PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

METODE TITRIMETRI PENENTUAN ASAM NITRAT BEBASDALAM LARUTAN URANIL NITRAT UNTUK UMPAN GELASI

DENGAN :MENGGUNAKAN GARAM PENGOMPLEKS

Sri Widiyati, HidayatiPTAPB BATAN Yogyakarta

ABSTRAK

METODE TITRIMETRI PENENTUAN ASAM NITRAT BEBAS DALAM LARUTANURANIL NITRA T UNTUK UMPAN GELASI DENGAN MENGGUNAKAN GARAMPENGOMPLEKS. Telah dilakukan analisis asam nitrat bebas dalam larutan uranium

nitrat dengan metode titrimetri menggunakan indikator phenol ptalin. Titran yangdigunakan adalah NaOH titrisol 0,1 N. Adanya uranium akan sangat menggangu padaanalisis keasamannya. Untuk menghilangkan gangguan tersebut larutan yangmengandung uranium yang akan dianalisis asam bebasnya terlebih dahulu ditambahpengomplek ammonium oksalat atau ammonium karbonat. Dari dua macampengomplek tersebut temyata pengomplek yang paling baik adalah ammoniumkarbonat. Dalam larutan HN03 yang mengandung sejumlah uranium diperlukanpenambahan pengomplek ammonium karbonat sebanyak 2 kali jumlah moluraniumnya.

ABSTRACT

TITfUMETRIC METHOD FOR DETERMINATION FREE NITRATE ACID INU~~NIUM NITRATE SOLUTION FOR FEEDING GELASI USING COMPLEKSSAL TS. Determination of free acid aqueous phase of uranium nitrate solution , usingphenol pH taline indicator had been done. Sodium hydroxide 0, 1N titrisol solution wasused as a titran. The analysis of free acid was disturbance by uranium in the existanlyof solution. To prevent the disturbance of uranium, et been had neutralized withaddition complex ammonium oxalate or ammonium carbonate. Two experimentsshowed that ammonium carbonate was better than the ammonium oxalate. In asolution of HN03, containing a amount of uranium complex of reagent ammoniumcarbonate was need as much as twice mole of uranium.

PENDAHULUAN

Untuk memperoleh hasil kernel yang baik danmemenuhi spesifikasi yang diharapkan, makapengkondisian umpan awal sangat diperlukan.Umpan awal yang diharapkan pada pembuatankernel UOz adalah larutan uranil nitrat defisienasam (ADUN = Acid Deficient Urany Nitrate)dengan konsentrasi U > 2 M dan U03 kurang dari2(1). Larutan ADUN adalah sistem tiga komponenyang bisa digambarkan UO) + HN03 atauU02(NO)h + UO) + H20. Ada beberapa cara untukmemperoleh larutan uranil nitrat. Dalam percobaanini larutan ADUN diperoleh dengan melarutkanoksida uranium (UO) maupun U)Og) dalam HNO)dengan konsentrasi dan volume tertentu(2). Pelarutandilakukan dengan menambah sedikit demi sedikit

uranium kedalam HNO) 5,6N, sambil diaduk dandipanaskan pada suhu 80°C sampai diperolehlarutan uranil nitrat defisien asam denganperbandingan NO)/U < 2.

Setelah dipanaskan larutan uranil niratdengan perbandingan NOiU < 2 maka larutandipekatkan dengan proses pemanasan ataupenguapan pada suhu 50 - 60°C. Pemekatandilakukan hingga diperoleh larutan uranil nitratdengan konsentrasi uranium dan keasaman yangdiinginkan. Kadar U dan keasaman merupakanvariabel yang sangat penting pada pembuatan gelUO) yang merupakan salah satu proses penentuankeberhasilan kernel U02(3). Oleh karena itu, analisisuranium dan keasaman diharapkan bisa tepat danteliti. Untuk analisis kadar U sudah ada yang bakuyaitu dengan cara titrimetri dengan K2Cr207 titrisol

Sri Widiyati, dkk. ISSN 1410 - 8178 329

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

0, IN sedang untuk analisis keasaman padapenelitian ini dicoba dengan penambahan garampengomplek.

Analisis asam bebas dalam larutan uranum

bisa dikerjakan dengan metode titrasi potensiometrimaupun titrasi titrimetri biasa. Keuntunganmenggunakan metode ini, proses analisis lebihcepat dan tidak banyak membutuhkan bahan kimia.Adanya uranium sangat mengganggu pada analisisasam bebas dengan metode titrasi potensiometrimaupun titrimetri karena adanya hidrolisis(4J•

Prosedur yang paling baik untuk penentuanasam bebas dalam larutan uranium dapat dilakukandengan 2 cara yaitu:I. Menghilangkan uranium dalam larutan dengan

cara ekstrasi pelarut atau pengendapan tanpamengubah kandungan asam nitrat bebasnya.

2. Mengomplekkan uranium dengan sejumlahpengompleks tertentu yang cukup untukmencegah gangguan pada titik akhir titrasinya.

Dalam penentuan asam bebas ini lebihmudah dilakukan dengan cara yang kedua yaitudengan menambahkan larutan pengompleks.Pengompleks yang paling umum digunakan adalahsenyawa oksalat, florida, sui fat serta carbonat.Namun, berhubung alat titrasi potensiometri saat inisedang rusak, untuk analisis keasaman dalamlarutan uranium dalam penelitian ini dicobadilakukan dengan metode titrasi biasa (titrimetri)menggunakan indikator phenol ptalin dan NaOHtitrisol 0, IN sebagai titrannya. Untuk mengatasigangguan uranium dicoba ditambahkanpengompleks ammonium oksalat atau ammoniumkarbonat. Dengan penambahan garam pengomplekini diharapkan ion logam uraniumnya bereaksidengan pengompleks membentuk kompleks yangstabil sehingga tidak mengganggu reaksi netralisasiasam bebasnya.

TAT A KERJA

Bahan

Uranil nitrat heksahidrat pa, asam nitrat pa,natrium hidroksida titrisol, ammonium oksalatmonohidrat pa, ammonium karbonat pa, indicatorPP

Alat

Buret, pipet ependorf, pipet gondok, labutakar, beker gelas, pengad uk megnet, komporpemanas

Cara kerjaAnalisis asam nitrat tanpa adanya uraniumI. Dibuat seri larutan HNO) 0,0 IN; 0,05 ;0, I ;0,2

;0,3;0,4; dan 0,5N masing - masing sebanyak 10101 dalam beker

2. Pengaduk magnet dimasukan dalam beker danditambah dua tetes indikator PP.

3. Sambil diaduk dititrasi perlahan - lahan denganNaOH 0, IN hingga titik ekivalen tercapai(wama berubah menjadi merah jambu).

Analisis asam nit rat dengan adanya uraniumI. Dibuat larutan induk HNO) 0,05N2. Dibuat larutan uranil nitrat dengan kadar

O,lmg/ml3. Dibuat seri larutan HN03 0,05N 10 101 yang

masing - masing mengandung uraniumbervariasi dari 0,01 M sid 0,1 M danditambah 2 tetes indikator PP sambil diaduk

masing - masing dititrasi dengan NaOH 0, INhingga titik ekivalen tercapai.

Analisis asam nitrat dengan adanya uraniumdengan ditambah pengompleks ammoniumoksalat 4M dan ammonium karbonat 4M.

1. Dibuat seri larutan HNO) 0,05 N sebanyak 10101 dalam beker yang mengandung uraniumbervariasi dari 0,0 I M sid 0,1 M.

2. Untuk masing - masing kandungan uraniumditambah masing - masing pengompleks denganmemvariasi jumlah mol pengompleks.

3. Dititrasi dengan NaOH O,IN hingga titikekivalen tercapai

Penentuan asam dapat dihitung dengan rumus:V)xNj=VzxNzDimana: VI = Volume HNO) yang dititrasi

Vz = Volume titran NaOHN1 = Normalitas HNO)Nz = Normalitas NaOH

HASIL DAN PEMBAHASAN

Didalam percobaan pendahuluan asamnitrat dianalisis tanpa uranium untuk mengetahuipengaruh konsentrasi HNO) yang dititrasi denganlarutan NaOH 0,1N. Perhitungan kesalahan titrasidari reaksi antara NaOH dengan asam nitrat di atasjuga dimasukan kedalamnya. Hasil titrasi danperhitungan dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah ini.

Tabel 1. Analisis asam nitrat tanpa adanya uraniumdengan konsentrasi HNO) yang divariasi

No[HNO)J yang

[HNO)J hasilKesalahandianalisis

analisis (N)analisis (%)1

0,01 0,01077,002

0,05 0,05010,203

0,10 0,01050,054

0,20 0,20170,855

0,30 0,30311,036

0,40 0,40441,107

0,50 0,50761,52

330 ISSN 1410 - 8178 Sri Widiyati, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

Tabel 2. Hasil titrasi asam nitrat 0,05 N yang mengandung uranium 0,0 I M sampai 0, I M dengan NaOH 0, IN.

No

KonsetrasiVol NaOH 0, I N van dibutuhkan hingga titik ekivalen

Kesalahan analisis (%)Uranium (M)Secara teoritisHasil titrasi

I0,0] 5 6,20 24

20,03 5 6,50 30

30,05 5 6,90 38

40,07 5 7,15 43

50,09 5 7,55 51

60,1 5 8,10 62

Tabel 3. Hasil titrasi asam nitrat bebas yang mengandung uranium dengan penambahan pengompleksammonium oksalat 4M.

PerbandinganVol NaOH 0,1 N yang

No

HN03 0,05Berat UJumlah pengomplekmol U dengandibutuhkan hingga tidakKesala

N (ml)(mmol)pengompleksekivalen (m\)han (%)

mgrmmol (mmol)Scr teoritisAnalisis

I10I0,004 0,1001 : 2555,7515

21050,021 0,3751 : 1755,9519

310100,042 0,3751 : 8,956,1022

410200,084 0,3751: 4,456,2525

510400,168 0,3751: 2,256,1022

610600,252 0,5001: 1,956,0521

710800,336 0,7501: 2,256,0020

8101000,420 0,8751: 2,056,0020

Tabel 4. hasil titrasi asam nitrat bebas yang mengandung uranium dengan penambahan pengompleksammonium karbon at 4M.

PerbandinganVol NaOH 0,1 N yang

No

HN03 0,05Berat UJumlah pengomplekmol U dengandibutuhkan hingga tidakKesalaN (ml)

(mmol)pengompleksekivalen (m))han (%)mgr

mmol (mmol)Scr teoritisAnalisisI

10I0,004 0,1001 : 2555,70142

1050,021 0,375I : 1755,60123

10100,042 0,375I: 8,955,60124

10200,084 0,375I: 4,455,50105

10400,168 0,375I: 2,255,3066

10600,252 0,500I: 1,955,2557

10800,336 0,750I: 2,255,2558

101000,420 0,875I: 2,055,306

Dari Tabel I dapat dilihat bahwakonsentrasi HN03 yang baik dititrasi dengan NaOH0, IN adalah 0,05 - 0,40 N dan yang paling baikadalah 0,05 N. Pada konsentrasi HN03 antara 0,05- 0,40 N mcmberikan kesalahan relative rerata yangcukup keci] yaitu sekitar 1%. Semakin encerkonsentrasi HN03 yang ditcntukan akanmemberikan kesalahan relative rcrata yang semakinbesar, karena perbedaan konsentrasi antara titr,lO(NaOH) dengan larutan yang semakin besar sertapengenceran juga mcrupakan salah satu faktor yangmemberikan sumbangan kesalahan. Sehinggaapabila konsentrasi asam nitrat dalam sample yangdianalisis sangat pekat, agar memberi hasil dengan

kesalahan yang kecil harus diencerkan sampaimencapai konsentrasi sekitar 0,05 N - 0,40 N.

Untuk selanjutnya dilakukan analisis asamnitrat bebas dalam larutan yang mengandungsejumlah uranium tanpa menambah pengomplek.Hasil dari titrasi asam nitrat bebas dalam larutan

uranium tanpa adanya pengomplek dapat dilihatpada Tabel 2.Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwauranium sangat mengganggu analisis keasaman dankesalahan analisisnya sangat besar hingga 62%.Karena titik akhir titrasi tidak bisa tepat. Hal inidisebabkan oleh ion H+ yang merupakansumbangan hasil hidrolisis uranium dalam fase air.Hal ini disebabkan karcna larutan uranil nitrat

dalam air akan bersifat asam karcna merupakan

Sri Widiyati, dkk. ISSN 1410 - 8178 331

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

larutan garam yang berasal dari basa lemah danasam kuat sehingga terjadi hidrolisa. Reaksi yangterjadi dalam larutan adalah :

U022+ + H20 -> U02(OH)+ + H+

Untuk menghilangkan pengaruh gangguantersebut perlu ditambahkan pengompleks tertentudengan harapan titik akhir titrasinya bisa tepat.Dalam praktek ini dicoba 2 macam pengomplekssebagai "masking agent", yaitu ammonium oksalatdan ammonium karbon at. Jumlah mol pengompleksyang ditambahkan beravariasi sesuai dengankonsentrasi larutan uranil nitrat yang dianalisis.

Pertama kali dicoba digunakanpengompleks ammonium oksalat untuk analisisasam bebas dalam larutan uranil nitrat dengankeasaman 0,05 N yang masing-masing sampleditambah pengompleks yang bervariasi. Hasil titrasiuranil nitrat dengan penambahan pengompleksammonium oksalat dapat dilihat pada Tabel 3.

Oari Tabel 3 dapat dilihat bahwapengompleks ammonium oksalat kurang baikdigunakan untuk analisis asam bebas dalam larutanyang mengandung uranium dengan metodetitrimetri. Hal ini ditunjukan oleh kebutuhan titranyang seharusnya secara teoritis 5 ml namun hasilanalisis lebih dari 5 ml sehingga kesalahan masihbesar yaitu ± 20%. Namun, pada penambahanpengompleks dengan perbandingan sekitar 1 : 2menunjukan hasil yang relatif stabil.

Selanjutnya dalam percobaan ini dicobadengan menggunakan ammonium karbonat untukanalisis asam bebas dalam larutan uranil nitrat.

Hasil analisisnya dapat dilihat pada Tabel4.Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa

pengompleks ammonium karbonat lebih baikdigunakan untuk mengatasi gangguan pada analisisasam bebas dalam larutan yang mengandunguranium dibandingkan dengan menggunakanammonium oksalat. Hal ini dapat ditunjukan dengantitik ekivalen hasil titrasi yang mendekati dengansecara teoritis atau kesalahan analisanya ± 5,5%.Pada analisis keasaman dengan menggunakanpengompleks ammonium karbonat sangat baikdigunakan untuk menetralisir gangguan uraniumpada analisis asam nitrat dengan metode titrimetridiperlukan penambahan pengompleks ammoniumkarbon at sekitar 2 kali jumlah mol uraniumnya.Jadi ammonium karbonat sangat baik digunakanuntuk mengatasi gangguan uranium karenaammonium karbonat bersenyawa dengan uraniummembentuk kompleks yang relative stabil sehinggauranium tidak menggangu reaksi netralisasi asambebasnya.

KESIMPULAN

a. Pada analisis asam bebas dengan metodetitrimetri menggunakan indikator PP konsentrasiyang baik dititrasi dengan NaOH 0, I N adalah0,05 N sid 0,40 N sehingga jika kandunganasamnya dalam sampel sangat pekat perludiencerkan.

b. Adanya uranium sangat menggangu padapenentuan asam nitrat bebas. Untuk itu perluditambah pengomplek tertentu. Dari dua macampengompleks yang telah dicoba yang paling baikdigunakan adalah pengomplek ammoniumkarbon at yaitu sekitar dua kali jumlah moluraniumnya.

UCAPAN TERIMAKASIH

Dengan selesainya penulisan makalah ini,penulis mengucapkan terima kasih kepada semuarekan - rekan BKTPB atas segala bimbingan,bantuan tenaga, dan pikirannya.

DAFTAR PUSTAKA

I. BUSRON MASDUKI, WARDOYO, AGUNGW, Pengaruh Konsentrasi Asam Bebas DalamLarutan Umpan Gelasi Terhadap KualitasKernek U03, PPI BA TAN YOGY AKART A, 25- 27 April 1995

2. SORY ANA, RA, Persyaratan Bahan BakerU02 Sehubungan Dengan Perilaku DalamReactor. Serpong PEBN BATAN (1995)

3. WARDOYO, DAN BUSRON MASDUKI,Pembuatan Kernel U02 Melalui Proses Sol ­Gel, PPIPPNY BAT AN YOGYAKARTA, 16­19 MARET 1990.

4. HIDA YATI, Penentuan Angka Defisien AsamDari Larutan Uranil Nitrat Dengan MetodeTitrasi Spektrofotometri, Majalah Ganendra,Vol IV No.1 Januari (2000) P3TM BATAN,Yogyakarta.

LAMPIRAN

Pembuatan pengomplek ammonium oksalat 4M.BM Amonium oksalat 142,11Ammonium oksalat yang dibuat 25 mlAmonium oksalat yang ditimbang = M x V/IOOO xBM

=4x25/1000x 141,11= 14,211 gramMenimbang ammonium oksalat 14,211 gramdilarutkan dalam ABM sambil diaduk dan

dipanaskan sampai larut dijadikan 25 ml dalam tabutakar.

332 ISSN 1410 - 8178 Sri Widiyati, dkk

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLffi

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

Pembuatan pengomplek ammonium carbonat 4M.BM Amonium carbonat 96

Ammonium carbonat yang dibuat 25 mlAmonium carbonat yang ditimbang = M x V/lOOO xBM

= 4 x 25/1000 x 96 = 9,6 gramMenimbang ammonium carbonat 9,6 gramdilarutkan dalam ABM sambi! diad uk dan

dipanaskan sampai larut dijadikan 25 ml dalam labutakar.

TANYAJAWAB

Suprihati)0- Bagaimana hubungan keasaman dengan proses

gelasi?

Sri Widiyati~ Hubungan keasaman dengan proses gelasi

sangat penting dan ini merupakan variabelutama pada proses gelasi dalam pembentukangel V03 dan proses ini merupakan salah satufaktor penentu keberhasi/an pembuatan kernelV02.

Sri Wahyuningsih~ Apa tujuan penambahan garan pengompleks

pada penentuan asam bebas dalam larutan UNini?

Sri Widiyati~ Diharapkan dengan penambahan garam

pengompleks logam V bereaksi membentukkompleks yang stabi/ agar tidak menggangguproses netra/isasi asam bebasnya sehinggahasi/ ana/isis dapat akurat

Sri Widiyati, dkk. ISSN 1410 - 8178 333