KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF ION KADMIUM UNTUK PENGUJIAN Cd DALAM ZIRKONIUM

PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011

KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF ION KADMIUM UNTUK PENGUJIAN Cd DALAM ZIRKONIUM A.Purwanto, Farida Ernawati, Sajima Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan –BATAN, Babarsari Yogyakarta 55281 E-mail :[email protected]

ABSTRAK KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF ION (ESI) KADMIUM UNTUK PENGUJIAN Cd DALAM ZIRKONIUM. Dipelajari uji karakter elektrode selektif ion (ESI) kadmium (Cd+2) menggunakan potensiometer Metrohm dengan elektroda pembanding Hg/Hg2Cl2. Parameter kinerja ESI yang ditentukan adalah waktu tanggap elektroda, faktor Nernst, daerah linieritas. Kinerja elektroda (ESI) kadmium, ditentukan dengan mengukur seri larutan Cd+2 konsentrasi 0,02, 0,05, 0,2 0,5 2,0 dan 5,0 ppm dalam larutan KNO3 0,1 M pH 3-6, dari 8 kali pengulangan diperoleh bahwa pada trayek pengukuran 0,02-5,0 ppm, faktor Nernst 26,040 + 1,291 mV/dekade, waktu tanggap elektroda 5 menit, diperoleh linieritas antara log [Cd+2] terhadap potensial. Pengaruh unsur mayor zirkonium pada perbandingan 40 kalinya menganggu, sensitivitasnya menurun. Uji validitas metode dengan menentukan presisi dari perhitungan koefisien variansi larutan Cd 0,5 ppm 8 kali pengulangan, diperoleh koefisien variansi 4,9 %. Batas deteksi ditentukan dari standar deviasi 9 larutan blanko diperoleh 0,01 ppm. Cuplikan ZrO2 dilarutkan dalam campuran asam-asam pekat HF, HCl dan HNO3 menggunakan bomb digester pada suhu 150 oC selama 4-5 jam. Untuk memisahkan kadmium dari zirkonium dilakukan ekstraksi dengan pelarut 30 % Tri-n-oktilamin 70% kerosen dalam media H2SO4 0,5 M. Fase air mengandung unsurunsur pengotor dianalisis kadar Cd-nya. Sedangkan gangguan dari ion sulfat dikurangi dengan cara penguapan hampir kering. Dari hasil analisis diperoleh kadar Cd dalam cuplikan rata-rata 1,385 + 0,039 mg/g. Kata kunci : Elektrode selektif ion kadmium

ABSTRACT THE CHARACTERIZATION OF CADMIUM ION SELECTIVE ELECTRODE FOR THE DETERMINATION OF CADMIUM ION IN ZIRCONIUM SAMPLE. The characterization of cadmium ion selective electrode using Metrohm potentiometer with Hg/Hg2Cl2 reference electrode was studied. This research is aimed to know the character of Cadmium Metrohm ISE and apllication for the determination of cadmium ion in zirconium samples. The first step were calibration of ion selective electrode cadmium to determine of respon time, Nernst factor (RT/nF) and linearitas from standard calibration curve between potential (mV) versus cadmium concentration 0,02, 0,05, 0,2 0,5 2,0 and 5,0 ppm in ionic strength adjuster (ISA) solution of 0.1 M KNO3 at pH 3-6. It was found that from 8th the cadmium electrode calibrations gave Nernst factor average 26.040 + 1.291mV/dekade at cadmium ion concentration ranges of 0.02 to 50 ppm, response time of 5 minutes. Coefisien of variation is 4.9 % respectively, limit of detection from determined with standard deviasi from nine blanks is 0,01 ppm. Sample dissolution with mixed concentrated HF, HCl and HNO3 with bomb digester at 150 oC for 4-5 hours. To separated Cd from Zr with solvent extraction 30 % Tri-n-oktilamin 70% kerosen in H2SO4 0.5 M. The solution was evaporated almost to dryness to minimize interference from sulfate ion. The analysis of cadmium concentration in samples were done calculated by standard addition method. The cadmium (Cd+2) concentration results in sample is 1.385 + 0.039 mg/g. Keyword : Cadmium ion selective electrode

A. Purwanto, dkk.

ISSN 1410 – 8178

Buku II hal 249


PENDAHULUAN

L

aboratorium pengujian yang mengadopsi peraturan SNI-17025-2005 data hasil uji dikatakan absah apabila mempunyai presisi dan Validasi merupakan akurasi yang baik(1). konfirmasi melalui pengujian dan pengadaan bukti yang obyektif bahwa persyaratan tertentu untuk tujuan khusus dipenuhi. Laboratorium harus memvalidasi metode tidak baku, metode yang dikembangkan, dan metode baku yang digunakan di luar lingkup yang dimaksudkan(1). Sistem mutu dalam SNI–17025–2005 antara lain adanya prosedur operasional baku, peralatan laboratorium dilakukan kalibrasi secara berkala, metode pengujiannya memenuhi SNI atau tervalidasi, mempunyai program jaminan mutu, mempunyai sistem pengarsipan dan laporan pengujian serta dikerjakan oleh analisis yang mempunyai kompetensi dalam bidangnya. Ketelitian dan ketepatan hasil pengujian di laboratorium sangat tergantung pada ketepatan dan ketelitian alat ukur dan alat ujinya, oleh sebab itu harus dilakukan kalibrasi secara berkala oleh laboratorium kalibrasi terakreditasi berwenang yang telah ditunjuk oleh KAN. Metoda pengujian yang memenuhi kriteria SNI maka validasi metode yaitu presisi, akurasi, batas deteksi, sensitivitas, selektivitas, rentang kerja perlu untuk dilakukan. Elektrode selektif ion (ESI) kadmium adalah membran kristal padat yang dirancang untuk mendeteksi ion kadmium (Cd+2) dalam larutan fase air. Metode tersebut diharapkan dapat diterapkan untuk pengujian kadmium dalam zirkonium. Dalam zirkonium murni nuklir konsentrasi unsur-unsur pengotor maksimum yang diperbolehkan adalah 100 µg/g, sedangkan untuk kadmium kurang dari 0,4 µg/g, karena mempunyai tampang lintang serapan neutron yang besar(2). Dithizone-methhylisobutylketone (MIBK), dithizone-chloroform dan sodium diethyl dithiocarbamate-chloroform digunakan untuk memisahkan kadmium dalam zirkonium(2). Kadmium dalam fase organik distripping dengan asam, kadmium setelah kembali ke fase air kemudian dianalisis. Tujuan dari penelitian ini untuk memperoleh metode elektroda selektif ion yang valid untuk pengujian kadmium (Cd+2). Untuk verifikasi dan kalibrasi alat dan metode elektroda selektif ion ditentukan terlebih dahulu waktu tanggap elektroda dan faktor Nernst : 2,303 RT/nF dengan harga 26 + 3 mV pada 25 0C(4,56). Validasi metode elektroda selektif ion meliputi akurasi dan presisi, batas deteksi, sensitivitas,

Buku II hal 250

selektivitas serta rentang konsentrasi analisis. Presisi dan akurasi metode dilakukan dengan mengukur potensial larutan yang mengandung kadmium dari larutan standar (spiked, uji recovery). Sensitivitas merupakan rasio kenaikan potensial untuk setiap kenaikan konsentrasi analit, sedangkan selektivitas merupakan kemampuan metode uji untuk memberikan respon tanpa adanya ion lain. Berdasarkan data-data yang diperoleh dievaluasi keandalan alat dan metode uji, dan diharapkan dapat diaplikasikan untuk uji kadmium dalam Zirkonium. Metode uji memegang peranan yang sangat penting dalam memperoleh hasil uji dengan akurasi dan presisi tinggi. Alat uji perlu dikalibrasi untuk mengetahui presisi dan linieritasnya, dan dilanjutkan dengan penentuan validasi metode uji. Salah satu alat uji yang mendukung laboratorium penguji PTAPB BATAN adalah Potensiometer dengan elektroda selektif ion (ESI) kadmium buatan Metrohm Switzerland. Tujuan penelilian ini adalah melakukan karakterisasi, uji unjuk kerja alat dan validasi metode ESI kadmium untuk mengetahui kemungkinannya dapat digunakan untuk analisis kadar Cd+2 dalam zirkonium hasil pemurnian. Metoda elektroda selektif ion merupakan salah satu metode analisis elektrokimia yang dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Penggunaan elektroda selektif ion dalam analisis kimia sangat luas karena sensitifitas dan selektivitasnya tinggi, relatif murah, mudah pengoperasiannya dan dapat digunakan untuk pengujian anion maupun kation. Dalam keperluan analisis dapat dipergunakan untuk senyawa anorganik, asam amino, bahkan molekul organik. ESI mempunyai kelebihan antara lain selektivitas tinggi sehingga dalam pengukuran tidak perlu melakukan pemisahan terlebih dahulu dan mampu mengukur ion dalam konsentrasi yang cukup rendah. Metode ESI menjadi alternatif pengganti metode analisis yang telah ada karena efisiensi dan kesederhanaan dalam pengukurannya, akan tetapi kelemahan metode ESI ini kestabilannya rendah. (3) Elektroda selektif ion berdasarkan jenis ion sensitif membran yang digunakan dalam konstruksinya digolongkan menjadi 3, yaitu : elektroda membran padat (solid-state) membran cair (liquid) dan membran gelas. Elektroda ion selektip kadmium termasuk dalam elektroda membran cair (liquid) ion-exchange berisi plastik inert porous substrat yang dijenuhkan dengan air tidak bercampur (immisible) dengan pelarut organik yang mengandung garam anorganik dari ion yang diukur(4).

ISSN 1410 – 8178

A. Purwanto, dkk


DASAR TEORI Respon dari suatu elektroda selektif ion adalah potensial, sistem ini adalah sebagai fungsi dari aktivitas ion atau konsentrasi dalam larutan. Bila aktivitas atau konsentrasi naik maka potensial elektroda menjadi lebih positip bila elektrodanya adalah sensor kation, menjadi lebih negatif jika elektroda sensor untuk anion. Bila potensial elektroda dari suatu elektroda diukur terhadap elektroda pembanding, diperoleh harga potensial sebanding dengan logaritma aktivitas/konsentrasi ion. Potensial elektroda ditentukan dengan persamaan Nernst sebagai berikut : E = E a + 2,303

RT log a nF

dengan E adalah total potensial dari sistem yang diukur, Ea adalah bagian dari total potensial terhadap elektroda pembanding dalam larutan, R adalah konstante gas umum (8,314 J.K-1.mol-1), T adalah derajat Kelvin, n muatan ion, F adalah bilangan Faraday (96,485 C.mol-1) dan a adalah aktivitas ion dalam larutan cuplikan.(5) Untuk sepuluh kali perubahan dalam aktivitas ion, potensial elektroda (pada 25 0C) berubah dengan 59,2 mV jika ion yang diukur adalah monovalen dan 29,6 mV jika yang diukur adalah divalen. Akan tetapi dalam prakteknya sering diperoleh slope elektroda yang lebih kecil atau kurang dari teori dan hal ini menyebabkan kesalahan pengukuran jika kompensasi tidak dipenuhi.(5,6) TATAKERJA Bahan 1. Larutan standar Cd dari Cd(NO3)2.4.H2O , 2. larutan ISA (Ionic Strength Adjustor) 3. KNO3 0,1 M, 4. ZrO2, 5. ZrOCl26.H2O, 6. HNO3, 7. HF, 8. HCl, 9. H2SO4, 10. NaF, 11. hidoksilamin hidroklorida, tri-n-oktilamin (TNOA), 12. kerosen, semua bahan buatan Merck berkualitas p.a., akuabides.

A. Purwanto, dkk.

Peralatan : Alat uji yang digunakan adalah Potensiometer 654 pH buatan Metrohm dilengkapi dengan elektroda selektif ion kadmium, elektroda pembanding Hg/Hg2Cl2 double junction, motor pengaduk magnet. Alat– alat pendukung adalah neraca analitik Sartorius, bomb digester, oven, kompor listrik, mikro pipet, labu takar, beker polietilen, corong pisah, stop watch, serta alat – alat laboratorium lainnya. Cara Kerja Pembuatan larutan a. Larutan pengatur kuat ion (ionic strength adjustor, ISA) KNO3 2,5 M Ditimbang KNO3 25,256 gram, dilarutkan dalam akuabides hingga volume 100 mL b. Larutan Cd(NO3)2 0,01 M Ditimbang 0,3085 gram kristal Cd(NO3)2.4.H2O dilarutkan dalam akuabides hingga volume 100 mL c. Larutan standar Cd 1000 ppm Ditimbang 0,27719 gram kristal Cd(NO3)2.4.H2O dilarutkan hingga volume 100 mL dengan akuabides dalam suasana keasaman HNO3 0,1 N. Pengkondisian elektroda Sebelum sel elektrokimia digunakan untuk pengujian ion kadmium perlu dilakukan pengkondisian dengan cara elektroda dicelupkan sambil diaduk ke dalam larutan larutan Cd(NO3)2 0,01 M, selama 1-2 jam, lama perendaman tergantung elektroda itu baru pertama digunakan atau periode lama tidak digunakan. Kemudian sel dicuci dengan akuabides berulangkali, akuabides diukur potensialnya demikian pula untuk larutan blanko. Untuk pengukuran berikutnya diusahakan agar potensial larutan blanko mirip dengan potensial blanko pada pengukuran-pengukuran sebelumnya. Kinerja elektroda dipelajari berdasarkan harga potensial elektroda selektif ion, relatif terhadap elektroda pembanding Hg/Hg2Cl2. Kinerja tersebut adalah penentuan nilai sensitivitas, linieritas kurva, waktu tanggap elektroda. Menentukan waktu tanggap (respon time) Waktu tanggap ion kadmium terhadap elektrode selektif ion ditentukan dengan cara mengukur potensial larutan standar Cd+2 pada berbagai variasi konsentrasi. Masing-masing diukur potensialnya untuk selang waktu tertentu 1 hingga 10 menit dan ditentukan waktu pada saat potensialnya telah konstan.

ISSN 1410 – 8178

Buku II hal 251


Menentukan Faktor Nernst. Faktor Nernst adalah slope atau kemiringan dari kurva standar merupakan persyaratan yang harus dipenuhi. Harga faktor Nernst dengan persyaratan dalam rentang 26 ± 3 mV. Sebelum digunakan perlu dilakukan verifikasi apakah slope memenuhi persyaratan, apabila tidak memenuhi perlu dievaluasi apakah sensor elektrodanya kurang peka, kotor atau sistem larutan yang diukur. Kalibrasi elektrode selektif ion Cd+2 Dibuat satu deret larutan standar kadmium dalam larutan ISA KNO3 0,1 M, dengan variasi konsentrasi adalah : 0,02 s/d 5,0 ppm. Larutan dituangkan ke dalam beker plastik (polipropylen) 50 mL, diaduk dengan motor pengaduk magnit dan dilakukan pengamatan potensial masing–masing larutan untuk selang waktu 1 hingga 10 menit. Dibuat kurva kalibrasi antara potensial (mV) terhadap logaritma konsentrasi ion Cd+2 (ppm) dan harga slope dari persamaan garis kurva kalibrasi merupakan faktor Nernst. Harga faktor Nernst memenuhi persyaratan bila dalam kisaran 26 ± 3 mV atau 27 + 2 mV perdekade.(5,6,7) Dipelajari pula untuk konsentrasi rendah Cd (low level) dengan kisaran konsentasi 0,02 hingga 0,6 ppm dalam ISA KNO3 0,01 M. Penentuan batas deteksi Dilakukan dengan cara menentukan standar deviasi konsentrasi analit dari minimal 7 buah larutan blanko yang dihitung dari kurva kalibrasi standar. Harga limit of detection (L.o.d) dihitung dari harga rerata konsentrasi analit ditambah 3 kali simpangan baku blanko. Uji presisi Presisi diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relatif (koefisien variasi). Presisi dapat dinyatakan sebagai repeatability (keterulangan). Presisi ditentukan dengan menghitung simpangan baku (Sd) dari tujuh pengujian larutan, dan koefisien variasi (CV) dihitung sebagai berikut : %CV = S d x 100 X

Uji selektivitas Selektivitas atau spesifisitas suatu metode secara umum adalah kemampuannya yang hanya mengukur zat tertentu saja secara cermat dan seksama dengan adanya komponen lain yang mungkin ada dalam matriks sampel. Selektivitas seringkali dapat dinyatakan sebagai derajat penyimpangan (degree of bias) metode yang dilakukan terhadap sampel yang mengandung Buku II hal 252

bahan matriks yang ditambahkan., dan dibandingkan terhadap hasil analisis yang tidak mengandung matriks yang ditambahkan. Dalam penelitian ini dipelajari pengaruh zikonium terhadap ESI kadmium, dan cara minimalisasi gangguan dari Zirconium. Pelarutan dan ekstraksi Zikonium oksida sukar larut dalam asamasam pekat sehingga serbuk ZrO2 dilarutkan menggunakan bomb digester dalam tabung teflon. Cuplikan ZrO2 ditimbang tepat antara 0,400 – 0,500 g dimasukkan ke dalam tabung teflon, kemudian ditambah asam-asam pekat : 1 mL HF, 3 mL HCl dan 1 mL HNO3. Tabung teflon dimasukkan ke dalam tabung stainless-steel bertutup ulir, kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 150 oC, selama 4-5 jam. Larutan dipindah secara kuantitatif ke dalam beker teflon kemudian dipanaskan, diuapkan beberapa kali untuk menurunkan kadar keasaman. Larutan dipidah kuantitatif ke dalam labu takar 10 mL, ditambah akuades hingga tanda tera. Larutan ZrO2 dipipet 5 mL, dimasukkan ke dalam labu takar 20 mL, ditambah H2SO4 pekat 0,5 mL, kemudian ditambah akuades hingga tanda tera. Larutan yang terjadi dengan konsentrasi Zr + 10 g/L dalam media asam sulfat 0,5 M. Larutan tersebut dimasukkan ke dalam erlenmeyer, ditambah 20 mL larutan 30% Tri-n-oktilamin dalam kerosen kemudian diekstraksi selama 15 menit. Larutan dipisahkan antara fase organik dan fase air menggunakan corong pisah. Fase air diuapkan beberapa kali untuk menurunkan keasaman, kemudian fase air dianalisis kadar Cd-nya. Penentuan konsentrasi Cd dengan cara standar adisi Dipipet 100 ∆L larutan cuplikan dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL, ditambah 2 mL KNO3 2,5 M, ditambah 1 mL larutan NaF, larutan diencerkan dengan akuabides hingga batas sehingga larutan ISA konsentrasi 0,1 M. Larutan diukur potensialnya pada waktu tanggap 5 menit. Selanjutnya ke dalam larutan contoh tersebut di adisi dengan larutan standar ion kadmium 100 ppm, volume tertentu (∆L) sehingga konsentrasi kadmium yang ditambahkan (∆C) : 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 dan 1,0 ppm, setiap penambahan standar diukur potensialnya, konsentrasi ion Cd+2 dalam contoh uji (Cs) dihitung dengan persamaan :  Cs = ∆C   10

1 ∆E / S

 − 1 

Dengan Cs adalah konsentrasi spesies yang diukur, ∆C adalah perubahan konsentrasi

ISSN 1410 – 8178

A. Purwanto, dkk


disebabkan kenaikan atau penurunan konsentrasi elektroda, ∆E adalah perubahan potensial oleh karena perubahan konsentrasi. HASIL DAN PEMBAHASAN Kinerja elektroda dipelajari berdasarkan harga potensial elektroda selektif ion (ESI), relatif terhadap elektroda pembanding Hg/Hg2Cl2. Kinerja tersebut adalah penentuan nilai sensitivitas, linieritas kurva, waktu tanggap kisaran konsentrasi yang memenuhi pers. Nernst. Kurva standar Cd+2 dibuat dengan kisaran konsentrasi 0,1-5,0 ppm dalam larutan ISA KNO3, 0,1 M pH 3-6. sedangkan waktu tanggap adalah 5 menit. Linearitas adalah kemampuan metode analisis memberikan respon proporsional

ion analit, S adalah faktor Nernst atau slope terhadap konsentrasi analit. Diperoleh hubungan linier antara Log [Cd+2] terhadap potensial, pada kisaran konsentrasi 0,02-5,0 ppm dengan koef, korelasi (r) = 0,999. Rentang metode adalah pernyataan batas terendah dan tertinggi analit yang sudah ditunjukkan dapat ditetapkan dengan kecermatan, keseksamaan, dan linearitas yang dapat diterima. Contoh data pengamatan potensial (mV) terhadap konsentrasi ion Cd+2 yang diamati dari menit pertama hingga 10 menit ditunjukkan pada Tabel 1. Pada trayek pengukuran konsentrasi 0,02 - 5,0 ppm, dari 8 kali pengulangan diperoleh faktor Nernst 26,040 + 1,291 mV/dekade, harga ini masuk dalam kisaran yang dipersyaratkan dalam acuan yaitu 26 + 3 mV/decade.

Tabel 1. Potensial (mV) yang diamati dari menit ke 1 hingga 5 menit untuk konsentrasi ion kadmium : 0,02 – 5,0 ppm dalam KNO3 0,1 M [ Cd+2 ] (ppm=g/mL)

Log [Cd+2]

Potensial Elektroda (mV) diamati menit ke 2 3 4

1

Blank

5

-302,5

-302,4

-301,9

-302,0

-302,0

0,02

-1,699

-288,6

-288,4

-288,3

-288,3

-288,3

0,04

-1,398

-281,7

-281,7

-281,6

-281,6

-281,6

0,06

-1,222

-277,2

-277,2

-277,1

-277,1

-277,1

0,08

-1,097

-273,7

-273,7

-273,6

-273,6

-273,6

0,10

-1,000

-271,0

-271,0

-270,9

-270,9

-270,9

0,20

-0,699

-262,6

-262,5

-262,5

-262,5

-262,5

0,30

-0,523

-257,2

-257,2

-257,2

-257,2

-257,2

0,40

-0,398

-253,5

-253,4

-253,4

-253,4

-253,4

0,50

-0,301

-250,5

-250,4

-250,4

-250,4

-250,4

1,00

0,000

-241,7

-241,7

-241,8

-241,8

-241,8

2,00

0,301

-233,1

-233,1

-233,2

-233,2

-233,2

3,00

0,477

-228,3

-228,3

-228,3

-228,3

-228,3

4,00

0,602

-224,9

-224,9

-225,0

-225,0

-225,0

5,00

0,699

-222,4

-222,4

-222,4

-222,4

-222,4

28,357

28,324

28,228

28,228

28,228

Intercept ( A )

-242,057

-242,036

-242,072

-242,072

-242,072

Koef. Korelasi ( r )

0,99956

0,99951

0,99952

0,99952

0,99952

F. Nernst, Slope ( B )

Pers. Regresi pada menit ke 5 :

A. Purwanto, dkk.

Y = 28,228 X - 242,072

ISSN 1410 – 8178

r =0,9995

Buku II hal 253


Kurva standar hubungan antara log [Cd+2] terhadap potensial (mV) ditunjukkan pada gambar 1.

-200,0

Potensial (mV)

-220,0 -240,0 -260,0 y = 28,228x - 242,07 R2 = 0,999

-280,0 -300,0 -2,00

-1,50

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

Log [ Cd+2 ], ppm

Gambar 1. Kurva standar konsentrasi Cd+2 0,02 – 5,0 ppm lawan potensial (mV) ditunjukkan pada Tabel 2. Dari percobaan diperoleh bahwa pada konsentrasi rendah sensitivitas dan linieritas masih memenuhi persyaratan.

Dipelajari pula kinerja elektrode selektif ion kadmium untuk konsentrasi rendah (low level) dengan kisaran konsentasi 0,02 hingga 0,6 ppm dalam ISA KNO3 0,01 M, data percobaan

Tabel 2. Potensial (mV) yang diamati dari menit ke 1 hingga 5 menit untuk tingkat konsentrasi rendah (low level) ion kadmium : 0,02 – 0,6 ppm dalam KNO3 0,01 M [ Cd +2 ]

Log [Cd]

Pembacaan Potensial (mV) Menit Ke

(ppm)

1

2

3

4

5

Blank

-314,0

-316,4

-318,2

-319,5

-320,3

0,02

-1,699

-311,0

-310,8

-310,9

-310,9

-310,9

0,04

-1,398

-303,8

-303,7

-303,7

-303,6

-303,6

0,06

-1,222

-299,4

-299,4

-299,3

-299,2

-299,2

0,20

-0,699

-290,0

-289,8

-289,7

-289,6

0,40

-0,398

-277,5

-277,2

-277,0

-276,9

-277,0

0,60

-0,222

-271,3

-271,2

-271,1

-271,1

-271,0

Slope( B ) =

26,037

26,086

26,231

26,233

26,943

Intercept ( A ) =

-267,703

-267,507

-267,304

-267,235

-265,728

Korelasi ( r ) =

0,99042

0,99061

0,99084

0,99108

0,99937

Pers. Regresi : 1 Mnt 4 Mnt 5 Mnt

Buku II hal 254

Y = 26,037 X - 267,703 Y = 26,233 X - 267,235 Y = 26,943 X- 265,728

r = 0,9904 r = 0,9911 r = 0,9994

ISSN 1410 – 8178

A. Purwanto, dkk


Potensial (mV)

-260,0 -270,0 -280,0 -290,0 -300,0

y = 26,943x - 265,73 2 R = 0,9987

-310,0 -320,0 -1,8

-1,6

-1,4

-1,2

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

+2

Log [ Cd ], ppm

Gambar 2. Kurva standar untuk konsentrasi Cd+2 0,02–0,6 ppm lawan potensial (mV) Uji presisi Presisi adalah ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara hasil uji individual, diukur melalui penyebaran hasil individual dari rata-rata jika prosedur diterapkan secara berulang

dari campuran yang homogen. Presisi diukur sebagai simpangan baku atau simpangan baku relatif (koefisien variasi). Presisi dapat dinyatakan sebagai repeatability (keterulangan).

Tabel 3. Analisis larutan Cd 0,5 ppm dalam ISA KNO3 0,1 M No

E 5'(mV)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

-272,4 -272,5 -272,9 -273,4 -272,9 -272,6 -273,7 -272,7 -273,9 = 0,528

Xrerata

Log C* Reg

Xi (ppm)

-0,255 -0,259 -0,275 -0,295 -0,275 -0,263 -0,307 -0,267 -0,315 Sd = 0,026 % CV =

0,557 0,552 0,532 0,508 0,532 0,547 0,494 0,542 0,485 4,89

*) dihitung dengan pers : Y = 25,105 X - 265,997 Dari analisis 9 buah larutan Cd 0,5 ppm diperoleh konsentrasi rata-rata 0,528 ppm, standar deviasi 0,026 ppm, sehingga koefisien variasi (CV) 4,9 %. Penentuan batas deteksi Metode analisis yang spesifik untuk penentuan kuantitatif suatu unsur pengotor di dalam suatu matrik dalam cuplikan kimia sering dihadapkan pada masalah limit deteksi. Limit deteksi dinyatakan dengan satuan konsentrasi atau kadar suatu zat yang menerangkan konsentrasi atau jumlah terendah dari suatu zat yang dapat

A. Purwanto, dkk.

ditentukan dan secara statistik memiliki harga yang berbeda dengan blanko analitiknya. Salah satu keuntungan cara analisa dengan instrumen adalah karena dengan cara ini mampu mendeteksi dan menemukan kuantitas analit yang jauh lebih sedikit dari pada yang dilakukan dengan analisis konvensional. Perhitungan batas deteksi yang ditentukan dari simpangan baku konsentrasi analit minimal 7 buah larutan blanko dari persamaan regresi kurva standar ditunjukkan Tabel 4. Persamaan regresi : Y = 28,228 X - 242,07 r = 0,9995

ISSN 1410 – 8178

Buku II hal 255


Tabel 4. Batas deteksi dihitung dari Sd konsentrasi analit larutan blanko Larutan Blanko

E, 5' (mV)

log [Cd+2] (regresi)

1 2 3 4 5 6 7 8

-323,4 -324,6 -324,3 -322,0 -323,6 -321,6 -323,6 -326,7

-2,145 -2,188 -2,178 -2,095 -2,152 -2,081 -2,152 -2,264

[ Cd+2 ] (ppm)

Xi (ppm)

0,0072 0,0065 0,0066 0,0080 0,0070 0,0083 0,0070 0,0055 X rerata = Sd =

0,0072 0,0065 0,0066 0,0080 0,0070 0,0083 0,0070 0,0055 0,0070 0,00089

Batas deteksi (L.o.d) = Xr +3 Sd = 0,011 ppm Penentuan konsentrasi ion Cd+2 dengan cara adisi standar Larutan contoh di adisi dengan larutan standar Cd+2 100 ppm, sejumlah volume tertentu (µL) sehingga konsentrasi ion Cd+2 yang ditambahkan (∆C) : 0,2 0,4 0,6 0,8 dan 1,0 ppm,

setiap penambahan standar diukur potensialnya, konsentrasi Cd+2 dalam contoh uji (Cs) dihitung  1 dengan persamaan : C = ∆C   10 

s

∆E / S

− 1

data percobaan dan perhitungan ditunjukkan pada Tabel 3.

Tabel 3. Kadar ion Cd dalam cuplikan ZrO2, ditentukan dengan cara adisi standar.

Cd 100 ppm (µL)

∆C (ppm)

E (mV)

∆E (mV)

10∆E/S-1

Cs (ppm)

Cs x P (µg/mL)

Cs (mg/g)

100

0,0 0,2

-255,5 -242,5

13,0

1,8673

0,107

53,553

1,339

200

0,4

-236,5

19,0

3,6624

0,109

54,608

1,365

300

0,6

-233,0

22,5

5,1913

0,116

57,789

1,445

400

0,8

-229,5

26,0

7,2214

0,111

55,391

1,385

500

1,0

-227,1

28,4

8,9862

0,111

55,641

1,391

Csrerata = 1,385

Sd = 0,039

% CV = 2,826

Uji validitas metode dengan menentukan presisi berdasarkan perhitungan koefisien variansi terhadap larutan Cd konsentrasi 0,5 ppm dengan 9 kali pengulangan, diperoleh harga koefisien variansi 4,9 % sedangkan menurut acuan < 2%. KESIMPULAN Dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa unjuk kerja elektroda selektif ion Cd+2 linier pada kisaran konsentrasi 0,2 - 5,0 ppm, dengan waktu tanggap 5 menit, diperoleh harga faktor Nernst 26,040 + 1,291 mV/dekade. Presisi yang ditentukan dari koefisien variasi terhadap larutan ion Cd+2 konsentrasi 0,5 ppm 9 kali pengulangan, diperoleh koefisien variasi 4,9 Buku II hal 256

%. Batas deteksi metode ESI kadmium yang ditentukan dari pengukuran larutan blanko diperoleh 0,01 ppm. Pengaruh Zr terhadap analisis 0,5 ppm Cd+2 pada variasi perbandingan konsentrasi Zr terhadap Cd 1:1 hingga 1:40, diperoleh bahwa adanya Zr menyebabkan sensitivitasnya menurun. Untuk memisahkan kadmium dari zirkonium dilakukan ekstraksi menggunakan pelarut 30 % Trin- oktilamin -70 % kerosen dalam media H2SO4 0,5 M. Hasil uji kadar ion Cd+2 dalam contoh uji ZrO2 diperoleh konsentrasi rata-rata 1,385 + 0,039 mg/g.

ISSN 1410 – 8178

A. Purwanto, dkk


DAFTAR PUSTAKA 1.

ANONIM, Persyaratan Umum Kompetensi Laboratorium Pengujian dan Laboratorium Kalibrasi SNI 19- 17025-2005, Badan Standardisasi Nasional. 2. BURD, R.M., The Determination of Cadmium as an Impurity in Zirconium and Zircaloy, Westinghouse Electric Corp. Bettis Plant, Pitsburgh, 1958 3. JING, LU SHANG and BARNES, RAMON M., Determination of Cadmium in Pure Zirconium by Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy, Applied Spectroscopy, Vol.38, (1984) 4. ANONIM., Ion Selective Electrodes (ISE)., Metrohm Ion Analysis, CH-9100 Herisau (Switzerland) 5. RUNDLE CHRIS C., Operating Instructions for ELIT Ion-Selective Electrodes, http://www.nico2000.net, Last update: 24 April 2009 6. ANONIM., Technical Specifications for the Cadmium Ion-Selective Electrode (ELIT 8241)., http://www.nico2000.net 7. ANONIM., Cadmium Ion Electrodes, Instruction Manual, ISE-8730 and ISE-8732. 8. ANONIM., Ion Selective Electrode, http://en.wikipedia.org/wiki/Ion_selective_el ectro, last modified on 23 November 2008 9. ANIL K. MUKHERJI, Analytical Chemistry of Zirconium and Hafnium, Pergamon Pess, 1968. 10. MAREK TROJANOWICZ, PETER W. ALEXANDER, and D. BRYNN HIBBERT., Flow-Injection Potentiometric Determination of Free Cadmium Ions With a Cadmium Ion-Selective Electrode, Analytica Chimica Acta, Volume 370, Issues 2-3, 7 September 1998

A. Purwanto, dkk.

TANYA JAWAB Aris Munandar  Terkait karakterisasi electrode selektif ion cadmium, persyaratan apa yang perlu diperhatikan agar dapat digunakan untuk analisis? Purwanto A.  Karakteristik ESI Kadmium yang ditentukan adalah Nernst, waktu tanggap respon electrode, daerah linieritas besaran konsentrasi, yang perlu diperhatikan adalah factor Nernst, merupakan persyaratan yang harus dipenuhi yaitu dengan harga Faktor Nernst 26±3 mV/decade pada suhu 25°C. Pada saat pengujian suhu ruang di jaga sekitar 25°C±1°C Sutari  Metode ini digunakan untuk analisis Cd dalam zirkonium bagaimana pengaruh unsur mayor zirkonium apakah mengganggu dalam analisis? Purwanto A.  Metode analisis Cd menggunakan electrode selektif ion ini dalam keadaan murni, tanpa adanya unsur pengganggu sangat peka, mampu mendeteksi <1,0 ppm, Akan tetapi dengan adanya zirkonium mengganggu dengan menurunkan sensitivitas. Adanya zirkonium 40 kalinya telah mengganggu. Kadmium dipisahkan dari zirkonium dengan ekstrasi pelarut.

ISSN 1410 – 8178

Buku II hal 257

KARAKTERISASI ELEKTRODA SELEKTIF ION KADMIUM UNTUK PENGUJIAN Cd DALAM ZIRKONIUM

Recommend Documents