ISSN 1978-9858 Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

PENGARUH THORIUM TERHADAP ANALISIS URANIUM MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER UV-VIS

Syamsul Fatimah , Sutri indaryati, Iis Haryati Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN), BATAN

Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang 15314

ABSTRAK PENGARUH THORIUM TERHADAP ANALISIS URANIUM MENGGUNAKAN SPEKTROFOTOMETER UV–VIS. Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh thorium terhadap analisis uranium menggunakan metoda spektrofotometer uv-vis. Analisis dilakukan dengan pengomplek arsenazo III, karena sifat kimia uranium dan thorium hampir sama sehingga diduga thorium berpengaruh terhadap analisis uranium dengan menggunakan metoda spektrofotometri uv-vis. Untuk mengetahui pengaruh thorium tersebut digunakan uranium standar 2 ppm yang ditambahkan dengan thorium standar dengan variasi konsentarsi 0 ppm; 0.5 ppm; 1.0 ppm, 1.5 ppm dan 2.0 ppm, serta pH larutan sampel diatur pada pH 2.5 dengan menambahkan asam nitrat encer dan natrium hidroksida. Untuk mengetahui konsentrasi dari uranium terlebih dahulu dibuat kurva kalibrasi dengan variasi konsentrasi 0 ppm, 0.5 ppm; 1.0 ppm; 1.5 ppm; 2.0 ppm; 2.5 ppm; 3.0 ppm; 3.5 ppm dan 4.0 ppm. Setelah didapatkan kurva kalibrasi dihitung persen penyimpangan sampel campuran uranium dan thorium yaitu 12,95%; 25,16%; 34.10%; dan 45,90%. Semakin besar konsentrasi thorium di dalam sampel maka akan menaikan serapan dan panjang gelombang akan bergeser kearah panjang gelombang thorium arsenazo. Sehingga dapat disimpulkan bahwa thorium sangat mempengaruhi analisis uranium dengan metoda spektrofotometri uv-vis dengan pengomplek arsenazo III, maka apabila dalam larutan sampel mengandung uranium dan thorium untuk mengetahui kandungan uraniumnya harus terlebih dahulu dilakukan pemisahan thorium. Kata Kunci : Pengaruh thorium, uranium, spektrofotometer uv-vis.

PENDAHULUAN

Di alam thorium termasuk dalam unsur aktinida dengan nomor atom 90 dan nomor masa 232,0381 dan merupakan elemen ke dua pada rangkaian actinida (5f) dalam tabel sistem periodik. Dalam keadaan murni thorium adalah suatu logam bewarna putih keabu-abuan, sedangkan uranium juga termasuk dalam unsur aktinida dengan nomor atom 92 dan nomor masa 238,039. Dengan nomor atom yang berdekatan maka sifat kimia dari kedua unsur ini hampir sama yaitu ; (1) mudah membentuk senyawa komplek ionik atau netral. (2) mempunyai panjang gelombang yang berdekatan (uranium 651.0 nm dan thorium 665.0). (3) U+4 terhidrolisis pada pH rendah, uranium stabil pada bilangan oksidasi (VI) dengan membentuk UO2

+2 sedangkan thorium stabil pada bilangan oksidasi (IV). (4) uranium nitrat dan thorium nitrat mempunyai kelarutan yang tinggi dalam beberapa senyawa organik[1]. Fakta ini menimbulkan dugaan bahwa ke dua unsur ini akan saling mempengaruhi dalam analisis salah satu unsur tersebut menggunakan metoda spektrofotometri uv-vis. Oleh karena itu maka pada

kegiatan ini akan dilakukan analisis uranium dalam sampel yang mengandung thorium.

Metoda spektrofotometri uv-vis adalah salah satu metoda analisis kimia untuk menentukan unsur logam, baik secara kualitatif dan secara kuantitatif. Analisis secara kualitatif berdasarkan pada panjang gelombang yang ditunjukkan oleh puncak spektrum (190 nm s/d 900 nm), sedangkan analisis secara kuantitatif berdasarkan pada penurunan intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media. Intensitas ini sangat tergantung pada tebal tipisnya media dan konsentrasi warna spesies yang ada pada media tersebut. Pembentukan warna dilakukan dengan cara menambahkan bahan pengompleks yang selektif terhadap unsur yang ditentukan[2]. Pada penentuan uranium dengan metoda spektrofotometri uv-vis digunakan pengomplek arsenazo (III) 0,05%[5], dimana uranium dalam senyawa nitrat bereaksi dengan Arsenazo(III) membentuk senyawa kompleks uranium-arsenazo yang berwarna ungu kebiruan dengan panjang gelombang senyawa komplek uranium-arsenazo 651,0 nm. Pembentukan senyawa kompleks terjadi pada pH 2,5 untuk

1

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

uranium dengan valensi VI, sedangkan uranium dengan valensi IV terbentuk pada pH sekitar 1,0. dan thorium dengan arsenazo (III) membentuk senyawa kompleks thoriumarsenazo yang berwarna merah terang pada panjang gelombang 665,0 nm[3]. Pengukuran konsentrasi cuplikan didasarkan pada hukum Lambert-Beer, yang menyatakan hubungan antara banyaknya sinar yang diserap sebanding dengan konsentrasi unsur dalam cuplikan, dengan rumus sebagai berikut[4] :

A = log I/Io atau A = a.b.c ............................(1) dengan : A = absorbansi a = koefisien serapan molar b=tebal media cuplikan yang dilewati sinar c=konsentrasi unsur dalam larutan cuplikan Io = intensitas sinar mula-mula I = intensitas sinar yang diteruskan Aplikasi rumusan tersebut dalam pengukuran kuantitaf dilaksanakan dengan cara komparatif menggunakan kurva kalibrasi dari hubungan konsentrasi deret larutan standar dengan nilai absorbansinya. Konsentrasi cuplikan ditentukan dengan substitusi nilai absorban cuplikan ke dalam persamaan regresi dari kurva kalibrasi. TATA KERJA BAHAN :

Bahan standar yang digunakan pada kegiatan ini adalah larutan standar Thorium spek 10.000 ppm digunakan untuk menentukan pengaruh thorium terhadap analis uranium dan standar uranium spek 10.000 ppm yang digunakan untuk membuat kurva kalibrasi uranium. Larutan pereaksi yang dipakai adalah larutan arsenazo 0.05% sebagai bahan pengompleks, dan larutan NaOH, HNO3 untuk mengkondisikan pH larutan kompleks uranium arsenazo III, seta aquades untuk menanda bataskan larutan hingga volume 25 ml.

ALAT : Preparasi estándar dan cuplikan dilakukan menggunakan alat-alat kimia yaitu: Alat analisis yang digunakan adalah spektrofotometer uv-vis lamda 15, Eppendolf, labu ukur , gelas piala, pH meter. METODA A. Pembuatan Kurva Linieritas

Deret standar uranium dibuat dengan konsentrasi uranium bervariasi; Blanko; 0,5 ppm ; 1,0 ppm ; 1,5 ppm ; 2,0 ppm ; 2,5 ppm ; 3,0 ppm ; 3,5 ppm dan 4,0 ppm dalam piala gelas 25 ml. Selanjutnya pada masing-masing

standar tersebut ditambahkan 2 ml larutan arsenazo III 0.05%. Masing-masing deret standar tersebut ditambahkan aquades hingga volume kurang lebih 20 ml kemudian diatur pH larutan komplek uranium arsenazo pada pH 2,5 dengan menambahhkan asam nitrat 0,1 N dan natrium hidroksida 0,1 N. Setelah pH larutan tercapai maka larutan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml lalu ditanda bataskan, dan didiamkan selama 30 menit agar pembentukan senyawa komplek sempurna, larutan standar siap diukur dengan spektrofotometer uv-vis[5].

B. Pembuatan larutan sampel

Ke dalam 5 piala gelas 25 ml dimasukkan masing-masing uranium standar 2 ppm, dan ditambahkan variasi konsentrasi thorium standar 0,0 ppm; 0,5 ppm; 1,0 ppm; 1,5 ppm; 2.0 ppm; ke dalam masing-masing piala gelas tersebut, selanjutnya ditambahkan 2 ml larutan arsenazo III 0,05%. Masing-masing larutan sample tersebut ditambahkan aquades hingga volume kurang lebih 20 ml kemudian diatur pH larutan komplek uranium arsenazo pada pH 2,5 dengan menambahkan asam nitrat 0,1 N dan natrium hidroksida 0,1 N. Setelah pH larutan tercapai maka larutan tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml lalu ditanda bataskan, didiamkan selama 30 menit, larutan ini siap diukur dengan spektrofotometer uv-vis.

C Penentuan panjang gelombang optimum.

Alat dinolkan dengan cara larutan blanko dimasukkan kedalam dua buah cuvet lalu ditekan back corect dan run, setelah alat pada kondisi nol salah satu banko tersebut di keluarkan, kemudian masukkan standar uranium 2 ppm pada posisi metoda scan maka display akan menampilkan spektrum panjang gelombang optimum untuk uranium dengan pengomplek arsenazo III.

D Pengukuran standard dan sampel.

Analisis larutan standar dengan variasi konsentrasi diukur untuk membuat kurva kalibrasi yaitu hubungan antara konsentrasi dengan absorbansi, dan analisis kandungan sampel ditentukan dari nilai absorbansi yang diukur dan disubtitusikan ke dalam persamaan regresi yang dihasilkan dari kurva kalibrasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN A Penentuan panjang gelombang optimum

Hasil scanning larutan kompleks uranium-arsenazo (III) pada konsentarsi uranium 2 ppm dan 4 ppm didapatkan bahwa panjang

2

ISSN 1978-9858 Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

dari hubungan antara konsentrasi masing-masing larutan deret standar dengan nilai absorbansinya dan diperoleh seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Persamaan dan koefisien regresi kurva kalibrasi ditentukan menggunakan metoda ”Least quare” dan didapatkan y = 0,2292 x + 0,00062 R = 0,9983. Dengan menggunakan persamaan tersebut maka konsentrasi uranium dalam larutan sampel yang mengandung thorium dapat dihitung.

gelombang maksimum serapan terjadi pada panjang gelombang 651,2 nm, selanjutnya pada panjang gelombang tersebut dipakai untuk pengukuran konsentrasi uranium dalam larutan standar dan sampel.

B Kurva kalibrasi uranium

Pada Table 1 tercantum data nilai absorbansi dari masing-masing larutan standar, nilai standar deviasi, presisi pengukuran cukup bagus seperti yang ditunjukkan dari

perolehan nilai RSD secara keseluruhan berada dibawah 5%. Kurva kalibrasi dibuat

Gambar 1. Scaning Panjang Gelombang Optimum

Tabel 1. Hasil Pengukuran Absorbansi Standar

Absorbansi Konsen

trasi

ppm 1 2 3 4 5

Rerata SD RSD%

0,0 0,000 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,000447 0,559

0,5 0,116 0,116 0,117 0,117 0,117 0,117 0,000548 0,470

1,0 0,240 0,239 0,239 0,240 0,239 0,239 0,000548 0,229

1,5 0,351 0,351 0,351 0,352 0,350 0,351 0,000707 0,201

2,0 0,486 0,486 0,487 0,486 0,486 0,486 0,000447 0,092

2,5 0,558 0,557 0,556 0,556 0,556 0,557 0,000894 0,161

3,0 0,703 0,703 0,702 0,703 0,704 0,703 0,000707 0,101

3,5 0,818 0,818 0,818 0,817 0,818 0,818 0,000447 0,055

3

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

KURVA KALIBRASI URANIUM

y = 0.229x + 0.0066R2 = 0.9983

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 1 2 3 4 5

KONSENTRASI (PPM)

AB

SOR

BA

NS

Gambar 2 Kurva Kalibrasi Uranium

C Pengaruh thorium terhadap pengukuran uranium. Pada Table 2 terlihat bahwa pengukuran uranium dalam sampel tanpa keberadaan unsur thorium menghasilkan akurasi yang baik yaitu 95.29% atau dengan penyimpangan 0,43%. Bila dalam sampel ditambahkan unsur thorium sebesar 0,5 ppm ternyata memberikan efek yang cukup signifikan terhadap penyimpangan pengukuran. Dan semakin besar kandungan thorium yang ditambahkan ke dalam larutan sampel maka penyimpangan pengukuran yang terjadi semakin besar

Tabel 2. Pengaruh thorium pada analisis uranium 2 ppm

Konsentrasi

Th, ppm Absorbansi Recovery

Uranium ppm Penyimpangan

% Akurasi Uranium

2 ppm (%)

0,0 0,486 2,0942 0,43 95.29

0,5 0,524 2,259 12,95 87,05

1,0 0,580 2,503 25,15 74,85

1,5 0,621 2,682 34,10 65,90

2,0 0,675 2,918 45,90 54,10

Pengaruh Th terhadap hasil analisiis

0.005.00

10.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00

Konsentrasi Th dalam Uranium 2 ppm

% P

enyi

mpa

ngan

konsentrasi Th dlm lart U 2ppm

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Penyimpanagan, % 0.43 12.95 25.15 34.1 45.9

1 2 3 4 5

Gambar 3 Grafik pengaruh thorium pada analisis uranium

Pada Gambar 3 terlihat persen penyimpangan dari variasi konsentrasi thorium di dalam sampel uranium, semakin banyak keberadaan thorium

di dalam sampel akan menaikan konsentrasi dari uranium dan akan mengakibatkan semakin besar penyimpangan dari analisa uranium.

4

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

Gambar 4 . Scaning Panjang Gelombang terhadap penambahan variasi thorium

Pada Gambar 4 terlihat puncak uranium 2 ppm dengan penambahan variasi thorium akan menaikan puncak uranium, semakin banyak thorium di dalam

sampel uranium semakin tinggi pula puncak yang didapatkan.

Tabel 4. Pengaruh Th terhadap panjang gelombang uranium

Konsentrasi Th, ppm Panjang gelombang uranium (nm)

Absorbansi maksimum uranium

0,0 651,2 0,486

0,5 651,5 0,522

1,0 652,2 0,579

2,0 653,7 0,682

Pada Tabel 4 tercantum data scaning panjang gelombang dan absorbansi dari masing-masing sampel campuran thorium. Adanya thorium di dalam sampel mempengaruhi panjang gelombang uranium, dimana semakin banyaknya keberadaan thorium di dalam sampel, panjang gelombang uranium akan bergeser ke arah panjang gelombang thorium. Hal ini disebabkan karena sifat kimia uranium dan thorium hampir sama dan termasuk dalam unsur aktinida. KESIMPULAN Hasil penelitian analisis pengaruh thorium terhadap analisis uranium menggunakan metoda spektrofotometri uv-vis dengan pengomplek arsenazo III, terbukti bahwa thorium berpengaruh terhadap analisis uranium, dimana semangkin banyak thorium di dalam sampel maka akan menaikan serapan sehingga konsentrasi dari uranium akan semakin tinggi dan juga panjang

gelombang dari uranium akan bergeser pada panjang gelombang thorium. Persen kesalahan dari masing-masing campuran dengan konsentrasi thorium 0,5 ppm; 1 ppm;1,5 ppm; dan 2 ppm yang terdapat dalam larutan sampel adalah sebesar 12,95 %, 25,15 %, 34,10 %, dan 45,90 %. Panjang gelombang untuk uranium arsenazo adalah 651.2, dengan adanya penambahan variasi thorium didalam sampel maka panjang gelombang akan berobah 651.5, 652.2 dan 653.7. Berdasarkan hal tersebut maka untuk melakukan analisis uranium dalam sampel yang mengandung thorium dengan metoda spektrofotometri uv-vis, perlu dilakukan terlebih dahulu proses pemisahan uranium dan thorium. DAFTAR PUSTAKA 1. YUSUF NAMPIRA “Diktat coaching

spektrofotometer uv-vis” Maret Tahun 2009

5

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

2. PERKIN ELMER & Co Gmbh, “ Manual Operation UV-VIS Spentrometer”, Lamda 15, April 1992

3. Description of the Nukem Quality control of fuel element fabrication, part 3, Nukem GmbH, 1962.

4. A.I. VOGEL AND G.H. JEFFRY, ”Vogel’s Textbook of Quantitative Chemical Analysis”, London, Longman Science and Technology, 1989.

5. INSPECTION SCHEME, MTR Control Fuel Element for the reactor MPR-30, NUKEM, DOCUMENT NO.15-mtr-05-189

6