ANALISA URANIUM SECARA POTENSIOMETRIK DENGAN MODIFIKASI METODE TITAN

Noor Yudhi

PUSAT ELEMEN BAKAR NUKLIR

BADAN TENAGA ATOM NASIONAL

ABSTRAK

Analisa uranium secara potensiometrik dari 1-20 mg dengan modifikasi metode titan telah dilakukan. Uranil nitrat 6 hidrat digunakan sebagai sumber uranium standar dan titan klorida digunakan sebagai reduktor dalam medium asam sulfamat satu molar dan kalium bikhromat sebagai oksidatornya. Uranium (VI) direduksi menjadi uranium (IV) oleh titan (III), kemudian uranium (IV) dititrasi secara potensiometrik dengan kalium bikhromat menjadi uranium (VI) menggunakan elektrode platina. Hasil analisa menunjukkan, semakin besar uranium yang dianalisa faktor koreksi mendekati satu. Untuk berat uranium 1 mg faktor koreksi = 0.752 dan untuk berat uranium 20 mg = 0.949. Setelah dikoreksi didapatkan persamaan garis linier Y = 1.0001 x - 0.0021 dan r = 1. PENDAHULUAN Penentuan kadar uranium disamping secara potensiometrik banyak cara yang digunakan misalnya cara gravimetri, polarografi, konduktometri dan sebagainya. Cara gravimetri dan polarografi cukup teliti tapi kurang cepat, sedangkan cara konduktometri cukup cepat hanya saja ketelitiannya kurang. Cara potensiometrik dipilih karena memiliki ketelitian yang relatif tinggi dan dapat dijalankan secara cepat disamping itu preparasinya sangat sederhana. Analisa dengan metode titan ini dapat untuk menganalisa uranium sampai berat 1 mg U di dalam contoh yang dianalisa. Penelitian yang dilakukan ini adalah sangat sederhana yaitu standarisasi metode titan dengan menggunakan uranil nitrat heksa

hidrat dan mudah mudahan dapat ditingkatkan dalam penelitian yang akan datang. TINJAUAN PUSTAKA Analisa uranium secara potensiometrik dengan metode titan sudah banyak dilakukan oleh para peneliti diantaranya J.Corpel dan F.Regnaud, Cetama Cactus, DR.Ir. Sigit dan lain-lain. Beberapa prosedur analisa penentuan uranium secara titrasi potensiometrik dengan metode titan diantaranya ialah : J.Corpel dan F.Regnaud telah melakukan percobaan untuk penentuan Fe, U dan Pu menggunakan cerium sulfat sebagai oksidator dan titan (III) khlorida sebagai reduktor dalam medium

1

asam sulfo nitrat. Prinsip tersebut digunakan pada Cetama Caktus untuk menentukan uranium dalam cuplikan 20-250 mg tetapi dengan oksidator kalium bikhromat, karena menggunakan titan sebagai pereduksi maka prosedur Cetama Cactus disebut juga metode titan. Pada analisa yang dilakukan DR.Ir. Sigit menggunakan asam sulfamat 0.1 molar untuk analisa U 5-40 mg cukup teliti hasilnya, sedangkan untuk analisa U lebih kecil 5 mg titik akhir susah diperoleh, untuk itu sedikit diadakan modifikasi baik bahan maupun cara preparasi . Penentuan uranium secara titrasi potensiometrik yang didasarkan atas reaksi redoks sangat diganggu oleh adanya ion nitrat, karena ikut tereduksi oleh pereduksi kuat seperti pereduksi Jones (amalgam-Zn), Cr (II), Ti (III) dan lain-lain. Ion nitrat dalam larutan selalu berkesetimbangan dengan ion nitrit yang dapat mengoksidasi kembali U (IV) menjadi U (VI). Hal ini menyebabkan pengamatan titik ekivalen tidak baik. Untuk mengatasi hal ini maka pengaruh nitrat harus dihilangkan dengan stabilisator tertentu misalnya asam sulfamat. Asam sulfamat akan menetralisir ion nitrit menurut reaksi : HN02 + NH2-S03H → H2S04 + N2 + H20 Pada penentuan uranium dengan metode titan, U (VI) direduksi menjadi U (IV) oleh titan (III) menurut reaksi :

U02 ++ + 2 Ti 3+ → 2 Ti0 ++ + U 4+

kemudian U (IV) dioksidasi dengan kalium bikhromat hingga titik ekivalen tercapai. 3 U 4+ + Cr207 2 - + 2 H + → 3 U02 ++ + 2 Cr 3+ + H20 Kemudian Ti (III) dinetralisir dengan ion nitrat dan udara. Titrasi potensiometrik dijalankan dengan mengukur perubahan potensial elektroda yang dicelupkan kedalam larutan pada saat pereaksi ditambahkan. Elektroda yang dipakai adalah elektroda kerja platina. Titik akhir dicapai bila terjadi perubahan potensial yang cepat ( 400 mV - 600 mV ) maka titrasi dihentikan dan hasilnya diperoleh dari pencatatan alat dalam gr/liter Uranium. METODE EKSPERIMEN Pada penelitian ini dilakukan standarisasi metode titan dengan bahan standar U02(N03)2 6H20 dengan variasi berat dari 1 mg sampai dengan 20 mg dan dititrasi secara potensiometrik dengan larutan kalium bikhromat 0.027 N. Titrasi potensiometrik dijalankan dengan mengukur perubahan potensial elektroda yang dicelupkan kedalam larutan pada saat pereaksi ditambahkan . Metode yang digunakan pada penelitian ini ialah potensiometrik dengan pereduksi Ti (III) khlorida atau disebut juga metode titan.

2

BAHAN DAN ALAT Bahan. • Asam nitrat 65 % • Asam sulfat 95-97 % • Asam sulfamat kemurnian 99.5

% • Larutan titan khlorida 15 % • Larutan kalium bikhromat Alat. • Titroprocessor Metrohm 672 • Dosimat Metrohm 655 • Magnetic stirrer Metrohm 649 • Timbangan analitik Sartorious • Alat-alat gelas • Ependorf 50, 100, 250 dan 500

mikro liter PELAKSANAAN EKSPERIMEN Pada pelaksanaan ini diuraikan urutan cara melakukan percobaan yang dilakukan dilaboratorium, urutannya sebagai berikut : • Dibuat larutan medium asam

sulfamat satu molar dengan melarutkan 97 gram asam sulfamat dalam 500 ml H2SO4 1,5 M dan 500 ml HNO3 1,5 M.

• Disediakan larutan TiCl3 15% , larutan ini digunakan sesuai berat uranium yang dianalisa, untuk U = 10 mg digunakan 0,25 ml dan untuk U = 20 mg digunakan 0,5 ml dan seterusnya sesuai kelipatannya.

• Dibuat larutan induk Uranil nitrat 6 hidrat dengan kadar 10 gr/liter.

• Dari larutan induk dibuat larutan standar uranil nitrat 6 hidrat dengan berat

dari 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 dan 20 mg dimasukkan kedalam gelas beker 40 ml dan ma sing-masing berat dibuat 5 contoh. • Tambahkan kedalam masing-

masing contoh larutan titan khlorida 15 % dan

tam bahkan larutan medium 2 ml kemudian diaduk selama 3 menit dan tambahkan air destilat sampai volume 20 ml. • Elektrode platina dicelupkan

kedalam larutan yang akan dititrasi.

• Titrasi potensiometrik dimulai dengan menjalankan titroprocessor dan titrasi dihentikan apabila titik ekivalen telah dicapai yaitu dengan ditandai perubahan potensial yang sangat cepat dan hasilnya terbaca pada alat dalam gram/liter.

Jumlah uranium dalam contoh ditentukan dengan rumus : U = 119 Vt N U = Jumlah uranium dalam mg. Vt = volume K2Cr207 dalam ml. N = normalitas K2Cr207 dalam 0,027 N. HASIL EKSPERIMEN Hasil yang diperoleh dari pelaksanaan eksperimen ialah sebagai berikut :

3

• Tabel 1 yaitu data hasil analisa. • Tabel 2 yaitu data hasil

perhitungan. • Gambar 1 yaitu grafik hasil

analisa U sebelum dikoreksi. • Gambar 2 yaitu grafik faktor

koreksi alat. • Gambar 3 yaitu grafik hasil

analisa U terkoreksi. PEMBAHASAN Pada gambar 1 terlihat grafik hasil analisa uranium sebelum dikoreksi dimana berat uranium hasil analisa melebihi berat uranium yang dianalisa, hal ini terjadi karena kepekaan alat dan kesalahan waktu preparasi maka perlu ada faktor koreksi. besar faktor koreksi adalah = Berat U yg.dianalisa / Berat U hasil analisa rerata. Pada gambar 2 terlihat grafik faktor koreksi dimana makin berat uranium yang dianalisa faktor koreksi mendekati 1, untuk berat 1 mg U faktor koreksi = 0,752 dan untuk berat 20 mg U faktor koreksi = 0,949 , hal ini disebabkan makin kecil berat uranium yang dianalisa kepekaan elektrode makin berkurang dan aadanya gangguan dari ion nitrat. KESIMPULAN : Dari hasil pembasan dapat disimpulkan uranium hasil analisa harus dikoreksi sebesar faktor koreksi yang diperoleh untuk mendapatkan hasil analisa yang baik. Dari hasil analisa U terkoreksi didapatkan persamaan garis Y = 1.0001X-0.0021 dimana r = 1. Dari kesimpulan ini maka metode ini bisa

digunakan untuk analisa uranium dalam keadaan murni. DAFTAR PUSTAKA : 1. Sigit, Widodo PS. “ Penentuan potensiometrik uranium dengan modifikasi metode titan “, BATAN-PPBMI, YOGYAKARTA 1983. 2. Widodo. PS. “ Penerapan prosedur ASTM C-799-75 untuk penentuan kadar Uranium dalam larutan uranium nitrat scr potensiometrik”, BATAN-PPBMI, YOGYAKARTA 1983. Tanya - jawab : Ir. Widjaksana. 1. Metode ini kurang akurat untuk analisis kadar uranium yang sangat rendah, bagaimana mengatasi hal ini atau bagaimana ide pengembangannya. 2. Korelasi menunjukkan harga konstanta negatif padahal kenyataanya harga pengamatan positif, agar dijelaskan. Noor Yudhi. 1. Dapat dilakukan dengan cara memperbesar molaritas dari asam sulfamat tapi penambahan asam sulfamat ini hanya mengurangi maksimal 0.5 mg U karena

4

Iis Haryati. kepekaan elektrode sangat terbatas, kalau yang diinginkan dalam orde ppm

Mengapa pada konsentrasi U 1-10 mg dan 15-20 mg digunakan titan 0.25 ml dan 0.50 ml berdasar apa penentuan diatas.

bisa dipakai metode yang lain misal spektrometri.

2. Kaalau melihat gambar 3, absis dimulai angka 1 bukan dari nol jadi Noor Yudhi.

persamaan yang dibuat oleh komputer itu sudah benar. Berdasarkan kemampuan Titan (III)

khlorida untuk mereduksi U +6 menjadi U +4

Drs Purwadi K.P. 1. Koreksi abstrak baris kelima yaitu semakin berat U yang seharusnya semakin

Sutri J. Pada konsentrasi U lebih besar faktor koreksi mensekati 1, pada konsentrasi berapa faktor koreksi = 1 dan pada konsentrasi berapa analisis, sebaiknya terdapat pada sampel.

besar U. 2. Memberikan jawaban atas pertanyaan Bpk. Widjaksana no 1 Yaitu untuk mengatasi kadar U yang rendah yaitu dengan menambah molaritas asam

Noor Yudhi.

sulfamat untuk menetralisir asam nitrat.

Tidak mungkin diperoleh untuk faktor koreksi =1 karena sangat tergantung pada keepekaan elektrode dan kesalahan waktu preparasi. Paling baik analisa ini dilakukan pada konsentrasi berkisar 5 s/d 20 mg.

Noor Yudhi. 1. Sudah diganti. 2. Terima kasih atas jawabannya.

5

TABEL 1 : DATA HASIL ANALISA

No. Berat U yang dianalisa, mg

Volume titer (ml) K2Cr2O7 (0.027 N)

Berat U hasil analisa, mg

Berat U hasil ana lisa rerata, mg

1. 1 0.391 1.256 0.379 1.216 0.395 1.269 1.318 0.428 1.375 0.459 1.475 2. 2 0.750 2.411 0.752 2.416 0.776 2.494 2.416 0.758 2.434 0.723 2.323 3. 3 1.070 3.437 0.989 3.177 1.047 3.364 3.382 1.063 3.417 1.094 3.514 4. 4 1.480 4.757 1.451 4.663 1.441 4.632 4.644 1.440 4.630 1.413 4.540 5. 5 1.617 5.195 1.677 5.388 1.650 5.302 5.347 1.689 5.428 1.688 5.423 6. 10. 3.369. 10.826 3.373 10.838 3.341 10.736 10.812 3.364 10.809 3.377 10.850 7. 15 4.921 15.812 4.954 15.919 4.963 15.949 15.872 4.925 15.824 4.934 15.856 8. 20 6.505 20.903 6.597 21.200 6.571 21.113 21.065 6.530 20.981 6.576 21.129

6

TABEL 2 : DATA HASIL PERHITUNGAN No Berat U yang

dianalisa, mg Berat U hasil analisa, mg

Faktor koreksi rerata

Berat U stl.koreksi, mg

Berat U rerata, mg

Deviasi standar,σn

1. 1 1.256 0.944 1.216 0.914 1.269 0.752 0.954 0.991 0.071 1.375 1.034 1.475 1.109 2. 2 2.411 1.996 2.416 2.000 2.494 0.828 2.065 2.000 0.046 2.434 2.015 2.323 1.923 3. 3 3.437 3.049 3.177 2.818 3.364 0.887 2.984 3.000 0.100 3.417 3.031 3.514 3.117 4. 4 4.757 4.097 4.663 4.016 4.632 0.861 3.989 4.000 0.060 4.630 3.988 4.540 3.910 5. 5 5.195 4.858 5.388 4.958 5.302 0.935 5.038 5.000 0.083 5.428 5.076 5.423 5.071 6. 10. 10.826 10.013 10.838 10.024 10.736 0.925 9.930 10.000 0.037 10.809 9.997 10.850 10.035 7. 15 15.812 14.944 15.919 15.045 15.949 0.945 15.073 15.000 0.050 15.824 14.955 15.856 14.986 8. 20 20.903 19.845 21.200 20.119 21.113 0.949 20.045 19.998 0.100 20.981 19.919 21.129 20.060

7

Berat U yg dianalisa Vs Berat U hasil analisa

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Berat U yg dianalisa, mg

Ber

at U

has

il an

alis

a, m

g

Berat yg seharusnya

Berat U hasil analisa

.

Linear (Berat U hasil analisa)

Linear (Berat yg seharusnya)

GAMBAR 1 : GRAFIK HASIL ANALISA URANIUM SBL. DIKOREKSI

8

Berat U yg dianalisa Vs Faktor koreksi

R2 = 0.826

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Berat U yg dianalisa, mg

Fakt

or k

orek

si a

lat Faktor koreksi sebenarnya

Faktor koreksi alat

Line 3

Power (Faktor koreksi alat)

Linear (Faktor koreksisebenarnya)

GAMBAR 2 : GRAFIK FAKTOR KOREKSI ALAT

9

Berat U yg dianalisa Vs Berat U hasil analisa terkoreksi

y = 1.0001x - 0.0021R2 = 1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Berrat U yg dianalisa, mg

Ber

at U

has

il an

alis

a te

rkor

eksi

Berat U hasil analisa

Linear (Berat U hasilanalisa)

GAMBAR 3 : GRAFIK HASIL ANALISA U TERKOREKSI

TIP. 425 S 9 MT.32.51.10.4

10