari hasil analisis dibuat kurva standar antara asam nitrat hasil analisis Vs asam nitrat awal. Hasil analisis menunjukkan untuk konsentrasi 0,1 N kesalahan sebesar 2,1%, untuk konsentrasi 0,4 N kesalahan sebesar 0,38%, sedangkan untuk konsentrasi 0,6 N kesalahan sebesar 0,47%. Hasil analisis yang diperoleh mengikuti persamaan garis linier Y = 1,052 X - 0,0073. Pada contoh uranil nitrat yang mengandung 16 dan 8 gram uranium per ltr , uranium tidak mempengaruhi pengukuran asam bebas didalam larutan uranil nitrat. Untuk uranil nitrat dengan kadar 8 gr U/ltr dan konsentrasi asam 0,1 N kesalahan sebesar 2,9%, sedangkan untuk kadar 16 gr U/ltr dan konsentrasi asam 0,2 N kesalahan sebesar 1,37%. PENDAHULUAN

Bahan bakar nuklir yang berbentuk oksida uranium, diantaranya UO2 dan U3O8 biasanya diperoleh dengan cara pengendapan larutan uranil nitrat murni dengan berbagai macam pereaksi .(NH4OH, Urea, (NH4)2CO3) [2]

Keasaman dari larutan uranil nitrat tergantung dari jumlah asam nitrat bebas yang ada didalam larutan uranil nitrat. Semakin banyak jumlah asam nitrat yang ada didalam larutan uranil nitrat , keasaman larutan akan semakin tinggi. Jumlah asam bebas yang ada didalam larutan uranil nitrat sangat menentukan banyaknya pereaksi yang digunakan pada proses pengendapan, oleh karena itu uranil nitrat hasil pemurnian selalu diamati keasamannya. Agar sesuai dengan persaratan yang ditetapkan pada saat proses pengendapan, maka perlu dilakukan analisis keasaman terhadap larutan uranil nitrat. Salah satu cara analisis keasaman yaitu dengan cara potensiometrik.

Tujuan dari penelitian ini yang pertama standarisasi asam nitrat dengan variasi konsentrasi dengan menggunakan larutan standar skunder sodium hidroksida 0,1

N, yang kedua Penentuan konsentrasi asam nitrat bebas didalam larutan uranil nitrat.

Metoda yang digunakan pada percobaan ini ialah metoda titrimetri dengan menggunakan alat potensiometer.

TEORI

Analisis penentuan konsentrasi asam bebas didalam larutan uranil nitrat secara potensiometrik didasarkan atas reaksi asam-basa ( asidimetri). Mula-mula larutan uranil nitrat yang mengandung asam bebas diencerkan keasamannya berkisar 0,1-0,6 N kemudian ditambahkan 1 ml ammonium oksalat jenuh sebagai larutan penyangga dan dititrasi dengan sodium hidroksida 0,1 N. [1] Persyaratan yang ditetapkan selama titrasi berlangsung adalah : • Perbadingan molekul antara asam bebas

dengan uranium adalah 5:1. [1]

• Konsentrasi uranium yang ada didalam larutan yang dianalisis berkisar 7-50 gr U/ltr. [1]

Rumus yang digunakan selama percobaan :

• Menentukan volume asam nitrat pekat yang digunakan saat pengenceran.

V2 = V1x N1xBM [4] %x10xBJ V1 = volume pengenceran. N1 = normalitas pengenceran. V2 = volume asam nitrat pekat yang

dibuyuhkan. % = Kadar asam nitrat pekat yang

dibutuhkan (65%). BJ = berat jenis asam nitrat pekat

(1.42). BM = berat molekul asam nitrat pekat

(63). • Standarisasi sodium hidroksida (NaOH)

dengan standar primer asam oksalat (H2C2O4 2H2O).

Na = 2 W [4] BMxVa Va = volume sodium hidroksida. Na = normalitas sodium hidroksida. W = berat asam oksalat. BM = berat molekul asam oksalat

(126). • Menentukan konsentrasi asam nitrat

bebas. Nb = Vc Nc [1] Vb Vb = volume larutan uranil nitrat. Nb = normalitas larutan uranil nitrat. Vc = volume sodium hidroksida

standar. Nc = normalitas sodium hidroksida.

• Menentukan kesalahan analisis asam nitrat bebas pada tingkat kepercayaan 95%.

Simpangan baku = σ = ( Xi-U )2

N Kesalahan = 2 x σ x 100%

U U = pengukuran rata-rata. σ = simpangan baku. Kesalahan yang diperbolehkan

maksimal 3%. [1] METODA

Pada penelitian ini dilakukan standarisasi asam nitrat bebas dengan larutan standar sekunder sodium hidroksida 0,1 N. Metoda yang digunakan adalah titrimetri menggunakan alat potensiometer. Pada percobaan ini dibuat seri larutan asam nitrat dengan variasi konsentrasi dari 0,1 – 0,6 N. Larutan selanjutnya dititrasi dengan larutan standar sodium hidroksida 0,1 N dengan menggunakan alat potensiometer. Dari data hasil penelitian dapat diketahui faktor koreksi analisis maupun kurva standarnya. BAHAN/ALAT DAN TATA KERJA Bahan yang digunakan dalam percobaan. • (NH4)2 C2 O4 2 H2O (ammonium oksalat) . • H2 C2 O4 . 2 H2O ( asam oksalat ) • HNO3 pekat (asam nitrat) 65%, 1.42 gr/ml. • NaOH pa. ( sodium hidroksida ) • Larutan uranil nitrat ( 82 gr/ml, 0.98 N ). • Air suling. Alat yang dipakai. • Potensiometer

- Titroprocessor Metrohm 672 - Buret dosimat Metrohm 655 - Pengaduk magnit Metrohm 649

• Peralatan gelas. • Timbangan analitik Sartorius. • Pipet Ependorf. Tata kerja. Pada pelaksanaan ini diuraikan urutan cara melakukan percobaan yang dilakukan dilaboratorium, sebagai berikut : • Dibuat larutan amonium oksalat jenuh,

dengan melarutkan amonium oksalat kedalam air suling sampai tidak larut lagi.

• Dibuat larutan sodium hidroksida 0,1 N, dengan melarutkan 4 gram NaOH pa. Dalam I liter air suling.

• Standarisasi sodium hidroksida 0,1 N dengan standar primer asam oksalat, timbang 50-200 mgr asam oksalat, larutkan dalam 50 ml air suling dan titrasi dengan NaOH 0.1 N.

• Dibuat seri larutan asam nitrat dengan konsentrasi 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 dan 0,6 N dari asam nitrat 65%, dengan cara

melarutkan 340, 680, 1020, 1360, 1700, 2040 mikro liter asam nitrat 65% dengan air suling sampai volume 50 ml.

• Dibuat larutan uaranil nitrat dengan kadar uranium 16 dan 8 gr/ltr dan konsentrasi asam 0,2 dan 0,1 N dari larutan induk uranil nitrat 80 gr U/ltr dan konsentrasi asam 1 N.

• Tambahkan 1 ml larutan amonium oksalat jenuh kedalam masing-masing seri larutan.

• Elektroda pH dimasukkan kedalam larutan yang akan dititrasi, titrasi asidimetri tercapai sampai terjadi titik ahir pH = + 7.

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis asam bebas dengan metoda titrimetri ditampilkan pada tabel 1 dan 2 dan gambar 1.

Dari tabel 1 dapat terbaca bahwa kesalahan analisis asam bebas pada tingkat kepercayaan 95% berkisar antara 0,38 sampai dengan 2,1% , sedangkan secara teoritis kesalahan maksimum yang diperbolehkan adalah 3%. Kesalahan analisis selama percobaan dari berbagai konsentrasi (0,1-0,6 N) masih dibawah kesalahan maksimum yang diperbolehkan. Tapi kalau dilihat dari data hasil percobaan tersebut, analisis keasaman terlihat baik pada konsentrasi 0,4 N. Dengan hasil ini cuplikan yang akan dianalisis sebaiknya diencerkan mendekati harga 0,4 N agar hasil analisis mempunyai kesalahan terkecil. Gambar 1 menunjukkan hubungan antara konsentrasi asam bebas yang dianalisis dengan konsentrasi asam bebas hasil analisis, pada gambar ini terlihat grafik standar dengan persamaan garis Y = 1,052 X – 0.0073 dan R = 0,9997. Persamaan ini menunjukkan titik-titik analisis terletak pada sebuah garis lurus dan kesalahan analisis sangat kecil.

Dari tabel 2 contoh yang dianalisis berupa larutan uranil nitrat dengan konsentrasi asam bebas masing masing 0,2 N dan 0,1 N. Hasil yang diperoleh 0,199 N dan 0,105 N kesalahan Yang diperoleh 1,39 dan 2,90 %. Dari hasil ini kesalahan analisis masih dibawah dari kesalahan maksimum yang diperbolehkan.

KESIMPULAN

Dari pembahasan hasil analisis diatas, pada konsentrasi asam bebas 0,1-0,6 N, menunjukkan bahwa kesalahan analisis yang diperoleh sebesar 0,38%-2,1%. Kesalahan ini masih dibawah kesalahan maksimum yang diperbolehkan yaitu 3%, tetapi kesalahan terkecil diperoleh pada konsentrasi 0,4 N . Dari hasil ini dapat disimpulkan asam bebas yang akan dianalisis sebaiknya diencerkan terlebih dahulu sampai 0.4 N agar diperoleh kesalahan terkecil. Tanya jawab Tanya : Hendro Wahyono Dari standarisasi asam nitrat diperoleh hasil analisa adalah sebagai berikut : Kesalahan analisis 0,1 N = 2,1%, 0.4 = 0,38%, 0,6 N = 0,47% Kenapa dalam percobaan menggunakan konsentrasi asam nitrat yang mempunyai kesalahan terbesar yaitu 0,1 N = 2,1%. Jawab : Noor Yudhi Terima kasih atas koreksinya, memang seharusnya contoh yang dianalisis yang ideal adalah 0,4 N yang mempunyai kesalahan terkecil, tapi perlu diingat bahwa untuk konsentrasi 0,1 N belum terjadi penyimpangan, kesalahan masih dibawah 3%. Tanya : Drs. Purwadi K.P. 1. Himbauan agar tata kerja gunakan mode

diagram blok waktu presentasi. 2. Mengapa dalam penelitian ini anda tidak

melakukan analisis pengaruh pH secara detail.

3. Kalibrasi standar sebaiknya dilakukan dengan menggunakan larutan standar uranil nitrat ( murni).

4. Apabila dalam paper disebutkan kesalahan 3% sebaiknya diikuti dengan acuan yang menyatakan kesalahan adalah 3%.

Jawab : Noor Yudhi. 1. Terima kasih atas sarannya agar

menngunakan diagram blok, mudah-mudahan untuk presentasi yang akan datang sudah saya gunakan.

2. Tidak dilakukan analisis pH karena normalitas asam yang diteliti sudah menunjujkkan harga pH tertentu, tapi tidak dikonversikan dalam bentuk pH melainkan dalam bentuk normalitas.

3. Karena yang dianalisis asam bebasnya maka standar yang digunakan adalah HNO3 pa. Tapi jika yang dianalisis uraniumnya baru digunakan uranil nitrat murni, tapi menurut literatur memang ada pengaruh uranium dalam analisis keasaman yaitu uranium lebih besar 50 gr U/ltr.

4. Terima kasih atas sarannya, yang menyebutkan kesalahan 3% adalah pustaka no 1.

DAFTAR PUSTAKA 1. ASTM STANDARD, Designation C

799-83, “ Standard Methods for

chemical, Mass Spectrometric, Spectrochemical, Nuclear, and Radio chemical Analysis of Nucear-grade, Uranyl Nitrat Solution “, American National Standard Institute, (1983), p290.

2. Galkin, N.P., Sudarikov, B.N., “Technology of Uranium”, p 11-25, Israil Program for Scientific Tranlatio, Jerusalem, 1966.

3. Yi Ming Pan, et.al., “The Convertion of UO2 via AUC Study of precipitation, Chemical Variation and Powder Properties”, p 135-147, Journal of Nuclear Materials, North Holland, 1981.

4. Sukarman, A., “Pengendapan ADU dari Uranil nitrat dengan Amonia”, Puslit Gama, BATAN, Yogyakarta PPGM l-139-1977.

TABEL 1. HASIL ANALISIS ASAM BEBAS No. Kons.HNO3

yg. Dianalisis, N

Kons. HNO3Hasil analisis,

N

Kons.HNO3Rerata, N

Kons.HNO3Terkoreksi,

N

Keterangan

1. 0.1 N 0.102 0.099804 0.102 0.099804 0.102 0.099804 0.103 0.100783 0.103 Rrt = 0.1022 0.100783 Rrt = 0.1 0.103 Fk = 0.978474 0.100783 SD = 0.001054 0.104 0.101761 E =2.107% 0.102 0.099804 0.100 0.097847 0.101 0.098826 2. 0.2 N 0.203 0.200099 0.202 0.199113 0.205 0.202070 0.203 Rrt = 0.2029 0.200099 Rrt = 0.2 0.205 Fk = 0.985707 0.202070 SD = 0.001617 0.203 0.200099 E = 1.617% 0.205 0.202070 0.201 0.198127 0.200 0.197141 0.202 0.199113 3. 0.3 N 0.306 0.300393 0.306 0.300393 0.307 0.301374 0.306 0.300393 0.306 Rrt = 0.3066 0.300393 Rrt = 0.3 0.308 Fk = 0.978474 0.302356 SD = 0.001001 0.305 0.299411 E = 0.667% 0.306 0.300393 0.308 0.302356 0.308 0.302356 4. 0.4 N 0.407 0.399313 0.407 0.399313 0.409 0.401276 0.408 0.400295 0.408 Rrt = 0.4077 0.400295 Rrt = 0.4 0.407 Fk = 0.981114 0.399313 SD = 0.000766 0.407 0.399313 E = 0.383% 0.407 0.399313 0.409 0.401276 0.408 0.400295 Rrt = rerata FK = faktor koreksi SD = standar deviasi E = kesalahan

No. Kons.HNO3 yg. Dia nalisis,

N

Kons. HNO3Hasil analisis,

N

Kons.HNO3Rerata, N

Kons.HNO3Terkoreksi,

N

Keterangan

5 0.5 N 0.515 0.500292 0.516 0.501263 0.516 0.501263 0.514 0.499320 0.513 Rrt = 0.5147 0.498349 Rrt = 0.5 0.514 Fk = 0.97144 0.500292 SD = 0.000976 0.515 0.499320 E = 0.391% 0.516 0.501263 0.514 0.499320 0.514 0.499320 6 0.6 N 0.632 0.600665 0.629 0.597814 0.629 0.597814 0.631 0.599715 0.631 Rrt = 0.6313 0.599715 Rrt = 0.6 0.630 Fk = 0.95042 0.598765 SD = 0.001413 0.633 0.601616 E = 0.471% 0.633 0.601616 0.632 0.600665 0.633 0.601616 TABEL 2. HASIL ANALISIS ASAM BEBAS DALAM URANIL NITRAT. No. Kons.HNO3 yg.

Dia nalisis, N Kons. HNO3 Hasil analisis,

N

Faktor koreksi Kons.HNO3 Terkoreksi,

N

Keterangan

1. 0.2 N (16 gr u/ltr) 0.202 0.199 0.202 0.200 0.200 0.197 0.200 0.197 0.205 0.985707 0.202 Rrt = 0.199 N 0.203 0.200 SD = 0,00138 0.202 0.199 E = 1,387% 0.202 0.199 0.202 0.199 0.203 0.200 2. 0.1 N (8 gr U/ltr) 0.110 0.108 0.106 0.104 0.106 0.104 0.105 0.103 0.106 0.978474 0.104 Rrt = 0.105 0.107 0.105 SD = 0,001519 0.107 0.105 E = 2,909% 0.109 0.107 0.106 0.104 0.105 0.103

Asam bebas hsil analisis Vs Asam bebas awaly = 1,052x - 0.0073

R2 = 0.9997

00.10.20.30.40.50.60.7

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6Asam bebas awal, N

Asa

m b

ebas

hsl

ana

lisis

, N