PEMISAHAN RADIOKIMIA UNSUR-UNSUR DAN ANTIMON *)
D. HARJOTO Laboratorium
1.
Oleh: dan A. AMIRUDDIN
radiokimia Pusat
RAKSA, ARSEN
ReaklOr
Institut dan Atom
Teknologi
Bandung
Bandung
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 merusak 1). Pada cora tak merusak zat yang hcndak dianalisa disinari dalam reaktor dengan netron don zat_zat yang telah radioaktip kemudian dicacah dengan menggunakan pencacah gama. tidak selalu ado alat_alat
Cara ini tentunya dapat dilakukan. khusus, seperti
gama zat yon;) diselidiki spektrum masing_masing
san;)at menguntungkan don mempercepat analisa, tetapi Kesulitan pada cora ini umumnya berkisar pada perlunya pencacah sintilasi bersalur gonda, atau karena spektrum
saling mengganggu sehingga unsur. Dalam hal seperti ini,
tidak dapat diuraikan kedalam biasanya ditempuh cora analisa
merusak, jakni dengan jolon mengadakan pemisahan_pemisahan kimia pada zat yang telah disinari, sebelumnya diadakan pencacahan. data nuklir untuk ketiga unsur tersebut, yang mungkin di_ Dari pustaka 2) diperoleh gunakan sebaJai berikut : unsur j.j. nuklida yang
Hg 197 m
65
) 76 reaksi (n, waktu 75 i\) paruhon As Sb Hg 121 196 (n, (n, (n, 24 i\) ,~)i\ As Sb122 Hg 197 26,4 2,8 h.
terjadi
*) Penelitian in; dilakukan atas kerjasama Pusat Reaktor Atom Bandung dan laboratorium Institut Teknologi Bandung, dan dibiayai oleh Departemen Urusan Research Nasional. 10
Radiokimia
Isotop_isotop yang lain pada umumnya atau penampang lintangnya sangat kedl atau radionuklida yang terbentuk mempunyai waktu paruhan yang sangat pendek. Dari spektrum gama radionuklida 31 yang terjadi ternyata bahwa enersi sinar_sinar gama ke_ tiga radionuklida tersebut saling berdekatan dan susah untuk diuraikan, sedangkan enersi sinar gama radiomerkuri scngat rendah sehingga susah dipisahkan dari sinar_X arsen 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 diperoleh sampai 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 kemudian dimurnikan lagi secara penyubliman). HCI, HN03 dan NaOH (E. Merck kemurnian pereaksi 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_ det-1 sinari selama kurang lebih 2 jam pada fluks netron sebesar 1,8 x 1012n.cm-2• didafam reaktor TRIGA MARK. Unsur_unsur yang telah disinari selanjutnya ditandai dengan *. dalam 5 ml NaOH 1 N, netralkan kemudian dengan HCI. Sb203 Larutan As203 dilarutkan dalam HCI 6N dan HgCI2 dilarutkan dalam air. Kemudian siapkall kGlom penukar ion Dowex 1 x 8, dan beri kondisi 8_9 N. (Cara menyiapkan sama dengan yang diuraikan dalam "Analisa pengaktipan netron untuk Se dan Te 51. Buat campuran As*CI3, Hg*CI2 dan Sb*CI3 dalam HCI 9N. Hal ini dilakukan dengan jalan mencampur masing_masing 100 A dari larutan yang telah disiapkan, dan kemudian mencampurkannya kedalam larutan HCI 9N. Larutan campuran yang telah di_ buat kemudian dialirkan kedalam penukar anion yang telah disiapkan, dengan menjaga agar permukaan resin tidak pernah kering, dan aliran secara tetap. Setelah semua larutan campuran habis dialirkan, maka kedalam kolom dialirkan lagi 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 keluar ditampung dalam fraksi-fraksi yang volumenya k.l. 2 ml, dan cacah keaktipannya pada 0,56 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. 1 N tidak dapat mengeluarKarena pada percobaan ternyata bahwa pengaliran NaN03 kan anti mon, maka di cob a prosedur Iai n. Ulangi kembali pembuatan campuran As*CI3, Hg*CI2 don Sb*CI3 tetapi kali ini dalam 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 pemisahan secara ekstraksi pelarut sebagai diuraikan dibawah ini. 3.2b
Pemisahan dengan Ekstraksi Pelarut Berhubung 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 juga ditemukannya bahwa beberapa zat pengompleks tertentu dapat menarik kembali zat_zat yang telah larut didalam 2,6 dimetil-4 heptanon kedalam air. Berdasarkan hasil yang diperol 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 pula bahwa 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 TRIGA HgO dan Sb203 dilarutkan dalam 5 ml HBr pada fluks netron 1.8 x 1012n.cm-2det-1• 3N. AS203 dilarutkan dalam NaOH 1 N dan kemudian dinetralkan dengan HBr pekat. Buat larutan-Iarutan 1 N, 2N, 3N, 4N dan 5N HBr dengan jalan mengencerkan HBr pekat (6N). Kocok hekson dan HBr yang telah diencerkan yang masing-masing vol umenya sama. Ambil 0,1 ml larutan bromida dari masing-masing logam. Tiap 0,1 ml larutan ini dicampurkan kedalam 10 ml larutan_larutan HBr 1 N, 2N dstnya, dalam corong pisah. Masukkan dalam masing_masing corong 10 ml hekson yang telah dijenuhkan dengan HBr yang bersesuaian kemudian kocok 0-2 menit). Diamkan sebentar, dan pisahkan lapisan pelarut yang terbentuk. Dari tiap lapisan diambil 0,1 ml untuk dicacah. Selanjutnya 2 ml dari tiap lapisan yang mengandung hekson dikocok kembali dengan 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 Ion Dari percobaan ternyata bahwa As dapat dielusi secara kwantitatip. Habisnya keaktipan dalam el uen yang kel uar dari kolom menunjukkan bahwa arsen dapat dipisah_ kan secara kwantitatip dari raksa dan antimon. Elusi dengan NaN03 tidak berhasil mengeluarkan Hg dan Sb. Hal ini terlihat dari tidak adanya keaktipan yang terelusi ini. dengan NaN03 HN03 4N ini ternyata bahwa Sb dan Hg bersama_sama keluar Pada pengaliran sehingga tidak mungkin menghindari kontaminasi satu sama lain. 4.2
Pemisahan dengan Ekstraksi Pelarut Daya ekstraksi hekson dalam berbagai dibawah ini (Gambar 1 )
12
konsentrasi
HBr dapat
dilihat
pada gambar
:::; Vi
0lV> '"
'"«
40
"'F!g
'"
20 100 r
80 60
3
o
5
4
N HBr Gambar
1.
PENGARUH
KONSENTRASI
HBr PADA
DAYA
EKSTRAKSI
HEKSON
Antimon yang telah masuk kedalam hekson dapat ditarik kembali secara kwantitatip oleh 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 DAN 5% EDTA DALAM AIR
5819 6210Keaktipan 18 c • c.t.m. tdengan •mhekson • dalam 54c.t.m. Fraksi hekson yang telah 5504 Keaktipan dalam fraksi air 5% EDTA fraksi
Tabellb
Fraksi hekson yang telah dikocok dengan HBr IN
2N 3N
4N 5N
DISTRIBUSI ANTIMON DALAM HEKSON DAN 5% ASAM TARTRAT Keaktipan dalam fraksi air 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 fraksi hekson 81 88 44 54 84
c.t.m. c.t.m. c.t.m. c.t.m. c.t.m.
Berlainan dengan antimon, maka raksa dapat ditarik kembali sebagian oleh larutan 5% EDTA dalam air, sedangkan larutan asam tartrat sama sekal i tak dapat menarik raksa dari hekson. (lihat Tabel Za dan 'Zb)
13
Tabe12a
DISTRIBUSI RAKSA DALAM HEKSON LARUTAN 5% EDTA DALAM AIR
Fraksi heksan yang telah dikocok dengan HBr
Keaktipan
1N
Keaktipan dalam fraksi hekson
dalam fraksi 5% EDTA
432 c. t. m • 1329 c.t.m. 1528 c. t. m .
877 c.t.m. 1267 c.t.m. 804 c.t.m.
2N 3N Tabe12b
DAN
DISTRIBUSI RAKSA DALAM HEKSON DAN LARUTAN 5% ASAM TARTRAT
Fraksi hekson yang telah dikocok dengan HBr
Keaktipan dalam fraksi hekson
Keaktipan dalam fraksi 5% asam tartrat
o c.t.m.
1N
2N 3N
63 72 177 249
4N 5N
7184 c.t.m. 8255 c.t.m. 8112 c.t.m. 8808 c. t.m. 8843 c.t.m.
c.t.m. c.t.m. c. t •m • c.t.m.
Hekson mempunyai kelarutan yang sangat besar pada HBr 6N. Oleh karena itu ekstraksi dengan hekson sukar dilakukan dalam suasana HBr 6N. Hekson yang telah digunakan mengekstraksikan Hg dan Sb pada HBr diatas 3N jika dikocok dengan larutan EDTA akan menghasilkan endapan, yang akan mengganggu pekerjaan 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 resapan Sb (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 iknya tidak teresep, tepi pada pH tinggi sangat kuet teradsorpsi. Selain itu Hg mudah sekali tereduksi sehingga ada kemungkinen Hg 2+ menjadi Hg. Hal ini masih perlu diselidiki Iebih lanjut. Pede pemisahan dengen ekstreksi pelarut ternyate terjedi pemisahan. Arsen masuk kedalam fraksi air, sedangkan reksa dan antimon bersatu delam fraksi hekson. Kedua unsur terakhir depat dipisahkan Iebih lenjut dengan menarik Sb (III) kembal i dengan mengguneken lerutan asem tartrat 5%. Scheme pemisehan Beri suesane
selanjutnya
ieleh sebagai
berikut
:
Hg(II), As (III), Sb(III) HBr 1_2N. Kocok dengen heksan yang telah dipersentuhkan HBr 1_2N. Pisehkan lepisen_lepisan ceiran
Freksi air As (III)
Freksi hekson Hg(II), Kocok dengan
leruten
Fraksi air Sb(III)~Hekson 14
dengen
Sb(lIl)
esem tertret
5%
Hg(II)
DAFTAR 1. 2.
PUSTAKA
LEDDICOTTE, G. W. dan REYNOLDS, S. A. Neutron 56.7. 106 (1958). KOCH, R.C., Activation Analysis Handbook, Academic (1960) .
3.
HEATH,
4.
KRAUSS,
5.
HARJOTO,
R.L., Scintillation Petroleum Co., K.A. dan Materials D.
dan
Spectrometry Atomic Energy
NELSON, (1958).
F.,
AMIRUDDIN,
dan
6.
Telurium dalam BUCHANAN, R.F. don FARIS by Anion Exchonge,
7.
KURODA
R. dalam Chemistry, 110.
8.
ROESMER,
J. dan USAEC.
Spec.
Tech.
A.,
Analisa
Press
New
Ray Spectrum IDO 16408.
Publ.
No.195,
Pengaktipan
Analysis, York
ORNL
and
Catalogue, Am.
Netron
Soc. untuk
London Phillips
for Testing Selenium
Cuplikan Belerang, Prasaran dalam simposium J.P., Adsorption of the Elements from Nitric I.A.E.A. Copenhagen Conference, 1960.
MADDOCH, University ARUGEN (1961).
Gamma Division
Activation
R.S. dan MEINKE, W.W., of Michigan Progress Report, P.,
The
Radiochemistry
of
eds., vol.
Mercury,
in;. Acid
Department of 11 (1961) hal. NAS-NS
3026
15
