PEMISAHAN RADIOKIMIA UNSUR-UNSUR RAKSA, ARSENDAN ANTIMON *)

Oleh:D. HARJOTO dan A. AMIRUDDIN

Laboratorium radiokimia Institut Teknologi Bandungdan

Pusat ReaklOr Atom Bandung

1. PENGANTAR

Unsur_unsur rokso, orsen don antimon semuanya merupakan unsur yang sangat bera_

cun don karena itu sering_sering perlu ditentukan secara kwalitatip don kwantitatip

dalam jumlah yang sangat kecil.Cara_cara pemisahan konvensionil yang biasa pada umumnya memakan sang at banyak

waktu don prosedurnya seri ng-seri ng sangat rumi t. Berdasarkan hal tersebut maka dalam

pekerjaan ini diusahakan mencari suatu penentuan yang menggunakan asas analisa peng_aktipan.

Pada umumnya anal isa pengaktipan dapat dilakukan secara merusak atau tidak me­

rusak 1). Pada cora tak merusak zat yang hcndak dianalisa disinari dalam reaktor dengan

netron don zat_zat yang telah radioaktip kemudian dicacah dengan menggunakan pen­

cacah gama. Cara ini tentunya san;)at menguntungkan don mempercepat analisa, tetapi

tidak selalu dapat dilakukan. Kesulitan pada cora ini umumnya berkisar pada perlunya

ado alat_alat khusus, seperti pencacah sintilasi bersalur gonda, atau karena spektrum

gama zat yon;) diselidiki saling mengganggu sehingga tidak dapat diuraikan kedalam

spektrum masing_masing unsur. Dalam hal seperti ini, biasanya ditempuh cora analisa

merusak, jakni dengan jolon mengadakan pemisahan_pemisahan kimia pada zat yangtelah disinari, sebelumnya diadakan pencacahan.

Dari pustaka 2) diperoleh data nuklir untuk ketiga unsur tersebut, yang mungkin di_gunakan sebaJai berikut :

unsur reaksi (n, i\ )waktu paruhon

nuklida yang terjadiARSEN

As 75 (n, i\) As 7626,4j.

RAKSA

Hg 196 (n, ,~) Hg 19724j.Hg 197 m

65j.ANTIMON

Sb 121 (n, i\) Sb1222,8 h.

*) Penelitian in; dilakukan atas kerjasama Pusat Reaktor Atom Bandung dan laboratorium RadiokimiaInstitut Teknologi Bandung, dan dibiayai oleh Departemen Urusan Research Nasional.

10

Isotop_isotop yang lain pada umumnya atau penampang lintangnya sangat kedl atauradionuklida yang terbentuk mempunyai waktu paruhan yang sangat pendek. Darispektrum gama radionuklida 31 yang terjadi ternyata bahwa enersi sinar_sinar gama ke_tiga radionuklida tersebut saling berdekatan dan susah untuk diuraikan, sedangkanenersi sinar gama radiomerkuri scngat rendah sehingga susah dipisahkan dari sinar_Xarsen dan antimon. Oleh karena itu diperlukan suatu cara pemisahan yang dapat mem­berikan ti ngkat dekontami nasi yang cukup, untuk memungki nkan penentuan masi ng_masing unsur secara kwantitatip.

Percobaan berikut dimaksudkan untuk menemukan suatu cara pemisahan yang me­mungkinkan penentuan ketiga unsur tersebut secara simultan. Hasil yang diperolehsampai kini walaupun belum cukup memuaskan, namun hasilnya menunjukkan harapan_harapan yang cukup baik.

2. ZAT-ZATYANG DIGUNAKAN

AS203, HgCI2 (J. T. Boker Chemical Co. tingkat pereaksi analitik, yang kemudiandimurnikan lagi secara penyubliman). HCI, HN03 dan NaOH (E. Merck kemurnianpereaksi analitik). Penukar anion Dowex 1 x 8 (J.T. Baker Chemical Co.). Sb203

(J. T. Baker Chemical Co., "extra pure"). Hekson, t.d. 112_114 dan n = 1,3971(sintesa lab. Organik, bag. Kimia I.T.B.). Asam tartrat dan EDTA (E. Merck). HBr(May & Baker Ltd.).

3. CARA MELAKUKAN PERCOBAAN

3.1 Pemisahan dengan Penukar Anion 4)

50-100 mg masing_masing AS203, Sb203 dan HgCI2 yang telah dimurnikan 'di_sinari selama kurang lebih 2 jam pada fluks netron sebesar 1,8 x 1012n.cm-2• det-1

didafam reaktor TRIGA MARK. Unsur_unsur yang telah disinari selanjutnya ditandaidengan *.

Larutan As203 dalam 5 ml NaOH 1N, netralkan kemudian dengan HCI. Sb203dilarutkan dalam HCI 6N dan HgCI2 dilarutkan dalam air. Kemudian siapkall kGlompenukar ion Dowex 1 x 8, dan beri kondisi 8_9 N. (Cara menyiapkan sama denganyang diuraikan dalam "Analisa pengaktipan netron untuk Se dan Te 51.

Buat campuran As*CI3, Hg*CI2 dan Sb*CI3 dalam HCI 9N. Hal ini dilakukandengan jalan mencampur masing_masing 100 A dari larutan yang telah disiapkan, dankemudian mencampurkannya kedalam larutan HCI 9N. Larutan campuran yang telah di_buat kemudian dialirkan kedalam penukar anion yang telah disiapkan, dengan menjagaagar permukaan resin tidak pernah kering, dan aliran secara tetap.

Setelah semua larutan campuran habis dialirkan, maka kedalam kolom dialirkanlagi HCI 8_9 N dengan kecepatan sama seperti sebelumnya. Jumlah asam yang dialir­kan k.l. 4_5 kali volum penukar anion. Ini dimaksudkan untuk mengeluarkan unsur_unsur lain yang pada kondisi HCI 9N tidak tertahan pada resin.

Elusi arsen dengan jalan mengalirkan HCI 3N melalui kolom. Eluen yang keluarditampung dalam fraksi-fraksi yang volumenya k.l. 2 ml, dan cacah keaktipannya pada0,56 Mev untuk As. Teruskan elusi sampai tidak ada lagi arsen yang keluar.

Ganti larutan HCI 3N yang dipakai dengan larutan NaN03 1N. Prosedur ini di_maksudkan untuk mengganti kondisi resin dari keadaan chlorida menjadi nitrat.Menurut Buchanon don Faris 6) antimon tidak tertahan oleh resin pada kondisi nitrat.Karena pada percobaan ternyata bahwa pengaliran NaN03 1N tidak dapat mengeluar­kan anti mon, maka di cob a prosedur Iai n.

Ulangi kembali pembuatan campuran As*CI3, Hg*CI2 don Sb*CI3 tetapi kali inidalam larutan HN03 1N. (Cara pembuatan larutan lihat diatas).

11

Siapkan kolom penukar anion yang diberi kondisi HN03 4N. Alirkan larutan di_atas kedalam kolom yang telah disiapkan. Seharusnya arsen dan antimon keluar sedang_

kan raksa tertahan. Ternyata bahwa antimon keluar sedikit_sedikit, hingga tidak me_mungkinkan pemisahan secara baik dari raksa.

Berdasarkan kesulitan_kesulitan yang ditemukan diatas, maka dicari pemisahansecara ekstraksi pelarut sebagai diuraikan dibawah ini.

3.2b Pemisahan dengan Ekstraksi PelarutBerhubung dengan kesulitan_kesulitan yang ditemukan dalam pemisahan Hg dan Sb

dari kolom penukar anion, maka dicoba cara pemisahan lain, jakni dengan cara eks­traksi pelarut. Kuroda 7) dalam usahanya untuk mendapatkan cara pemisahan yang spesi­fik untuk sel en, menemukan bahwa 2,6 dimetil-4 heptanon dapat menarik berbagai unsur

dari larutannya dalam air, Daya ekstraksi bergantung pada kadar HBr. Selain itu jugaditemukannya bahwa beberapa zat pengompleks tertentu dapat menarik kembali zat_zatyang telah larut didalam 2,6 dimetil-4 heptanon kedalam air. Berdasarkan hasil yangdiperol eh Kuroda i ni timbul dugaan bahwa hekson (metil isobutil keton) dapat pula di_gunakan sebagai pengekstraksi dalam suasana HBr ini. Dugaan ini didasarkan atas ada­nya persamaan struktur molekuler dari kedua zat tsb. Selain itu dapat diduga pulabahwa kelarutan zat_zat ini akan lebih besar didalam hekson daripada dalam 2,6 di_metil-4 heptanon, karena adanya gangguan sterik yang lebih besar pada zat yang ter_akhir.

50_100 mg HgO, Sb203 dan AS203 disinari selama 1-2 jam dalam reaktor TRIGApada fluks netron 1.8 x 1012n.cm-2det-1• HgO dan Sb203 dilarutkan dalam 5 ml HBr3N. AS203 dilarutkan dalam NaOH 1N dan kemudian dinetralkan dengan HBr pekat.

Buat larutan-Iarutan 1N, 2N, 3N, 4N dan 5N HBr dengan jalan mengencerkanHBr pekat (6N). Kocok hekson dan HBr yang telah diencerkan yang masing-masingvol umenya sama.

Ambil 0,1 ml larutan bromida dari masing-masing logam. Tiap 0,1 ml larutan inidicampurkan kedalam 10 ml larutan_larutan HBr 1N, 2N dstnya, dalam corong pisah.Masukkan dalam masing_masing corong 10 ml hekson yang telah dijenuhkan dengan HBryang bersesuaian kemudian kocok 0-2 menit). Diamkan sebentar, dan pisahkan lapisanpelarut yang terbentuk. Dari tiap lapisan diambil 0,1 ml untuk dicacah.

Selanjutnya 2 ml dari tiap lapisan yang mengandung hekson dikocok kembalidengan 2 ml larutan Na_tartrat 5% dan EDTA 5%. Lapisan_lapisan cairan yang ter_bentuk kemudian dipisahkan, dan 0,1 ml dari tiap lapisan diambil untuk dicacah.

4. HASIL-HASIL PERCOBAAN

4.1 Pemisahan dengan Penukar IonDari percobaan ternyata bahwa As dapat dielusi secara kwantitatip. Habisnya ke­

aktipan dalam el uen yang kel uar dari kolom menunjukkan bahwa arsen dapat dipisah_kan secara kwantitatip dari raksa dan antimon. Elusi dengan NaN03 tidak berhasilmengeluarkan Hg dan Sb. Hal ini terlihat dari tidak adanya keaktipan yang terelusidengan NaN03 ini.

Pada pengaliran HN03 4N ini ternyata bahwa Sb dan Hg bersama_sama keluarsehingga tidak mungkin menghindari kontaminasi satu sama lain.

4.2 Pemisahan dengan Ekstraksi Pelarut

Daya ekstraksi hekson dalam berbagai konsentrasi HBr dapat dilihat pada gambardibawah ini (Gambar 1 )

12

3N HBr

Gambar 1. PENGARUH KONSENTRASI HBr PADA DAYA EKSTRAKSI HEKSON

100 r

"'F!g

8060

Vi '"«'"l-V> 40:::;

'"

0

20

o 4 5

Antimon yang telah masuk kedalam hekson dapat ditarik kembali secara kwantitatipoleh larutan asam tartrat 5% dan EDTA 5%. Hal ini dapat dilihat dari hasil pencacah_an sebagai tertera pada tabella dan lb.

Tabella DISTRIBUSI ANTIMON DALAM HEKSON DAN5% EDTA DALAM AIR

Fraksi hekson yang telah Keaktipan dalam fraksiKeaktipan dalam fraksidikocok dengan HBr

air dengan 5% EDTAhekson

IN

5504 c • t •m•18 c.t.m.

2N

6210 c.t.m.5 c.t.m.

3N

5819 c.t.m.4 c.t.m.

Tabellb DISTRIBUSI ANTIMON DALAM HEKSON DAN5% ASAM TARTRAT

Fraksi hekson yang telahdikocok dengan HBr

IN

2N3N4N5N

Keaktipan dalam fraksiair dengan 5% asam tartrat

5634 c. t .m.5607 c.t.m.6394 c.t.m.5799 c. t. m•6543 c •t •m•

Keaktipan dalam fraksihekson

81 c.t.m.88 c.t.m.44 c.t.m.54 c.t.m.84 c.t.m.

Berlainan dengan antimon, maka raksa dapat ditarik kembali sebagian oleh larutan5% EDTA dalam air, sedangkan larutan asam tartrat sama sekal i tak dapat menarikraksa dari hekson. (lihat Tabel Za dan 'Zb)

13

Tabe12a DISTRIBUSI RAKSA DALAM HEKSON DANLARUTAN 5% EDTA DALAM AIR

Fraksi heksan yang telahdikocok dengan HBr

1N

2N3N

Keaktipan dalam fraksi5% EDTA

877 c.t.m.1267 c.t.m.804 c.t.m.

Keaktipan dalam fraksihekson

432 c. t. m•1329 c.t.m.1528 c. t. m .

Tabe12b DISTRIBUSI RAKSA DALAM HEKSON DANLARUTAN 5% ASAM TARTRAT

Fraksi hekson yang telahdikocok dengan HBr

1N

2N3N4N5N

Keaktipan dalam fraksi5% asam tartrat

o c.t.m.63 c.t.m.72 c.t.m.

177 c. t •m•249 c.t.m.

Keaktipan dalam fraksihekson

7184 c.t.m.8255 c.t.m.8112 c.t.m.8808 c. t.m.8843 c.t.m.

Hekson mempunyai kelarutan yang sangat besar pada HBr 6N. Oleh karena itu ekstraksidengan hekson sukar dilakukan dalam suasana HBr 6N.

Hekson yang telah digunakan mengekstraksikan Hg dan Sb pada HBr diatas 3Njika dikocok dengan larutan EDTA akan menghasilkan endapan, yang akan mengganggupekerjaan pemisahan ini.

5. DISKUSI DAN KESIMPULAN

Dari hasil percobaan diatas terl ihat bahwa pemisahan dengan penukar anion meng­alami kesulitan. Salah satu kemungkinan sumber kesulitan ialah perbedaan sifat resapanSb (I II) dan Sb (V). Menurut Krauss dan Nelson daya resap resin terhadap Sb sangat di_pengaruhi oleh muatan. Sb (III) pada pH rendah teresap kuat sedang Sb (V) sebal iknyatidak teresep, tepi pada pH tinggi sangat kuet teradsorpsi. Selain itu Hg mudah sekalitereduksi sehingga ada kemungkinen Hg 2+ menjadi Hg. Hal ini masih perlu diselidikiIebih lanjut.

Pede pemisahan dengen ekstreksi pelarut ternyate terjedi pemisahan. Arsen masukkedalam fraksi air, sedangkan reksa dan antimon bersatu delam fraksi hekson. Keduaunsur terakhir depat dipisahkan Iebih lenjut dengan menarik Sb (III) kembal i denganmengguneken lerutan asem tartrat 5%.

Scheme pemisehan selanjutnya ieleh sebagai berikut :

Hg(II), As (III), Sb(III)Beri suesane HBr 1_2N. Kocok dengen heksan yang telah dipersentuhkan dengen

HBr 1_2N. Pisehkan lepisen_lepisan ceiran

Freksi air As (III)

14

Freksi hekson Hg(II), Sb(lIl)

Kocok dengan leruten esem tertret 5%

Fraksi air Sb(III)~Hekson Hg(II)

DAFTAR PUSTAKA

1. LEDDICOTTE, G. W. dan REYNOLDS, S. A. Neutron Activation Analysis, ORNL56.7. 106 (1958).

2. KOCH, R.C., Activation Analysis Handbook, Academic Press New York and London

(1960) .

3. HEATH, R.L., Scintillation Spectrometry Gamma Ray Spectrum Catalogue, PhillipsPetroleum Co., Atomic Energy Division IDO 16408.

4. KRAUSS, K.A. dan NELSON, F., Spec. Tech. Publ. No.195, Am. Soc. for TestingMaterials (1958).

5. HARJOTO, D. dan AMIRUDDIN, A., Analisa Pengaktipan Netron untuk Selenium

dan Telurium dalam Cuplikan Belerang, Prasaran dalam simposium in;.6. BUCHANAN, R.F. don FARIS J.P., Adsorption of the Elements from Nitric Acid

by Anion Exchonge, I.A.E.A. Copenhagen Conference, 1960.

7. KURODA R. dalam MADDOCH, R.S. dan MEINKE, W.W., eds., Department of

Chemistry, University of Michigan Progress Report, vol. 11 (1961) hal.110.

8. ROESMER, J. dan ARUGEN P., The Radiochemistry of Mercury, NAS-NS 3026USAEC. (1961).

15