Penetapan Kadar Ag dan Cu dalam Batuan Alam dengan metode Titrasi

A. Pembahasan Umum

Pada umunnya contoh bahan yang harus diteliti oleh para analis di laboratorium terdiri dari senyawaan-senyawaan atau campuran-campuran kompleks yang mengandung lebih dari pada satu macam ion.

Dengan demikian, maka analisis yang akan dilaksanakan akan mencakup pemisahan-pemisahan dengan cara gravimetri, titrimetri dan atau cara lain.

Untuk keperluan ini air saringan dari endapan yang ditetapkan lebih dulu akan dipergunakan sebagai bahan baku untuk menetapkan kadar kation atau anion lainnya yang terkandung dalam contoh tersebut. Oleh karena itu harus dijaga agar tidak ada air saringan yang hilang sewaktu penyaringan maupun pada saat pencucian endapan dilakukan. Begitu pula harus yakin, bahwa dalam sesuatu endapan tidak ada zat lain yang ikut mengendap, yang kadarnya akan ditetapkan kemudian.

Kesalahan –kesalahan yang mungkin terjadi dalam pemisahan melalui cara gravimetri antara lain disebabkan oleh adsorpsi, oklusi, kopresipitasi dan pencucian yang tidak sempurna.

Juga kelalaian teknik pada umumnya akan mengakibatkan kesalahan yang lebih besar dari pada yang mungkin terjadi dalam pengendapan zat tunggal dalam larutan yang tidak mengandung ion-ion pengganggu.

Selain daripada itu pelaksanaan cara gravimetri terlalu banyak memakan waktu, sehingga lebih disukai cara lain yang lebih cepat, dengan ketelitian yang sama.

Untuk beberapa kasus telah diketemukan kombinasi antara gravimetri dan titrimetri atau cara lain, yang dapat mempercepat pelaksanaan analisis serta memberikan hasil akhir yang cukup teliti. Sebagai contoh, untuk latihan penerapan cara-cara kerja yang telah dipelajari (gravimetri dan titrimetri), dibawah ini tercantum satu cara pemisahan dan penetapan kadar contoh bahan campuran (dalam batuan alam) melalui cara-cara gravimetri, ataupun kombinasi antara gravimetri dan titrimetri.

B. Analisis Kadar Logam Ag dan Cu Dalam Batuan Alam

1. Pembahasan
Di dalam batuan alam, terkandung berbagai macam mineral. Oleh karena itu, dalam menganalisis suatu logam yang terkandung dalam batuan alam tersebut, haruslah dipersiapkan sebelum penitaran dilakukan. Untuk menetapkan kadar Cu dapat digunakan cara Brunns atau dengan metode yang lainnya. Sedangkan untuk menetapkan kadar Ag dapat digunakan cara Presipitimetri.

2. Pereaksi-pereaksi yang diperlukan
a. Contoh batuan alam
b. Larutan HNO3 pekat
c. NaCl p.a. (99,9-100%)
d. Larutan K2CrO4 5%
e. Larutan Na2S2O3 0,1 N
f. Larutan H2SO4 4N
g. Larutan KI 20%
h. Larutan KCNS 10%
i. Larutan penunjuk kanji


3. Cara Kerja
Contoh batuan alam harus bersih serta bebas lemak. Bila kotor, permukaan batuan alam harus dibersihkan dengan hampelas atau kain, lalu dicuci dengan aseton kering. Selanjutnya batuan alam dihancurkan sampai menjadi serbuk. Dilakukan sampling yang merata agar hasilnya representatif. Ayak batuan alam yang telah menjadi serbuk. Kemudian ditimbang bobotnya 0,4 sampai 0,5 g.

a. Penetapan kadar Perak (Ag) dengan cara Presipitimetri
Ditimbang dengan teliti 0,4 gram contoh serbuk batuan alam lalu dimasukkan kedalam piala gelas 600 ml yang bertutupkan kaca arloji. Kemudian dicurahi 5 ml air suling dan perlahan-lahan ditetesi 5-10 ml larutan HNO3 pekat. Selanjutnya piala gelas berisi contoh tersebut dipanaskan diatas penangas air atau pemanas listrik (pada suhu rendah), hingga semua contoh larut (contoh dilarutkan dalam jumlah ml HNO3 minimum).

Kurang lebih 0,5 gram NaCl p.a. ditimbang dengan teliti, dibilaskan dengan air suling ke dalam labu ukur 100 ml dan diencerkan sampai tanda garis. Lalu dimasukkan ke dalam buret 50 ml. Dipipet 25 ml larutan contoh batuan alam. Lalu ditambahakan 3 tetes penunjuk K2CrO4 5%. Dititar dengan larutan NaCl p.a. hingga terbentuk warna merah coklat. Penetapan ini dilakuakn dua kali. Air suling dan air pencuci disimpan untuk penetapan kadar Cu.

Perhitungan

Kadar Ag = [(fp x V x N x 108) : mg contoh ] x 100

dengan pengertian :
V = ml larutan NaCl p.a.yang diperlukan
N = kenormalan larutan NaCl
108 = bobot setara Ag
fp = faktor pengenceran

b. Penetapan kadar Tembaga (Cu) dengan cara Brunns
Campuran air saringan dan pencuci sisa penetapan kadar Ag diatas, dipipet 25 ml ke dalam Erlenmeyer 300 ml dibubuhi 10 ml larutan H2SO4 4N, 10 ml larutan KCNS dan 2,5 ml (KCNS ditambahkan setelah larutan diasamkan, karena dalam lingkungan netral rodanida akan dioksidasikan oleh yod bebas), larutan KI 20%. Selanjutnya yod bebas dititar dengan Na2S2O3 0,1 N, dan sebagai penunjuk dipergunakan larutan kanji. Penetapan ini diulangi dua kali.

Perhitungan

Kadar Cu (II) = [(fp x V x N x 63,5) : mg contoh ] x 100%

dengan pengertian:
V = ml larutan Na2S2O3 yang diperlukan
N = kenormalan larutan Na2S2O3
63,5 = bobot setara Cu
fp = faktor pengenceran

Penetapan Kadar Logam Dengan Ekstraksi Menggunakan Metode Air-Acetylene Flame

Metode ekstraksi ini digunakan untuk menetapkan kadar logam berkonsentrasi kecil. Logam-logam yang dapat ditetapkan yaitu Kadmium, Kromium, Kobalt, Tembaga, Besi, Timbal, Mangan, Nikel Perak dan Seng. Metode ini terdiri dari tahap pengkelatan dengan Ammonium Pyrrolidine Dithiocarbamate (APDC) dan pengektraksian dalam Methyl Isobuthyl Ketone (MIBK), lalu dilakukan pengukuran dengan menggunakan metode air-acetylene flame. Dengan metode ini diharapkan kadar logam yang sedikit tersebut dapat diukur dengan tepat dan kesalahan pengukuran yang kecil, jika dibandingkan dengan metode secara langsung.

Alat-alat yang dibutuhkan
1.Spektrofotometri Serapan Atom dan alat-alat pelengkapnya
2.Burner Head. Konfirmasi dengan petunjuk penggunaan alat SSA mengenai Burner Head yang cocok untuk pengukuran metode ini

Peraksi dan Bahan yang dibutuhkan
1.Udara bebas (sumber O2)
2.Asetilen
3.Logam murni bebas air
4.Methyl Isobuthyl Ketone (MIBK), grade pereaksi. Untuk analisis sekelumit, digunakan MIBK murni dengan redistillation (destilasi kembali) atau dengan sub-boiling distillation
5.Larutan Ammonium Pyrrolidine Dithiocarbamate (APDC)
6.Asam Nitrat pekat, HNO3 kemurnian tinggi
7.Larutan Logam Standar
8.Larutan Kalium Permanganat, KMnO4 5% (w/v)
9.Natrium Sulfat, Na2SO4 anhidrat
10.Larutan campuran Air-MIBK jenuh: Campurkan satu bagian MIBK murni dengan satu bagian air pada corong pisah. Kocok selama 30 detik dan pisahkan. Buang bagian yang terlarut pada air. Lalu simpan lapisan MIBK.
11.Larutan Hydroxylamine Hydrochloride 10% (w/v)

Prosedur
1.Operasional Instrument
Setelah posisi burner tepat, aspirasikan larutan air-MIBK jenuh dalam api dan kurangi secara bertahap laju fuel sampai warna api sama seperti sebelum pengaspirasian pelarut
2.Standarisasi
Pilih tiga konsentrasi dari larutan logam standar dimana kira-kira kandungan logam dalam sampel berada pada kisaran konsentrasi standar yang telah ditentukan. Adjust 100 ml dari setiap standar dan 100 ml dari blanko logam-bebas air sampai pH 3 dengan penambahan HNO3 1N atau NaOH 1N. Untuk ekstraksi unsur tunggal, gunakan kisaran pH dibawah ini untuk memperoleh efisiensi ekstraksi yang optimum:


Penetapan Kadar Logam Dengan Ekstraksi
Menggunakan Metode Air-Acetylene Flame

Catatan: Untuk ekstraksi Ag dan Pb nilai pH optimumnya adalah 2,3 ± 0,2. Mn cepat membentuk senyawa kompleks pada temperatur ruangan, yang mengakibatkan berkurangnya respon instrument. Pendinginan ekstraks sampai 0oC dapat mencegah pembentukan senyawa kompleks selama beberapa jam. Jika hal ini tidak mungkin dan Mn tidak dapat dianalisis segera setelah ekstraksi, gunakan prosedur analisis lainnya.

Transfer setiap larutan standar dan blanko 200 ml kepada setiap labu ukur, tambahkan 1ml larutan APDC , dan kocok untuk mencampurkan. Tambahkan 10 ml MIBK dan kocok dengan kuat selama 30 detik. Volume rasio maksimal untuk sampel dengan MIBK adalah 40. Setiap isi dipisahkan kedalam lapisan organic yang mengandung air, lalu tambahkan air dengan hati-hati (sesuaikan ke pH yang sama dimana ekstraksi dilaksanakan). Pada labu ukur, lapisan organik dibawa ke leher labu dan dapat dideteksi untuk diaspirasikan kedalam api.

Aspirasikan langsung ekstraksi organik kedalam api (nolkan instrument pada blanko air-MIBK jenuh) dan catat absorbansinya.

Siapkan kurva kalibrasi dengan memplot pada absorbansi dari ektraksi standar pada kertas grafik linear kepada masing-masing konsentrasinya sebelum ekstraksi.

3.Analisis sampel
Siapkan sampel dengan cara yang sama seperti penyiapan standar. Bilas atomizer dengan mengaspirasikan larutan air-MIBK jenuh. Tangani pengaspirasian ekstraks organik seperti diatas secara langsung ke dalam api dan catat absorbansinya.

Dengan mengikuti prosedur ekstraksi diatas hanya hexavalent kromium saja yang diukur. Untuk menetapkan total kromium, oksidasikan trivalent kromium menjadi hexavalent kromium dengan mendidihkan sampel dan ditambahkan larutan KMnO4 secukupnya setetes demi setetes untuk memberikan warna pink ketika larutan didihkan selama 10 menit. Hilangkan kelebihan KMnO4 dengan menambahkan 1 sampai 2 tetes larutan Hydroxylamine Hydrochloride kedalam larutan yang mendidih, biarkan selama 2 menit untuk berlangsungnya reaksi. Jika warna pink tetap ada, tambahkan 1 sampai 2 tetes lagi larutan Hydroxylamine Hydrochloride dan tunngu selama 2 menit. Panaskan lagi selama 5 menit. Dinginkan, ekstrak dengan MIBK dan aspirasikan.

Selama ekstraksi, jika terbentuk emulsi pada larutan air-MIBK, tambahkan Na2SO4 anhidrat untuk memperoleh fase organik yang homogen. Pada kasus ini, juga tambahkan Na2SO4 untuk semua standar dan blanko.

Untuk mencegah masalah dengan tidak stabilnya komplekson ekstrak logam, tetapkan logam sesegera mungkin stelah ekstraksi.

Perhitungan
Hitung konsentrasi dari setiap ion logam pada mikrogram per liter dengan indikasi sesuai dengan kurva kalibrasi.