Iso 1

KETELITIAN TITRASI POTENSIOMETRIK URANIUM TERMODIFIKASI UNTUK ALIKOT 1-20 mgr DENGAN MENGGUNAKAN BESI(II)SULFAT SEBAGAI REDUKTOR

Noor Yudhi

ABSTRAK Ketelitian Titrasi Potensiometrik Uranium Termodifikasi untuk alikot 1-20 mgr dengan Menggunakan Besi(II)sulfat sebagai Reduktor. Ketelitian titrasi potensiometrik uranium termodifikasi untuk alikot 1-20 mgr dengan menggunakan besi(II)sulfat telah dipelajari. U308 digunakan sebagai sumber uranium standar dan besi(II)sulfat digunakan untuk mereduksi U(VI) menjadi U(IV) di dalam larutan asam phospat pekat yang mengandung asam sulfamat, sementara kelebihan besi(II)sulfat kemudian dioksidasi oleh asam nitrat dengan Mo (VI) sebagai katalisator. Setelah ditambahkan air dan vanadium (IV), penentuan keseluruhan U (IV) ditentukan oleh titrasi standar kalium dikromat secara potensiometrik menggunakan elektroda platinum. Pada prosedur ini modifikasi meliputi pengurangan pereaksi sehingga tinggal l0% dari pereaksi semula yang diadopsi dan mengganti konsentrasi titer kalium dikromat menjadi 0.025 N. Hasil analisis menunjukkan bahwa untuk berat uranium 1 mgr faktor koreksi sebesar 0.846 dengan standar deviasi relatif sebesar 2.3%, sedangkan untuk berat uranium 20 mgr faktor koreksi sebesar 0.991 dengan standar deviasi relatif sebesar 0.405%. Hasil analisis yang diperoleh mengikuti persamaan garis linier Y = 0.9995X + 0.2229 KATA KUNCI : Analisis uranium, kadar uranium (% uranium), titrasi redoks. ABSTRACT Accuracy of the Modified Potentiometric Titration for 1-20 mg of Uranium by using Iron(II) sulphate as Reductant. Accuracy of the modified potentiometric titration for 1-20 mg of uranium by

using iron(II)sulphate as

reductant has been studied. The U308 is used as standard uranium and iron(II)sulphate is employed to reduce U (VI) to U (IV) in concentrated phosphoric

1

acid solution containing sulfamic acid . The excess of iron(II)sulphate is subsequently oxidized by a nitric acid solution in the presence of Mo (VI) as a catalyst. After dilution with water and addition of vanadium (IV), the determination of U(IV) is completed by titrating it with standard potasium dichromate solution using a potentiometric technique with platinum electrode. In this procedure, modification includes reduction of reactant up to 10% of the initial value and changing the titer concentration of potassium dichromate to 0.025 N. The results of the analysis indicate that for 1 mg of uranium, the correction factor is 0.846 with relative standard deviation is 2.3%, for 20 mg of uranium, the correction factor is 0.991 with relative standard deviation

is 0.405%. The results obtained

is represented by linear equation of Y = 0.9995X + 0.2229

KEY

WORDS :

Uranium analysis, uranium content (% uranium), redox

reactions.

PENDAHULUAN Penentuan kadar uranium tidak hanya dilakukan secara potensiometrik tapi juga banyak cara lain 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.[5] Cara potensiometrik dipilih karena memiliki ketelitian yang relatif tinggi, dapat dilaksanakan secara cepat dan preparasinya sangat sederhana. Analisis uranium dengan metode titrimetri ada dua cara, yang pertama dengan pereduksi titan dan yang kedua dengan pereduksi ferro sulfat. Percobaan ini menggunakan pereduksi ferro sulfat seperti pada prosedur ASTM[1], ISO[2] dan Davies Gray[3]. Analisis uranium dengan metode titrimetri yang dimodifikasi ini diharapkan dapat untuk menganalisis uranium dalam keadaan murni sampai berat 1 mg U di dalam cuplikan yang dianalisis.

2

HIPOTESA Pada percobaan ini modifikasi dititik beratkan pada prosedur ISO 70971983

[2]

di mana uranium yang dianalisis mengandung sekitar 200 mgr yang

membutuhkan pereaksi relatif besar. Untuk penghematan pereaksi, uranium yang digunakan untuk analisis berkisar antara 1-20 mgr agar penggunaan pereaksi dapat ditekan hingga tinggal 10% dari pereaksi yang digunakan semula. Modifikasi di dalam percobaan ini tidak hanya mengurangi pereaksi yang digunakan tetapi juga mengganti konsentrasi larutan titer kalium dikromat yang digunakan dari 0.2 N dan 0.015 N

[2]

menjadi satu larutan titer kalium dikromat

0.025 N, Hal ini dilakukan guna menyederhanakan prosedur ISO 7097-83 yang memakai dua larutan titer dalam satu kali titrasi. Dengan pertimbanganpertimbangan di atas diharapkan hasil analisis tetap berlangsung baik dan menghasilkan data yang cukup teliti.

TEORI Analisis

uranium

secara

diantaranya prosedur ASTM

[1]

potensiometrik

dan ISO

[2]

sudah

banyak

dilakukan

, prosedur-prosedur tersebut banyak

kemiripannya satu dengan lainnya dan keduanya berasal dari penelitian yang dilakukan oleh W. Davis dan W. Gray dari UKEA reactor group di Dounreay skotlandia pada tahun 1964. [3] Penentuan konsentrasi uranium secara potensiometrik didasarkan atas reaksi redoks. Mula-mula uranium valensi (VI) direduksi menjadi uranium valensi (IV) oleh zat pereduksi ferro sulfat di dalam larutan asam phosphat pekat yang mengandung asam sulfamat , kelebihan besi(II)sulfat kemudian dioksidasi oleh asam nitrat dengan Mo (VI) sebagai katalisator.

Setelah larutan diencerkan

dengan air dan ditambah Vanadium (IV), penentuan keseluruhan U(IV) dititrasi dengan standar kalium dikromat secara potensiometrik menggunakan elektroda platina.

3

Reaksi yang terjadi : Di dalam larutan asam phosphat pekat. U02 2 + + 2Fe2+ + 4 H +

→

U4+ + 2Fe3+ + 2H20

3Fe2+ + N03- + 4H+

→

3Fe3+ + N0 + 2H20

Fe2+ + N03- + 2H+

→

Fe3+ + N02 + H20

Di dalam larutan asam phospat encer. U4+ + + 2Fe3+ + 2H20

→

U022+ + 2Fe2+ + 4H+

Fe2+ + V02+ + 2H+

→

Fe3+ + V3+ + H20

Reaksi total : U4+ + 2V02+ →

U022+ + 2V3+

Reaksi selama titrasi dengan larutan kalium dikromat Cr2072- + 6V3+ + 2H+

→

2Cr3+ + 6V02+ + H20

Kesetaraan reaksi antara U4+ dengan larutan dikromat Cr2072- + 3U4+ + 2H+

→

2Cr3+ + 3U022+ + 2H20

Rumus yang digunakan dalam analisis ini Kadar U (%) = Vt x 2.975 x K x 100 % GxV Vt = volume titran kalium dikromat K = volume pengenceran G = berat cuplikan awal V = volume cuplikan yang dianalisis 2.975 = Nt x 238/2 Nt = normalitas titran (0.025) Titrasi potensiometrik dijalankan dengan mengukur perubahan potensial elektroda yang dicelupkan ke dalam larutan pada saat pereaksi ditambahkan, dan titik akhir dicapai bila tejadi perubahan potensial yang cepat pada 400-600 mV kemudian titrasi dihentikan dan hasilnya diperoleh dari pencatatan alat dalam unit gr/liter uranium.

4

METODA Pada penelitian ini dilakukan standarisasi metoda titrimetri yang dimodifikasi dengan U308 standar dengan variasi berat dari 1 mgr sampai dengan 20 mgr dan dititrasi secara potensiometrik dengan larutan kalium dikromat 0.025 N. Titrasi potensiometrik dijalankan dengan mengukur perubahan potensial elektroda yang dicelupkan kedalam larutan pada saat pereaksi ditambahkan. Metoda yang digunakan pada penelitian ini ialah potensiometrik dengan pereduksi ferro sulfat atau disebut juga metoda titrimetri dengan pereduksi ferro sulfat dan oksidator kalium dikromat.

BAHAN / ALAT DAN TATA KERJA Bahan Yang digunakan dalam percobaan. •

FeS04.7H20 (ferro sulfat) 1 M

•

H2S04 (asam sulfat) 96% (1.84) gr/ml

•

HN03 (asam nitrat) 65% (1.42) gr/ml

•

H3P04 (asam phosphat) 1.74 gr/ml

•

Larutan ammonium molibdat 0.4 %

•

Larutan kalium dikromat 0.02 M.

•

Larutan titer kalium dikromat 0.025 N

•

Asam sulfamat 1.5 M

•

Vanadil sulfat 0.125%

Alat yang dipakai. •

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

•

Peralatan gelas

•

Timbangan analitik Sartoius

•

Ependorff 50,100,250 dan 500 mikro liter

5

Tata kerja. Pada pelaksanaan ini diuraikan urutan cara melakukan percobaan yang dilakukan di laboratorium, urutannya sebagai berikut : •

Dibuat larutan Asam sulfat 50% dengan mencampur Asam sulfat 96% dengan air dengan perbandingan 1 : 1

•

Dibuat larutan ferro sulfat 1 M dengan melarutkan Ferro sultat 280 gr dalam 100 ml H2S04 96% dan diencerkan dengan air sampai volume 1 liter.

•

Dibuat larutan Ammonium molibdat 0.4% dengan melarutkan 4 gr ammonium molibdat dalam 500 ml HN03 65% dan 500 ml air, dan selanjutnya disebut larutan A.

•

Dibuat larutan Asam sulfamat 150 gr/l

dengan melarutkan 150 gr Asam

sulfamat 1 liter air. •

Dibuat larutan Vanadium sulfat 1.25 gr/l dengan melarutkan 1.25 gr dalam 25 ml asam sulfat 50% dan diencerkan dengan air sampai volume 1 liter.

•

Dibuat larutan titer Kalium dikromat 0.025 N dengan melarutkan 1.226 gr dalam 1 liter air.

•

Dibuat larutan kalium dikromat 0.02 M dengan melarutkan 0.981 gr dalam 1l air.

•

Dibuat larutan induk U308 dengan kadar 20 gr U/liter.

•

Dari larutan induk dibuat larutan standar U dengan berat 1, 5, 10 dan 20 mgr dan dimasukkan dalam gelas beker 40 ml dan masing-masing berat dibuat 10 cuplikan.

•

Tambahkan kedalam masing-masing cuplikan 0.5 ml H2S04 50%, 0.5 ml Asam sulfamat, 4 ml Asam phosphat, 0.5 ml Ferro sulfat, 0.2 ml Kalium dikromat 0.02 M, 1 ml lart. A, aduk selama 3 menit dan tambahkan lart. Vanadium sulfat 0.125% 10 ml dan tambah air sampai volume 50 ml.

•

Elektoda platina dimasukkan 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 unit gr/liter. 6

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada tabel I kolom 5 terbaca bahwa makin kecil uranium yang dianalisis makin besar penyimpangannya. Hal ini menunjukkan ketepatan analisis makin berkurang, yang disebabkan oleh kemampuan komposisi bahan dari metode ini sehingga faktor koreksi analisis tidak sama dengan satu. Pada tabel 2 kolom 6 terbaca bahwa untuk analisis uranium dengan berat 1-20 mgr nilai standar deviasi relatif berkisar antara 0.405%-2.3%, menurut statistik hasil ini masih cukup teliti karena masih dibawah 5%, sedangkan pada pereaksi awal seperti prosedur ISO dan ASTM nilai standar deviasi relatifnya sebesar 0.1% untuk 200 mgr cuplikan uranium yang dianalisis. Pada percobaan ini, makin kecil berat uranium yang dianalisis faktor koreksi makin kecil dan standar deviasi relatif makin besar. Hal ini menunjukkan bahwa berat uranium yang dianalisis makin kecil, ketepatan dan ketelitian makin berkurang. Pada tabel 3 kolom 6 hasil analisis yang menggunakan cuplikan bahan kimia yang berbeda-beda menunjukkan bahwa dengan metoda ini uranium yang teranalisis berkisar antara 98.08% - 98.80% dan hasil ini cukup baik dan masih memenuhi persaratan yang ditentukan yaitu kesalahan relatif lebih kecil dari 5%. Gambar 1 menunjukkan hubungan antara berat U awal dengan berat U hasil analisis, pada gambar ini terlihat grafik hasil analisis uranium standar memenuhi persamaan garis Y = 0.9995X + 0.2229 dan R=1. Hal ini menunjukkan bahwa grafik berbentuk garis lurus dengan intersep 0.2229.

KESIMPULAN Dari hasil percobaan dengan prosedur yang dimodifikasi ini pereaksinya dapat dihemat sebesar 90% dan penggunaan sampel dapat lebih kecil serta preparasi dan perhitungannya dapat dilakukan dengan mudah dan lebih sederhana karena hanya memakai satu larutan titer kaliun dikromat 0.025 N.

7

Ketelitian dari metoda ini cukup dapat diandalkan, hal ini dapat terlihat pada cuplikan bahan kimia yang dianalisis dengan metoda ini mempunyai kesalahan relatif berkisar antara 1.2% - 1.92%.

Dari hasil pembahasan dapat disimpulkan uranium hasil analisis masih harus dikoreksi menggunakan faktor koreksi hasil analisis atau dikoreksi menggunakan persamaan garis linier yang diperoleh pada saat standarisasi untuk mendapatkan analisis yang teliti. Koreksi yang diperoleh pada saat standarisasi baik itu faktor koreksi maupun persamaan garis linier keduanya bisa dipakai sebagai faktor koreksi. Dari hasil analisis uranium standar diperoleh hasil bahwa untuk berat 1 mgr uranium yang dianalisis ditemukan faktor koreksi sebesar 0.846 dengan standar deviasi relatif 2.3%. Untuk berat 20 mgr U yang dianalisis faktor koreksi sebesar 0.991 dengan standar deviasi relatif 0.405%. Dari keseluruhan data diperoleh persamaan garis linier Y = 0.9995X + 0.2229 dengan R=1. Kesimpulan ini menunjukkan metode ini dapat digunakan untuk analisis uranium dalam keadaan murni dari berat 1 mgr sampai dengan berat 20 mgr dalam larutan cuplikan. Percobaan masih akan diteruskan dengan menggunakan pengotor, agar prosedur ini dapat digunakan untuk menganalisis uranium yang terkandung dalam limbah.

8

DAFTAR PUSTAKA 1. ASTM STANDARD , Designation C799-83,” Standard Methods for Chemical, Mass Spectrometric, Spectrochemical, Nuclear, and Radiochemical Analysis of Nuclear-Grade Uranyl Nitrate Solution “, American National Standard Institute, (1983), p.51-52 2. ANONIM, “ Determination of uranium in reactor fuel solutins and in uranium product solutions-Iron(II) sulfate reduction/potassium dichromate oxidation titrimetric method ”, International Standard Organization”, No 7097-1983,p.15. 3. DAVIES W. and W. GRAY,” A rapid and specific titrimetric method for the precise determination of uranium using Iron(II)sulphate as reductant “, Talanta, vol 1, 1964, p.1203-1211. 4. SIGIT, “ Penentuan Potensiometrik Uranium dengan Modifikasi Metode Titan “, Lokakarya KTPBN, BATAN – PPBMI, Yogyakarta, 1983, hal C11/1-C11/9. 5. SUMARTONO W. P.,“ Penerapan prosedure ASTM C 799-75 untuk Penentuan kadar Uranium dalam larutan Uranil nitrat “, Lokakarya KTPBN, BATAN – PPBMI, Yogyakarta, 1983, hal C12/1-C12/11. 6. PUTRO P.K. dan A. C. MUNARKA.” Penerapan cara analisis Potensiometrik Davies Gray termodifikasi untuk penentuan kandungan uranium di Instalasi Produksi Elemen Bakar Reaktor Riset “, BATAN - PPNY, Yogyakarta, 1987, hal 380-392.

9

TABEL 1 : DATA HASIL ANALISIS No.

1.

2.

3.

4.

Berat U awal, mg

1

5

10

20

Volume titer (ml)

Berat U hasil

Berat U hasil ana

K2Cr2O7 (0.025 N)

analisis, mg

lisis rerata, mg

0.418

1.214

0.401

1.162

0.414

1.200

0.390

1.131

0.414

1.200

0.405

1.176

0.419

1.215

0.412

1.194

0.398

1.154

0.404

1.172

1.812

5.256

1.831

5.311

1.812

5.256

1.818

5.274

1.815

5.264

1.785

5.175

1.793

5.201

1.797

5.212

1.782

5.168

1.810

5.248

3.534

10.249

3.546

10.284

3.531

10.239

3.564

10.336

3.547

10.286

3.537

10.257

3.525

10.222

3.546

10.284

3.560

10.324

3.531

10.239

6.917

20.061

6.915

20.054

6.979

20.238

6.965

20.199

6.946

20.143

6.968

20.206

6.967

20.205

6.997

20.297

6.964

20.195

6.982

20.248

10

1.182

5.236

10.272

20.185

TABEL 2 : DATA HASIL PERHITUNGAN No.

1.

Berat U hasil

Faktor

Berat U

Berat U

Keterang-

analisis, mg

koreksi rerata

terkoreksi, mg

rerata, mg

an

1.214

1.027

1.162

0.983

1.200

1.015

1.131 1.200

2.

0.995

1.215

1.028

1.194

1.010

1.154

0.976

1.172

0.992

5.256

5.019

5.311

5.072

5.256

5.019

5.274

5.037 0.955

5.027

5.175

4.942

5.201

4.967

5.212

4.977

5.168

4.935

5.248

5.012

10.249

9.983

10.284

10.017

10.239

9.973

10.336

10.067

10.286

4.

1.015

1.176

5.264

3.

0.957 0.846

0.974

10.019

10.257

9.990

10.222

9.956

10.284

10.017

10.324

10.056

10.239

9.973

20.061

19.880

20.054

19.874

20.238

20.056

20.199 20.143

0.9998

SD=0.023 RSD=2.3%

5.0007

SD=0.043 RSD=0.860%

10.0051

SD=0.037 RSD=0.370%

20.017 0.991

19.962

20.206

20.024

20.205

20.023

20.297

20.114

20.195

20.013

20.248

20.066

11

20.0029

SD=0.081 RSD=0.405%

Uranium hasil analisis Vs Uranium awal

Uranium hasil analisis, mgr

25 y = 0.9995x + 0.2229 R2 = 1

20

15

10

5

0 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

20

Uranium awal, mgr

GAMBAR 1: Grafik hasil analisis Uranium .

KETERANGAN :

Faktor koreksi dapat dihitung dengan cara

Faktor koreksi = Berat uranium awal Berat uranium hasil analisis rerata

Berat uranium terkoreksi rerata dapat dihitung dengan cara

Berat uranium terkoreksi rerata = Faktor koreksi X Berat uranium hasil analisis rerata

12

TABEL3 : CUPLIKAN BAHAN KIMIA YANG DIANALISIS DENGAN METODE INI No.

Bahan/Berat U awal

Berat U hasil

Faktor

Berat U

Berat U yang

dlm bahan, mg

analisis, mg

koreksi

rerata, mg

teranalisis, %

U3O8 serbuk 1.

10

10.218 10.196 10.170

0.974

9.880

98.80%

0.955

4.927

98.54%

0.955

4.904

98.08%

0.974

0.872

872 ppm

0.846

0.266

266 ppm

10.094 10.050 2.

Uranil acetat kristal 5

5.106 5.106 5.180 5.211 5.194

3.

Uranil nitrat kristal 5

5.098 5.127 5.101 5.189 5.161

4.

Limbah 1. 1 ml

0.908 0.903 0.895 0.884 0.888

5.

Limbah 2. 1 ml

0.318 0.321 0.322 0.307 0.310

13

14