1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring dengan pertumbuhan ekonomi, kemajuan zaman dan peningkatan

kualitas hidup, berbagai cara berinvestasi semakin beragam dan banyak diminati.

Salah satu bentuk investasi yang cukup menjanjikan adalah investasi platinum.

Platinum dipandang lebih baik dari pada emas karena sifat bahan dan aplikasinya,

sebagai contoh dalam kurun waktu yang sama, perhiasan emas akan tampak lebih

memudar dari pada perhiasan platinum. Selain itu, platinum merupakan logam

terlangka yang bisa ditemukan dilapisan bumi. Hal tersebut lah yang membuat

logam mulia ini lebih high-demand dan menjadi jauh lebih mahal dari pada emas.

Platinum merupakan salah satu jenis logam mulia yang mudah ditempa serta

memiliki rupa putih keabuan yang menarik dan juga memiliki harga jual yang

relatif stabil dan juga mahal serta sangat diminati sebagai barang investasi

terutama dalam bentuk perhiasan.

Semakin banyaknya peminat investasi platinum, tentunya akan semakin

banyak logam platinum yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Maka dimulailah proses eksplorasi yang dilakukan oleh berbagai perusahaan

tambang logam mulia untuk menemukan sumber mineral platinum dengan kadar

yang cukup tinggi dan dianggap ekonomis untuk diambil. Sayangnya sebaran

mineral platinum dengan kadar yang cukup tinggi sangat sedikit sekali di

2

permukaan bumi, sehingga tidak menutup kemungkinan mineral platinum dengan

kadar rendah pun akan dieksploitasi untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

Dimulainya eksploitasi platinum berkadar rendah tentunya akan

memerlukan bahan acuan tertentu yang memiliki profil yang mirip dengan bahan

yang akan dianalisis. Harga bahan acuan yang dikenal dengan sebutan CRM

(Certified Reference Material) tentunya tidak murah walaupun dapat dipakai

berulang-ulang. Mendapatkannya pun relatif tidak mudah karena harus

mengimpor dengan waktu yang cukup lama ataupun karena cadangan bahan

acuan yang dimaksud tidak tersedia di pasaran. Hal ini tentunya akan menjadi

tantangan tersendiri yang cukup menarik untuk dikembangkan, yaitu dengan

membuat bahan acuan untuk kadar logam tertentu dalam mineral platinum kadar

rendah yang dapat digunakan di laboratorium sendiri.

Penelitian ini mencoba untuk menyiapkan bahan acuan untuk menganalisis

kadar logam nikel (Ni) yang terdapat dalam mineral platinum berkadar rendah

(kadar Pt di bawah 1 ppm) yang masih mengutamakan analisis presisi.

Pembuatan bahan acuan ditunjukkan untuk dapat digunakan di dalam

laboratorium sendiri terlebih dahulu. Metode yang digunakan ialah in house

dengan cara Spektrometri Serapan Atom (AAS). Baik untuk menentukan kadar

nikel (Ni), keboleh ulangan pengukuran (repeatability) dan penentuan

kehomogenan bahan acuan yang dibuat dalam bentuk serbuk. Dalam penelitian

ini juga akan dipelajari bagaimana efek prakonsentrasi mineral platinum kadar

rendah berdasarkan berat jenis dengan menggunakan cairan bermassa jenis tinggi.

3

Efek prakonsentrasi yang diamati terutama pada kadar silika (SiO2) yang

bermassa jenis rendah dan kadar nikel (Ni) pada senyawa yang bermassa jenis

tinggi seperti pentlandite dan peridotit yang terdapat di dalam mineral platinum

kadar rendah.

Diharapkan dengan dilakukannya penelitian ini dapat membuka jalan

untuk penelitian-penelitian selanjutnya dalam mengembangkan penyiapan bahan

acuan sendiri baik yang dipakai di dalam laboratorium sendiri maupun yang

disertifikasi dengan pengujian diberbagai laboratorium bersertifikat sehingga

dapat diproduksi dan digunakan secara massal.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimanakah komposisi komponen mineral utama dari pasir platinum kadar

rendah?

2. Bagaimanakah kehomogenan bahan acuan dan tingkat kepercayaan analisis

dengan bahan acuan dihasilkan?

3. Apa efek prakonsentrasi berdasarkan berat jenis pada kandungan silika (SiO2)

dan nikel (Ni) dalam mineral platinum kadar rendah?

4

1.3 Tujuan Penelitian

Mengacu pada rumusan masalah yang diajukan, maka tujuan penelitian ini

adalah:

1. Menentukan komposisi mineral utama didalam batuan platinum kadar rendah

yang akan digunakan untuk pembuatan bahan acuan.

2. Menguji kehomogenan bahan acuan serta tingkat kepercayaan analisis.

3. Menentukan efek prakonsentrasi berdasarkan berat jenis pada kandungan

silika (SiO2) dan nikel (Ni) dalam mineral platinum kadar rendah.

1.4 Ruang Lingkup Penelitian

Untuk mencapai tujuan penelitian dan menjaga agar penelitian tidak

terlalu meluas, maka dilakukan pembatasan dalam penelitian ini. Ruang lingkup

dalam penelitian ini adalah:

1. Penentuan komposisi mineral utama dalam pasir platinum kadar rendah

dilakukan dengan menggunakan XRD, sedangkan untuk mengetahui kadar

komponen utama dan komponen kecil secara keseluruhan digunakan XRF

yang jauh lebih sensitif.

2. Kehomogenan serta tingkat kepercayaan analisis menggunakan bahan acuan

diuji meggunakan metode Spektrometri Serapan Atom (AAS) secara in house

dan parameter tersebut menjadi penentu layak pakainya bahan acuan.

3. Karakteristik yang dilakukan terhadap prakonsentrasi berdasarkan berat jenis

komponen yang dilakukan ialah berupa pengamatan morfologi menggunakan

5

SEM-EDX, penentuan kadar nikel (Ni) dilakukan dengan menggunakan

metode Spektrometri Serapa Atom (AAS) dan penentuan kadar silika (SiO2)

dengan metode gravimetri.

1.5 Metode

Dalam penelitian ini, digunakan metode eksperimen. Eksperimen berupa

analisis menggunakan Spektrometri Serapan Atom dan gravimetri. Analisis

khusus yaitu Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive X-ray

(SEM/EDX). Untuk mendukung penelitian yang dilakukan, juga dilakukan studi

pustaka mengacu ke jurnal-jurnal, buku-buku terkait, internet dan berbagai macam

sumber lainnya.

6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Platinum dan Sebarannya di Indonesia

Nama Platinum berasal dari bahasa Spanyol yaitu platina del Pinto, yang

kemudian diartikan “perak kecil dari Sungai Pinto”. Scheffer mendiskripsikan

platinum sebagai logam yang kurang lentur dari pada emas, tetapi kekuatan

ketahanan terhadap korosinya sama dengan emas.

Gambar 1. Platinum (commons.m.wikimedia.org/wiki/file:platinum_crystals.jpg)

Berikut disajikan karakteristik, sifat fisik dan sifat kimia platinum.

Tabel 1. Karakteristik platinum

No. Karakteristik Keterangan Umum 1 Nama Platina 2 Lambang Pt 3 Nomor atom 78 4 Deret kimia Logram transisi 5 Golongan VIII B 6 Periode 6 7 Blok D 8 Penampilan Putih keabu-abuan 9 Massa 195,084(9) g/mol 10 Konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d9 6s1

11 Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 18, 32, 17, 1

7

Tabel 2. Sifat fisik platinum

Fase Padat Massa jenis (sekitar suhu kamar) 21,45 g/cm3

Massa jenis (cair pada titik lebur) 19,77 g/cm3

Titik lebur 2041,4 K Titik didih 4098 K Kalor peleburan 22,17 kJ/mol Kalor penguapan 469 kJ/mol Kapasitas kalor (25°C) 25,86 J/mol.K

Sifat Kimia Platinum

Semua kompleks Pt adalah diamagnetik. Kompleks-kompleks platina (II)

adalah segi empat atau terkoordinasi lima dengan rumus ML42+, ML5

2+,

ML3X2, dimana L adalah ligan netral dan X adalah ion uninegatif.

Platina (IV) membentuk banyak kompleks oktahedral yang inert secara termal

dan kinetik, dari yang kationik seperti [Pt(NH3)6Cl4] sampai yang anionik

seperti K2(PtCl6).

Asam kloroplatinat adalah suatu garam oksonium, (H3O)2PtCl6. Ia dibentuk

sebagai kristal jingga bilamana larutan Pt dalam aqua regia atau dalam HCl

jenuh dengan klor, diuapkan.

Platina dapat menyerap gas hidrogen, tahan karat, tahan asam, kecuali oleh

aqua regia, dapat rusak oleh halogen, belerang, senyawa sisnida dan basa kuat.

Platinum merupakan logam golongan transisi yang terjadi secara alami

dalam tanah aluvial. Persebaran bahan galian dan tambang platinum tidak banyak

di indonesia. Sumber mineral platinum yang diketahui saat ini hanya ada di

Bengkalis (Riau) dan Martapura (Kalimantan selatan).

8

2.2 Nikel

Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik dengan simbol Ni,

nomor atom 28 dan massa atom 58,6934 g/mol. Nikel merupakan logam yang

berwarna putih keperak-perakan yang berkilat, keras, dapat ditempa dan ditarik

serta tahan karat. Berikut adalah gambar nikel.

Gambar 2. Nikel (http://id.wikipedia.org/wiki/Nikel)

Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan

besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras.

Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel)

yang banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak),

ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri. Berikut disajikan

karakteristik, sifat fisik dan sifat kimia nikel.

Tabel 3. Karakteristik nikel

No. Karakteristik Keterangan Umum 1 Nama Nikel 2 Lambang Ni 3 Nomor Atom 28 4 Deret Kimia Logam Transisi

9

No. Karakteristik Keterangan Umum 5 Golongan VIII B 6 Periode 4 7 Blok d 8 Penampilan Kemilau, Metalik 9 Massa 58.6934(2) g/mol 10 Konfigurasi Elektron [Ar] 3d8 4s2

11 Jumlah Elektron Tiap Kulit 2, 8, 16, 2

Tabel 4. Sifat fisik nikel

Fase Padat Massa jenis (suhu kamar) 8,908 g/cm3

Massa jenis (cair pada titik lebur) 7,81 g/cm3

Titik lebur 1728 K Titik didih 3186 K Kalor peleburan 17,48 kJ/mol Kalor penguapan 377,5 kJ/mol Kapasitas kalor (25°C) 26,07 J/mol.K Kemagnetan Ferromagnetik

Sifat Kimia Nikel

Pada suhu kamar nikel bereaksi lambat dengan udara.

Jika dibakar, reaksi berlangsung cepat membentuk oksida NiO.

Bereaksi dengan Cl2 membentuk klorida (NiCl2).

Bereaksi dengan steam H2O membentuk oksida NiO.

Bereaksi dengan HCl encer dan asam sulfat encer, yang reaksinya

berlangsung lambat.

Bereaksi dengan asam nitrat dan aqua regia, Ni segera larut

Ni(s) + HNO3(aq) → Ni(NO3)2+(aq) + NO(g) + H2O(l)

Tidak bereaksi dengan basa alkali.

Bereaksi dengan H2S menghasilkan endapan hitam.

10

Nikel bersenyawaan dengan belerang dalam millerite, dengan arsenik

dalam galian niccolite, dan dengan arsenik dan belerang dalam (nickel glance).

Nikel juga terbentuk bersama-sama dengan kromit dan platina dalam batuan ultra

basa seperti peridotit, baik termetamorfkan ataupun tidak. Terdapat dua jenis

endapan nikel yang bersifat komersil, yaitu: sebagai hasil konsentrasi residu silica

dan pada proses pelapukan batuan beku ultra basa serta sebagai endapan nikel

tembaga sulfida, yang biasanya berasosiasi dengan pirit, pirotit, dan kalkopirit.

Sumber bijih nikel yang utama adalah:

Millerit, NiS

Smaltit (Fe, Co, Ni)As

Nikolit (Ni)As

Pentlandite (Ni, Cu, Fe)S

Garnierite (Ni, Mg)SiO3.xH2O

Pada pelapukan kimia khususnya, air tanah yang kaya akan CO2 berasal

dari udara dan pembusukan tumbuh-tumbuhan menguraikan mineral-mineral yang

tidak stabil (olivin dan piroksin) pada batuan ultra basa, menghasilkan Mg, Fe, Ni

yang larut. Si cenderung membentuk koloid dari partikel-partikel silika yang

sangat halus. Dalam larutan, Fe teroksidasi dan mengendap sebagai ferri

hidroksida, akhirnya membentuk mineral-mineral seperti geothit, limonit dan

hematit dekat permukaan. Bersama mineral-mineral ini selalu ikut serta unsur

cobalt dalam jumlah kecil. Larutan yang mengandung Mg, Ni, dan Si terus

menerus kebawah selama larutannya bersifat asam, hingga pada suatu kondisi

dimana suasana cukup netral akibat adanya kontak dengan tanah dan batuan,

11

maka ada kecenderungan untuk membentuk endapan hidrosilikat. Nikel yang

terkandung dalam rantai silikat atau hidrosilikat dengan komposisi yang mungkin

bervariasi tersebut akan mengendap pada celah-celah atau rekahan-rekahan yang

dikenal dengan urat-urat garnierit (Ni, Mg)SiO.xH2O.

2.3 Silika dan Silikat

Silika atau dikenal dengan silikon dioksida (SiO2) merupakan senyawa

yang banyak ditemui dalam bahan galian yang disebut pasir kuarsa, terdiri atas

kristal-kristal silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa

selama proses pengendapan. Mineral silikat dibagi ke dalam kelompok berikut

menurut struktur dari anion silikatnya (Deer et al, 1992):

Nesosilicates (lone tetrahedron) – [SiO4]4-, misalnya olivin.

Sorosilicates (double tetrahedra) – [Si2O7]6-, misalnya epidote, kelompok

melilite.

Cyclosilicates (cincin) – [SinO3n]2n-, misalnya kelompok tourmaline.

Inosilicates (rantai tunggal) – [SinO3n]2n-, misalnya kelompok pyroxene.

Inosilicates (rantai ganda) – [Si4nO11n]6n-, misalnya kelompok amphibole.

Phyllosilicates (lembaran) – [Si2nO5n]2n-, misalnya mika dan clays.

Tectosicates (struktur 3 dimensi) – [AlxSiyO2(x+y)]x-, misalnya quartz,

feldspars, zeolites.

Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil

pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar.

12

Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2,

CaO, MgO dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada

senyawa pengotornya. Berikut gambar dari silika yang dilihat dengan mikroskop.

Gambar 3. Partikel silika diatomik dalam air dalam skala 6.236 pixel/µm, seluruh gambar mencakup luas sekitar 1.13 by 0.69 mm (Deer et al, 1992).

Silika biasa diperoleh melalui proses penambangan yang dimulai dari

menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku. Terhadap kuarsa tersebut kemudian

dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan

dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih

besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat penambangan. Pasir inilah

yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silikat dengan kadar tertentu.

Pasir silika atau silikat biasanya menjadi kandungan yang bersifat utama di dalam

bijih platinum sebagai base mineral pembentuknya.

13

2.4 Bromoform

Bromoform adalah cairan organik yang memiliki massa jenis yang cukup

besar dan dignakan untuk memisahkan mineral yang memiliki massa jenis yang

lebih rendah dan lebih tinggi dari massa jenis bromoform. Berikut ini adalah

sifat-sifat dan karakteristik dari cairan bromoform.

Tabel 5. Sifat-sifat dan karakteristik cairan bromoform

Rumus molekul CHBr3 Massa molekul 252,73 g/mol Wujud Cairan tidak berwarna hingga kuning

jernih Densitas (pada 15°C) 2,889 g/cm3 Titik leleh 8.0°C Titik didih 149,1°C Kelarutan dalam air (pada 30°C) 3,2 g/L Tekanan uap (pada 20°C) 660 Pa

Bromoform juga digunakan untuk menentukan massa jenis partikel

mineral tertentu. Bromoform merupakan cairan yang memiliki massa jenis yang

besar yaitu 2,89 g/mL. Oleh karena massa jenis yang besar tersebut komponen

utama batuan seperti silikat dan mineral ringan lain akan terapung. Prinsip dari

proses ekstraksi dengan bromoform ini adalah perbedaan masa jenis. Diharapkan

dengan pemisahan secara fisik ini platinum akan menglami proses pemekatan

pada fasa tenggelamnya.

Teknik prakonsentrasi platinum dapat dilakukan dengan metode floating

atau dengan metode sinking. Metode ini menggunakan cairan organik yaitu

bromoform yang memiliki massa jenis yang cukup besar. Metode floating ini

dapat memisahkan mineral-mineral yang berbeda massa jenisnya relatif terhadap

14

massa jenis bromoform. Metode ini merupkan metode yang sudah lama, akan

tetapi cukup efektif dalam pemekatan timah. Metode floating ini adalah metode

yang menggunakan pendekatan secara fisik. Dengan kata lain, pada metode ini

pemisahan akan didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisik zat dalam hal ini

adalah perbedaan masa jenis.

2.5 Material Acuan (Reference Material)

Reference Material (RM) adalah suatu material atau zat yang salah satu

atau lebih dari nilai-nilai elemen kandungannya cukup homogen dan relatif stabil

untuk digunakan dalam mengkalibrasi alat, penaksiran suatu metoda pengukuran,

atau menetapkan nilai kandungan suatu bahan (CRM IAEA, 2003). Matriks RM

adalah suatu bahan/zat dari alam yang mencerminkan suatu sampel laboratorium

yang telah dikarakterisasi secara kimia baik satu atau lebih dari elemen atau

lainnya dengan nilai ketidakpastian yang diketahui (CRM IAEA, 2003). RM

merupakan zat yang belum disertifikasi, sebagian besar penggunaan terbatas pada

laboratorium sendiri.

2.6 Analisis Ragam (Analysis of Variance/Anova)

Analisis ragam pertama kali diperkenalkan oleh Sir Ronald Fisher, bapak

statistika modern. Analisis ragam (Analysis of Varience, ANOVA) adalah suatu

metode analisis statistika yang termasuk ke dalam cabang statistika inferensi.

Secara umum, analisis ragam menguji dua ragam berdasarkan hipotesis nol bahwa

15

kedua ragam itu sama. Ragam pertama adalah ragam antar contoh dan ragam

kedua adalah ragam di dalam masing-masing contoh. Dengan ide semacam ini,

analisis ragam dengan dua contoh akan memberikan hasil yang sama dengan uji-t

untuk dua rerata (mean).

Konsep anaisis ragam didasarkan pada konsep distribusi F dan biasanya

dapat diaplikasikan untuk berbagai macam kasus maupun dalam analisis

hubungan antara berbagai variabel yang diamati. Dalam perhitungan statistik,

analisis ragam sangat dipengaruhi asumsi-asumsi yang digunakan seperti

kenormalan dari distribusi, homogenitas variansi dan kebebasan dari kesalahan.

Asumsi kenormalan distribusi memberi penjelasan terhadap karakteristik data

setiap kelompok. Asumsi adanya homogenitas variansi menjelaskan bahwa

variansi dalam masing-masing kelompok dianggap sama. Sedangkan asumsi

bebas menjelaskan bahwa variansi masing-masing terhadap rata-ratanya pada

setiap kelompok bersifat saling bebas.

Sesuai dengan kebutuhannya analisis ragam dibedakan menjadi dua yaitu

analisis ragam satu arah dan analisis ragam dua arah (Ronald, 1997). Analisis

ragam satu arah hanya memperhitungkan satu faktor yang menimbulkan variasi,

sedangkan analisis ragam dua arah memperhitungkan dua faktor yang

menimbulkan variasi.

16

Asumsi dasar dalam analisis ragam:

1. Kenormalan

Setiap harga dalam sampel berasal dari distribusi normal, sehingga distribusi

skor sampel dalam kelompok pun hendaknya normal. Kenormalan dapat

diatasi dengan memperbanyak sampel dalam kelompok, karena semakin

banyak sampel maka distribusi akan mendekati normal. Apabila sampel tiap

kelompok kecil dan tidak dapat pula diatasi dengan jalan melakukan

transformasi.

2. Kesamaan Variansi

Masing-masing kelompok hendaknya berasal dari populasi yang mempunyai

variansi yang sama. Untuk sampel yang sama pada setiap kelompok,

kesamaan variansi dapat diabaikan. Tetapi, jika banyaknya sampel pada

masing-masing kelompok tidak sama, maka kesamaan variansi populasi

memang sangat diperlukan.

3. Pengamatan Bebas

Sampel hendaknya secara acak (random), sehingga setiap pengamatan

merupakan informasi yang bebas.

Sebenarnya analisis ragam satu arah dapat dipakai untuk menghadapi

kasus variabel bebas lebih dari satu. Hanya saja analisisnya dilakukan satu per

satu, sehingga akan menghadapi banyak kasus (n semakin banyak). Dengan

melakukan analisis ragam dua arah akan menghindari terjadinya noise (suatu

kemungkinan yang menyatakan terdapat suatu efek karena bercampurnya suatu

17

analisis data). Noise ini dapat dihindari pada analisis ragam dua arah karena

analisis disini melibatkan kontrol terhadap perbedaan (katagorikal) variabel bebas.

Analisis ragam dua arah digunakan dalam penelitian untuk mengatasi

perbedaan nilai variabel terikat yang dikategorikan berdasarkan variasi bebas yang

banyak dan masing-masing variabel terdiri dari beberapa kelompok. Anova dua

arah merupakan penyempurnaan anova satu arah.

Rumus analisis ragam satu arah:

SST = SSG + SSW

SST = total sum of squares (jumlah kuadrat total) yaitu penyebaran agregat nilai

data individu melalui beberapa level faktor.

퐒퐒퐓 = 퐗퐢퐣 − 퐱ퟐ

퐧퐢

퐣 ퟏ

퐤

퐢 ퟏ

Keterangan:

SST = total sum of squares (jumlah kuadrat total)

k = levels of treatment (jumlah populasi)

ni = ukuran sampel dari populasi i

xij = pengukuran ke-j dari populasi ke-i

x = mean keseluruhan (dari seluruh nilai data)

SSG/SSB = sum of squares between-grup (jumlah kuadrat antara) yaitu

penyebaran diantara mean sampel faktor.

퐒퐒퐆 = 퐧퐢(퐱퐢 − 퐱)ퟐ퐤

퐢 ퟏ

18

SSW/SSE = sum of squares within-grup (jumlah kuadrat dalam) yaitu penyebaran

yang terdapat diantara nilai data dalam sebuah level faktor tertentu.

퐒퐒퐖 = 퐗퐢퐣 − 퐱퐢ퟐ

퐧퐢

퐣 ퟏ

퐤

퐢 ퟏ

Rumus variasi dalam kelompok:

MSW = SSW/N-K

Keterangan:

MSW = Rata-rata variasi dalam kelompok

SSW = jumlah kuadrat dalam

N-K = derajat bebas dari SSW

Rumusan variasi diantara kelompok:

MSG = SSG/K-1

MSG/SSW = Rata-rata variasi diantara kelompok

SSG = jumlah kuadrat antara

K-1 = derajat bebas SSG

Tabel 6. Rumus analisis ragam satu arah

Source of varian

SS df Mean square Fratio

Between/grup SSB/SSG k – 1 MSB =SSG

K − 1 F =SSGSSW

Within/error SSW/SSE n – k MSW =SSWn − 1

Total SST n – 1

19

2.7 Spektrometri Serapan Atom (AAS)

Metode Spektrometri Serapan Atom berprinsip pada absorpsi oleh atom.

Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu,

tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang tertentu

mempunyai energi yang cukup untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom

tertentu. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorpsi energi,

suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi

seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Proses eksitasi atom akibat penyerapan energi radiasi elektromagnetik

Panjang gelombang yang dipilih harus menghasilkan garis spektrum yang tajam

dan dengan intensitas maksimum.

Setiap alat Spektrometer Serapan Atom terdiri atas tiga komponen berikut:

1. Unit atomisasi

2. Sumber radiasi

3. Sistem pengukur fotometrik

20

Atomisasi dapat dilakukan baik dengan nyala maupun dengan tungku. Untuk

mengubah unsur logam menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi yang

tinggi. Skema alat Spektrometer Serapan Atom ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Skema alat AAS (Andi, 2009)

Spektrometri Serapan Atom menjadi metode yang canggih dalam analisis.

Ini disebabkan diantaranya adalah kecepatan analisisnya, dan tidak memerlukan

pemisahan. Kelebihan kedua adalah kemungkinan untuk menentukan konsentrasi

semua unsur pada jumlah yang renik. Ketiga, sebelum pengukuran tidak selalu

perlu memisahkan unsur yang ditentukan, karena penentuan satu unsur dengan

kehadiran unsur lain dapat dilakukan jika katoda berongga yang diperlukan

tersedia. Spektrometri ini dapat digunakan untuk menentukan hingga 61 jenis

logam. Zat nonlogam yang dapat dianalisis adalah fosfor dan boron. Logam

alkali dan alkali tanah paling baik ditentukan dengan metode emisi secara

spektrofotometri nyala (Underwood, 1999).

Interferensi yang terjadi pada spektrometri serapan atom dapat

dikategorikan menjadi dua kelompok yaitu interferensi spektral dan interferensi

kimia. Interferensi spektral disebabkan karena tumpang tindih absorpsi antara

21

spesi penganggu dan spesi yang diukur, karena rendahnya resolusi monokromator.

Interferensi kimia disebabkan adanya reaksi kimia selama atomisasi, sehingga

mengubah sifat-sifat absorpsi. Karena sempitnya garis emisi pada sumber lampu

pijar maka interferensi garis spektral atom jarang terjadi.

Adanya hasil-hasil pembakaran pada nyala lampu dapat menyebabkan

interferensi spektral. Interferensi spektral ini dapat diatasi dengan menggunakan

blanko yang mengandung zat hasil pembakaran tersebut. Gangguan yang

disebabkan hamburan oleh produk atomisasi mengandung oksida refraktori Ti, Zr,

W dapat dihindarkan dengan temperatur dan rasio bahan bakar oksidan dalam

nyala. Koreksi sinar latar belakang biasanya juga dilakukan dengan dua metoda

pilihan yaitu metoda koreksi sumber sinar kontinu dan metoda koreksi efek

Zeeman.

Untuk menghindri interferensi, baik standar maupun sampel harus

ditambahkan larutan buffer dengan unsur yang terionisasi. Senyawa yang dapat

digunakan sebagai buffer ionisasi adalah unsur-unsur dengan potensial ionisasi

rendah seperti Na, K, dan Cs.

22

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam tahapan penghalusan bijih platinum

adalah alat penggiling batuan berjenis ball mill. Penentuan komposisi awal dari

sampel bijih platinum dilakukan XRD philips dan XRF. Pengolahan data XRD

dilakukan dengan bantuan software Xpowder. Pemisahan dengan menggunakan

bromoform berdasarkan berat jenis dilakukan dalam tabung ekstraksi kecil dengan

keran tunggal di bawahnya. Penentuan spektrum IR spesi-spesi hasil pemisahan

dengan bromoform dilakukan dengan spektrofotometer FT-IR shimadzu IR

prestige-21. Penentuan konsentrasi besi, kadar natrium, kadar kalium, uji

kebolehan ulangan pengukuran sampel, dan uji kehomogenan kandidat Reference

Material (RM) dilakukan dengan Spektrometer Serapan Atom (AAS) AVANTA.

Peralatan gelas yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas kimia, labu takar,

batang pengaduk, gelas ukur, cawan arloji, tabung reaksi, corong, pipet tetes,

pipet ukur, dan pipet volume. Peralatan lainnya yang digunakan dalam penelitian

adalah botol semprot, spatula, rak tabung reaksi, serta wadah-wadah zat.

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bijih platinum

kadar rendah, HCl pekat, HNO3 pekat, aqua DM, bromoform (CHBr3), aqua

bidestilata, larutan standar Ni 1000 ppm, larutan standar Na 1000 ppm dan serbuk

KBr.

23

3.2 Langkah Kerja Penelitian

3.3.1 Diagram Alir

Gambar 6. Penyiapan Reference Material (RM)

Gambar 7. Efek prakonsentrasi

Bijih platinum (200 mesh)

Prakonsentrasi

Bagian tenggelam dan bagian terapung

Uji kadar nikel (Ni) dengan AAS dan SEM-EDX

Uji kadar SiO2 dengan SEM-EDX dan gravimetri

Bijih platinum dihaluskan

Kandidat RM (200 mesh) Karakterisasi awal

Uji kehomogenan Penentuan ketidakpastian dengan pengukuran berulang menggunakan AAS

24

3.3.2 Cara Kerja

3.3.2.1 Preparasi Kandidat Reference Material

Sebanyak sekitar 1,2 kg sampel batuan mineral platinum kadar rendah

dihaluskan dengan menggunakan gilingan ball mill menjadi serbuk dengan

kehalusan – 200 mesh. Serbuk hasil penggilingan kemudian diayak

dengan ayakan otomatis, serbuk yang tidak lolos ayakan – 200 mesh

kemudian digiling kembali hingga ukuran semua serbuk menjadi 200 mesh.

Sampel yang telah berukuran – 200 mesh kemudian dikeringkan dalam

oven bertemperatur 105°C selama 8 jam.

3.3.2.2 Karakteristik Awal

Karekterisasi awal dilakukan dengan metode XRD dan XRF. Sebanyak 1

gram sampel dianalisis dengan menggunakan difraksi sinar-X (XRD)

untuk mengetahui komposisi mineral utamanya. Sebanyak 15 gram

sampel dianalisis dengan menggunakan XRF (X-ray fluoresence) untuk

mengetahui komposisi unsur utama dan unsur jejak (trace) yang ada dalam

sampel batuan platinum kadar rendah.

3.3.2.3 Uji kehomogenan Kandidat Reference Material Berdasarkan Nikel (Ni)

Dan Natrium (Na)

Preparasi Sampel Reference Material Yang Akan di Uji

Sebanyak 1 kg kandidat Reference Material berukuran – 200 mesh dibagi

ke dalam 20 kemasan dengan berat masing-masing yang sama, yaitu

sebanyak 50 gram dalam tiap-tiap kemasan. Dari setiap kemasan

25

kemudian diambil sebanyak sekitar 1,5 gram, dimasukkan dalam gelas

kimia, ditambahkan 40 ml aqua regia, kemudian didestruksi pada

temperatur 200°C hingga kisat, kemudian ditambahkan 10 ml HCl pekat

dan temperatur diturunkan menjadi 50°C. Setelah dingin, filtrat hasil

destruksi kemudian disaring dan diencerkan dengan aqua DM dalam labu

takar 250 mL. Akan didapatkan sebanyak 20 sampel larutan dari kandidat

Reference Material yang siap ditentukan kadar Ni dan Na di dalamnya.

Pembuatan kurva kalibrasi standar Nikel (Ni)

Larutan standar Ni 1000 ppm dibuat dengan melarutkan sebanyak 0,03138

gram Ni(NO3)2 dalam aqua DM kemudian diencerkan hingga 100 mL di

dalam labu takar. Dari larutan standar Ni 1000 ppm dibuat larutan standar

Ni 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000 ppm dan

diencerkan hingga 100 mL dengan aqua DM. Dari larutan standar Ni 100

ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12 ppm. Satu seri

larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan menggunakan

Spektrometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang diperoleh dapat

dibuat kurva kalibrasi larutan standar Ni.

Penentuan Kehomogenan Kandidat Reference Material Berdasarkan

Kadar Nikel (Ni)

Sebanyak 20 sampel larutan hasil destruksi diukur kadar nikelnya dengan

menggunakan AAS, masing-masing pengukuran dilakukan sebanyak 2 kali.

Dari absorban yang diperoleh, dapat ditentukan konsentrasi Ni di dalam

26

masing-masing sampel cairan berdasarkan kurva kalibrasi standar Ni yang

telah dibuat sebelumnya. Selanjutnya dilakukan analisis ragam (Anova)

berdasarkan uji F pada semua konsentrasi Ni yang didapat dalam

pengukuran untuk menentukan tingkat kehomogenan kandidat Reference

Material berdasarkan kadar Ni di dalamnya.

Pembuatan Kurva Kalibrasi Standar Natrium (Na)

Larutan standar Na 1000 ppm dibuat dengan melarutkan sebanyak 0,2544

gram NaCl dalam aqua bidestilata kemudian diencerkan hingga 100 mL di

dalam labu takar. Dari larutan standar Na 1000 ppm dibuat larutan standar

Na 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000 ppm dan

diencerkan hingga 100 mL dengan aqua bidestilata. Dari larutan standar

Na 100 ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12 ppm.

Satu seri larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan

menggunakan Spektometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang

diperoleh dapat dibuat kurva kalibrasi larutan standar Na.

Penentuan Kehomogenan Kandidat Reference Material Berdasarkan

Kadar Natrium (Na)

Sebanyak 20 sampel larutan hasil destruksi diukur kadar natriumnya

dengan menggunakan AAS, masing-masing pengukuran dilakukan

sebanyak dua kali. Dari absorban yang diperoleh dapat ditentukan

konsentrasi Na di dalam masing-masing sampel cairan berdasarkan kurva

kalibrasi standar Na yang telah dibuat sebelumnya. Selanjutnya dilakukan

27

analisis ragam (Anova) berdasarkan uji F pada semua konsentrasi Na yang

di dapat dalam pengukuran untuk menentukan tingkat kehomogenan

kandidat Reference Material berdasarkan kadar Na di dalamnya.

3.3.2.4 Penentuan Interval Keyakinan Pengukuran

Pembuatan Kurva Kalibrasi (Ni)

Dari larutan standar Ni 1000 ppm pada prosedur 3.3.2.3 dibuat larutan

standar Ni 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000

ppm dan diencerkan hingga 100 mL dengan aqua DM. Dari larutan

standar Ni 100 ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12

ppm. Satu seri larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan

menggunakan Spektrometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang

diperoleh dapat dibuat kurva kalibrasi larutan standar Ni.

Pengukuran Kadar Nikel (Ni) Secara Berulang dalam Sampel

Interval keyakinan ditentukan berdasarkan hasil dari 10 kali pengukuran

kadar Ni dalam sampel secara berturut-turut pada satu sampel yang

dihasilkan saat preparasi pada prosedur 3.3.2.3. Dari absorbansi dalam 10

kali pengukuran tersebut dapat ditentukan konsentrasi Ni dalam sampel

berdasarkan alur kurva kalibrasi standar. Kemudian berdasarkan

konsentrasi Ni dalam sampel yang diukur sebanyak 10 kali, dapat

ditentukan tingkat kepercayaan pengukuran menggunakan Spektrometer

Serapan Atom (AAS) tersebut.

28

3.3.2.5 Studi Efek Prakonsentrasi Dengan Bromoform

Prakonsentrasi Berdasarkan Berat Jenis

Sebanyak 5 gram sampel ditimbang dengan teliti dan dimasukkan sedikit

demi sedikit ke dalam 10 mL larutan bromoform di dalam corong pemisah

kecil berkeran tunggal dibawahnya. Aduk campuran sampel dan

bromoform secara perlahan, kemudian didiamkan selama 20 menit hingga

campuran terpisah antara fasa tenggelam dan fasa terapung. Masing-

masing fasa diambil dan dikumpulkan dengan cara disaring dan

bromoform sisa prakonsentrasi dikumpulkan untuk digunakan kembali.

Prakonsentrasi Sampel untuk Pengukuran Kadar Nikel (Ni)

Seluruh fasa tenggelam dan fasa terapung yang terkumpul masing-masing

dibagi menjadi 10 bagian dengan massa yang sama. Sebanyak 0,2 gram

sampel dari masing-masing fasa tenggelam dan fasa terapung dimasukkan

dalam gelas kimia, ditambahkan 20 mL aqua regia, didestruksi pada

temperatur 200°C hingga kisat, kemudian ditambahkan 5 mL HCl pekat

dan temperatur diturunkan menjadi 50°C. Setelah dingin, filtrat hasil

destruksi kemudian disaring dan diencerkan dengan aqua DM dalam labu

takar 100 mL. Didapatkan 10 sampel filtrat dari fasa tenggelam dan 10

filtrat dari fasa terapung.

Pembuatan Kurva Kalibrasi Standar Nikel (Ni)

Dari larutan standar Ni 1000 ppm pada prosedur 3.3.2.3 dibuat larutan

standar Ni 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000

29

ppm dan diencerkan hingga 100 mL dengan aqua DM. Dari larutan

standar Ni 100 ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12

ppm. Satu seri larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan

menggunakan Spektrometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang

diperoleh dapat dibuat kurva kalibrasi larutan standar Ni.

Pengukuran Kadar Nikel (Ni) dalam Sampel

Seluruh sampel hasil destruksi fasa tenggelam dan fasa terapung diukur

absorbansinya dengan Spektometer Serapan Atom (AAS) kemudian

ditentukan konsentrasi Ni di dalamnya berdasarkan kurva kalibrasi standar

Nikel (Ni).

Penentuan kadar Silika (SiO2) dan Silikat dengan Metode Gravimetri

Sebanyak 1,5 gram dari masing-masing sampel awal, fasa tenggelam dan

fasa terapung dimasukkan dalam gelas kimia, ditambahkan 40 mL aqua

regia, didestruksi pada temperatur 200°C hingga kisat, kemudian ditambah

5 mL HCl pekat dan temperatur diturunkan menjadi 50°C. Setelah dingin,

filtrat hasil destruksi kemudian disaring dan residu yang mengandung

kadar silika diambil lalu dikeringkan. Cawan platina kosong ditimbang

terlebih dahulu. Masing-masing residu kemudian dimasukkan kedalam

cawan platina dan ditimbang kembali massanya. Residu kemudia

ditambahkan 5 mL larutan HF 6 M dan dipanaskan beberapa lama hingga

kering. Cawan platina kemudian ditimbang kembali. Kadar silikat

30

ditentukan berdasarkan berat awal dan berat akhir dari cawan platina yang

berisi sampel.

3.3.2.6 Analisis SEM-EDX

Hasil prakonsentrasi dengan bromoform pada fasa tenggelam dan fasa

terapung dianalisis dengan SEM-EDX untuk menentukan perbedaan profil

yang terjadi akibat proses prakonsentrasi.

31

DAFTAR PUSTAKA

Ariyanti, Y., Munawaroh, S., dan Elvandari, H., http://sitimunawaroh4ict.wordpress.com/mata-kuliah/kimiaanorganik/ img_9915/, tanggal akses 21 Oktober 2014

Andriyati, P. Kory, (2012), Penyiapan Material Acuan Penentuan Kadar Besi (Fe)

dari Batuan Mineral Emas Kadar Rendah, Tesis Magister ITB. Chemistry, http://henzenalifatis.blogspot.com/2009/12/platinum-ditemukan-untuk

-pertama.html?m=1, tanggal akses 20 oktober 2014. Deer, W.A., Home, R.A., Zussman, J., (1992), an Introduction to The Rock

Forming Minerals 2nd Edition, London: Longman, ISBN 0582300940. Fuat, http://fastrans22.blogspot.com/2013/06/persebaran-bahan-galian-dan-

tambang.html?m=1, tanggal akses 21 oktober 2014. http://commons.m.wikimedia.org/wiki/file:platinum_crystals.jpg, tanggal akses 21

Oktober 2014. http://id.wikipedia.org/wiki/Nikel, tanggal akses 21 Oktober 2014. Ilhami, S., http://coretansowel.blogspot.com/2013/06/logam-kobalt-dan-nikel-

kim..., tanggal akses 21 Oktober 2014. Rusli, M. Andi, (2009), Pengembangan Metode Ekstraksi Emas Terhadap Batuan

Berkadar Emas Rendah, Skripsi Sarjana ITB. Underwood, A.L., Day, R.A., (1999), Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keenam,

Jakarta: Penerbit Erlangga, 382 – 446. Walpole, E. Ronald, (1997), Pengantar Statistika Edisi Ketiga, Jakarta: PT

Gramedia Pustaka Utama, 382 – 417.

32

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL .......................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... iv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 3

1.4 Ruang Lingkup Penelitian ................................................................. 4

1.5 Metode .............................................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 6

2.1 Platinum dan Sebarannya di Indonesia .............................................. 6

2.2 Nikel ................................................................................................. 8

2.3 Silika dan Silikat ............................................................................... 11

2.4 Bromoform ....................................................................................... 13

2.5 Material Acuan (Reference Material) ................................................ 14

2.6 Analisis Ragam (Analysis of Variance/Anova) .................................. 14

2.7 Spektrometri Serapan Atom (AAS) ................................................... 19

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 22

3.1 Alat dan Bahan .................................................................................. 22

3.2 Langkah Kerja Penelitian .................................................................. 23

33

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Karakteristik platinum .............................................................................. 6

2. Sifat fisik platinum ................................................................................... 7

3. Karakteristik nikel .................................................................................... 8

4. Sifat fisik nikel ......................................................................................... 9

5. Sifat-sifat dan karakteristik cairan bromoform .......................................... 13

6. Rumus-rumus analisis ragam satu arah ..................................................... 18

34

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Platinum .................................................................................................. 6

2. Nikel ........................................................................................................ 8

3. Partikel silika diatomik dalam air dalam skala 6.236 pixel/µm, seluruh gambar mencakup luas sekitar 1.13 by 0.69 mm ....................................... 12

4. Proses eksitasi atom akibat penyerapan energi radiasi elektromagnetik .... 19

5. Skema alat AAS ....................................................................................... 20

6. Penyiapan reference material.................................................................... 23

7. Efek prakonsentrasi .................................................................................. 23

35

PENYIAPAN MATERIAL ACUAN PENENTUAN KADAR NIKEL (Ni) DARI BATUAN MINERAL

PLATINUM KADAR RENDAH

Oleh

HERU AGUNG SAPUTRA

PROPOSAL TESIS Untuk memenuhi salah satu syarat menjadi calon Mahasiswa

Magister Universitas Padjajaran Program Studi Kimia Peminatan Kimia Analitik

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MIPA UNIVERSITAS PADJAJARAN

BANDUNG 2014