Aplikosi /sotop don Radiasi, /996
PENENTUAN RASIO ISOTOP 34S/.SJS STANDAR KERJA J-l DENGAN SPEKTROMETER MASSA Evarista Ristin P.I. Zainal Abidin. dan Djiono Pusat Aplitui
lsotop clan R8diui. 8ATAN
AB8TRAK PENENTIJAN RASIO ISOTOP M&MSSTANDAR KERJA J-I DENGAN SPEKfROMETER
MASSA. Teknilc
standar elcstraksi gas SO2 adaIah pcmbabran contoh pcraIc sultida (~S) bcrsama tembaga (II) Oksida (CuP) pada suhu 800-1100"C dalam Icondisi valcum. Kcmudian gas ini dialirlcan kc spektrometer mUla untuk pcnentuan rasio "'SP2S ("'8S). Penelitian ini bcrtujuan untule menptahui nilai M&8standar kOlja ~S J-I (Merck. Art. 12340) dan faIctor koreksi alat spektrometer mUla "Delta S". ~isil standar sclcundcr ~S dari IAEA mcmbcrikan nilai M8ScOTadalab 4,8890:1: 0,187%0 untuk R-2268, clan 20,034:1: 0,238 °/00 untule NZ-2, schingga dipcroleh nilai "'8SeOT J-I adalah 3,6355:1: 0,152 %0 dan faIctor koreksi alat 1,07677.
ADS TRA CT DETERMINATION
OF M&MSRATIO IN J-I AS A WORKING STANDARD USING MASS SPECTROM-
ETER Standard technique for the extraction of SO2 au is combustion of silver sulphide (~S) with cuprous oxide (CuP) at temperature 800-1100"C under VllCUmeondition. This gas is analyzed in mass spectrometer for "'Sp2S ("'&8) analyses. This experiment aims to know the M&8value of ~S- J-I, u a working standard (Merck, Art. 12340), and equipment corrcetion factor of sulphide preparation line, u well u mass spcetrometer "Delta S". The analyses of ~s &om lAEA u secondary standards, namely R-2368 and NZ-2, gave "'&ScOTvalues of 1.1683:1: 0.187°/00 and 20.034 :I:0.238°/00, and equipment factor wu 1.07677.
PENDABULUAN Sulfur terdistribusi secara luas di alam. baik pada litosfer, biosfer, hidrosfer, maupoo atmosfer bumi. Sulfur terikat sebagai senyawa sulfat, sulfida, atau sulfur elemental. Sulfur (Z=16) mempooyai 4 isotop stabil, yaitu us, uS, "'s, dan Mgdengan kelimpahan berturut-turut 9S,02~0,7S~ 4,21 daD, 0,02%. Isotop sulfur dapat digunakan ootuk mengetabui sumber atau asaI-usul batuan, polutan, minyak, air dan lainlain, yaitu berdasarkan niIai perbandingan konsentrasi isotop "'Sterhadap isotop us. Nilai ini dinyatakan dengan Ml)S CO/oo)terbadap standar treolit (FeS) Canon Diablo atau CDT. Untuk tujuan tersebut maka sejak taboo 1992 di laboratorium Hidrologi PAIR-BATAN telah dipasang alat spektrometer massa Delta S beserta alat ekstraksi gas S02 yang disebut Sulphide Preparation Line. Teknik ekstraksi gas 8°2 untuk analisis 34~S adaIah melalui pembakaran contob sulfida bersama senyawa pengoksidasi kupri oksida (CuO) atau kupro oksida (CuP) pada subu 800-Hoo°C dalam kondisi vakum (1). Contob sulfida yang digunakan umumnya bempa perak suI-
fida (A~S), karena senyawa ini merupakanbasil akbir .pada reduksisulfatmenjadigas CO2untukanalisis isotop oksigendalam sulfat. Reaksi yang terjadi adaIah sebagai berikut: A~S + 3CU10->
6 Co + 801 + A~O
Penelitian ini bertujuan ootuk mengetabui nilai 34~ScDT A~S J-I (Merck, Art. 12340) dengan alat spektrometer massa Delta S dan alat pengektraksi gas S02 Sulphide Preparation Line yang ada di laboratorium Hidrologi. J-I digunaIcan sebagai standar kerja lokal (standar tersier) ootuk menentukan 348ScDT confab A~S dari lapangan, sehingga perlu diketahui faktor koreksi alat yang dipakai. Untuk keperluan tersebut, dianalisis juga contob standar sekunder dari IAEA, yakni NZ-2 dan R-2268 yang telah diketabui nilai 34~ScDT-nya. BAHAN DAN METODE Baban daD Alat. Baban yang digunakan ialah standar A~S dari IAEA, yaitu NZ-2 dan R-2268, contob A~S dari Merck (Art. 12340) J-I, contob A~S dari tapangan, kupro oksida (CuP) dan nitrogen cairo Alat yang digunaIcan ialah alat Sulphide Preparation Line dilengkapi lempeng platina, kompresor dan kompoter, spektrometer massa Delta S, alat timbang daD agatate mortar. Metode. Bagan kerja alat Sulphide Preparation Line yang dipakai dalam penelitian ini seperti terlihat pada Gambar-l. Bagian yang penting adalah: tempat pembakaran dan line vakum ootuk pemurnian maupun koleksi gas S01' Urutan kerjanya adalah sebagai berikut: 1. 15.20 mg contob Ag2S (enam confab) yang telah
I~~
Aplikasi Isotop don Radiasi, J 996
2. 3.
4.
5.
6.
dihaluskan bersama dengan 45-60 mg Cup, dimasukkan dalam platina foil, kemudian dipasang pada tempat pembakaran (reaktor). Line divakumkan hingga kira-kira 0 (nol) pascal. 8emua contoh dipanaskan hingga 100°C untuk menghilangkan nap air dan gas-gas kontaminan lain. Gasgas ini akan dibekukan pada pendingin 1 yang berisi nitrogen cair dan suhunya dijaga tetap pada -80°C selama proses. Contoh pertama dipanaskan hingga suhu 1O00°Cselama 8 meRit. Gas 8°2 yang dilepaskan akan dibekukan pada pendingin II yang berisi nitrogen cair pada suhu -135 hingga -140°c. Pendingin ini dilengkapi dengan bubuk tembaga sebagai termokopel, sedangkan gas CO2 yang mungkin ada sebagai kontaminan tidak membeku pada suhu -135°C dan akan dipompa keluar. 8etelah semua gas 8°2 ditampung, pendingin II dipanaskan hingga suhu -80°C selama 1 meRit. Gas 8°2 akan diuapkan kembali dan dibekukan dalam botol 1 (untuk contoh-l) yang tercelup dalam nitrogen cairo Demikian seterusnya untuk contoh-2 hingga 6 (dimulai pengerjaan pada tahap-4). Ke-6 contoh gas 8°2 ini kemudian dianalisis rasio 34Sp2S-nyadalam spektrometer massa Delta 8.
standar R-2268 adalah 3,3 :i:0,17%0, sedangkan menurut SAKAI adalah 3,1 :i:0,2%0. Tabel-2 adalah data nilai 34SSstandar A~S NZ-2 terhadap cur' Nilai ini dihitung dengan memisalkan NZ-2 sebagai contoh daDR-2268 sebagai standar e4SScurR-2268 oleh IAEA = 3,25%0 dan dS-34sm = 3,0457%0), maka diperoleh 34SScurstandar NZ-2 dalam penelitian ini adalah 20,034 :i:0,238%0. Dengan demikian, faktor koreksi alat spektrometer massa hila digunakan NZ-2 sebagai standar adalah 0,6940 (dari 3,25/4,4640). Faktor ini digunakan sebagai konstanta perkalian rumus untuk menghitung 34S8curcontoh J-l, seperti terlihat pada Tabel-3. Dengan menggunakan NZ-2 sebagai standar, maka diperoleh nilai 34S8coTcontoh J-l adalah 3,6355 :i: 0,152 %0. Penelitian serupajuga dilakukan oleh ROBINSON di New Zealand, daD diperoleh nilai 34SScurcontoh J-l adalah 3,64 :i: 0,2%0. Untuk menghitung faktor koreksi alat hila digunakan J-l sebagai standar, yakni untuk menghitung 34SSCDT suatu contoh lapangan, maka perlu dihitung nilai 34SScontoh R-2268 daD NZ-2 dengan J-l sebagai standar e48Ssm J-l - 3,616). Diperoleh faktor koreksi alat dengan standar J-l untuk contoh R-2268 adalah 1,06012 (dari 3,25/3,067), sedangkan untuk contoh NZ-2 adalah 1,09342 (dari 21,7/19,846). Faktor koreksi alat rata-rata dengan J-l sebagai standar adalah 1.07677.
BASIL DAN PEMBAHASAN Dalam penelitian ini digunakan Cup sebagai donor oksigen dan dua standar A~8 dari lAEA (NZ-2 daD R-2268) yang telah diketahui nilai 348S-nya.Mengingat keterbatasan jumlah standar dari IAEA, maka dibuat standar kerja loka! dari Merck (Art. 12340) yang selanjutnya disebut J-1. 8tandar primer (cur) tidak digunakan dalam penelitian ini, karena sukar diperoleh, sehingga untuk menghitung 348Ssuatu contoh Ag28 terhadap cur berlaku turunan rumus sebagai berikut: 1000 + 34SS'sm
-
34SS"cur = {
KE8IMPULAN Nilai S34SCDT standar sekunder Ag2S R-2268 adalah 4,4683 :t 0,187%0, nilai S34Scontoh standar NZ-2 adalah 20,034 :t 0,238%0, daD nilai S34Scurstandar tersier A~S J-l dari Merck (Art.12340) adalah + 3,6355 :!: 0,152%0. Pengukuran contoh sulfida lapangan dapat menggunakan J-l sebagai standar kerja dengan faktor koreksi alat 1,07677. UCAPAN TERIMA KA8m
X (l + 34SSYcur) I} x 103°/00 1000 +
34SSYsm
di mana: 34SS"sm . nilai 34SScontoh x terhadap gas pembanding dalam spektrometer massa. 34SsYsm : nilai 34S8standar y terhadap gas pembanding dalam spektrometer massa. 34SsYcur . nilai 34S8standar y yang telah ditetapkan IAEA terhadap cur. Berdasarkan rumus di atas, maka standarR-2268 dan NZ-2 saling menstandarkan untuk mengetahui nitro 34S8 terhadap cur. Faktor koreksi alat diperoleh dari perbandingan nilai 34S8curyang telah ditetapkan oleh IAEA terhadap 34SScurdari basil penelitian. Tabel-l adalah data nilai 34S8standar R-2268 terhadap cur. Nilai ini diperoleh dengan memisalkan R-2268 sebagai contoh daD NZ-2 sebagai standar (34SScur NZ-2 oleh IAEA = 21,7%0, dan 348S 8m = 19,826%0), maka diperoleh 34S8curR-2268 adalah 4,4683 :i:0,187%0. Menurut ROBINSON (3), DS-34cur
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Brian W. Robinson yang telah membimbing daD mengadakan studi banding penelitian ini di Institute Of Geological and Nuclear Science, New Zealand. DAFTAR PUSTAKA 1. FRITZ, P., DRIMMIE,R1., and NOWICKI, WK, Preparation of sulfur diaoxide for mass spectrometeranalyses by combustion of sulfide with copper oxide, Analytical Chemistry 46 1 (1974). 2. HOEFS, 1., Stable Isotope Geochemistry, 2 ed., New York (1980). 3. ROBINSON, B.W., and MINORU, M., Quantitative preparation of sulfur dioxide, for 34Sp2Sanalyses, from sulfide by combustion with cuprous oxide, Analytical Chemistry 47 7 (1975). 4. SUDJANA, Metode 8tatistika, ed. 5, Tarsito, Bandung (1989).
Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1996
'Tabel I. Data nilai 34Sstandar R-2268 terhadap CDT 34S-sm e/oo)
Berat (mg) AS
Cu2S
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 17 16 17 15 14 18
63 61 60 60 61 60 60 62 60 61 60 60 56 58 59 54 45 55
2,957 3,093 3,106 3,193 2,982 2,478 2,833 2,884 3,341 '
2,864 2,747 3,381 3,032 3,056 3,026 3,056 3,176 3,348
34S-CDT e/oo) 4,595 4,731 4,744 4,831 4,620 4,385 4,471 4,522 4,979 4,502 4,385 5,020 4,670 4,694 4,664 4,694 4,814 4,987
Rata-rata nilai 34S-smstandar R-2268 = 3,0457°/00 Rata-rata nilai
34S-CDT standar R-2268
:t 0,187°100
Tabel 2. Data nilai 34Sstandar NZ-2 terhadap CDT Berat (mg) AS 22 20 21 20 15 17 17 18 17 15 15 15
34S-sm e/oo)
34S-CDT e/oo)
19,869 19,550 19,833 19,658 19,486 19,937 19,637 19,063 19,647 20,358 19,843 20,027
20,077 19,758 20,041 19,866 19,694 20,145 19,845 20,271 19,855 20,566 20,051 20,235
Tabel 3. Data nilai 34Scontob J-l terhadap CDT
Berat (mg) AS
Cu2S
20 21 20 20 20 20 20 21 21 20 21 21 20 20 20 20 20 21 18 21 20 19 20 21
61 63 65 64 60 61 63 62 60 60 60 61 60 61 60 61 60 61 60 62 60 60 60 61
34S-sm e/oo)
34S-CDT e/oo)
3,659 3,581 3,902 3,739 3,455 3,488 3,887 3,381 4,184 3,609 3,743 3,500 3,605 3,495 3,229 3,229 4,023 3,432 3,431 3,595 3,553 3,914 3,444 3,706
3,677 3,623 3,638 3,732 3,535 3,558 3,836 3,484 4,042 3,642 3,735 3,566 3,639 3,563 3,378 3,378 3,863 3,519 3,519 3,632 3,603 3,854 3,528 3,709
Rata-rata nilai 34S-smJ-l = 3,616°/00
Cu2S 63 60 64 60 45 50 60 60 60 45 45 45
Rata-ratanilai 34S-smstandar NZ-2 = 19,826%0 Rata-ratanilai 34S-CDTstandarNZ-2 = 20,034 :t 0,238%0
Tabe14. Data 34S-CDTbeberapa contob lapangan
Kode
Kmj-37 BK-l Kmj-39 SG 2,890 Slw-25 NCGS/SBY3 Ktb-2
34S-sm e/oo) 12,769 15,744 1,232 3,381 6,386 3,067 3,548
34S-sm J-l e/oo) 3,595 3,739 3,553 3,386 3,609 3,500 3,495
34S-CDT e/oo) 13,793 16,840 1,415 6,905 3,345 3,972
i §' ~. ~ " ~ IS:s ~ Q Q. Ei .~.
..... 10 10 0\
12
14
pir.1
13
11
6 tekanan
7
8
9 . 0
5
1
4
2
pir.2
reaktor
pend ingin
I
pendingin
II
3.
pir.3 botol
Gambar 1. Bagan pengekstraksi gas 8°2 "Sulphide Preparation Line"
contoh
Aplikasi /sotop dan Radiasi, /996
DISKUSI
MOCH. ROESLAN ADelamenjelasakan, bahwa S02 dihasilakan elari persenyawaan Ag2SdaD CUp. 1. Apakah pembuatan S02 dihasilakan dengan alat khusus atau secara konvensional? 2. Apakah faktor koreksi sudah ditentukan paela alat Sulphide Preparation?
2. Selama ini standar sekunder A~S yang telah ditetapkan oleh IAEA ialah NZ-2 dan R-2268 dengan nilai 634S telah diketahui, tetapi jumIahnya terbatas, sehingga perlu standar kerja. Aela stanelar sekunder A~S lainnya, yaitu NZ-I, tetapi dengan dua standar sekunder di alas telah dapat digunakan untuk menghitung nilai 634SJ-I (standar kerja). WIWIK SOFIARTI
EVARISTA RISTIN 1. Dengan alat khusus, yaitu "Sulphide Preparation Line" yang telah dioperasikan secara komputerize. 2. Faktor koreksi alat yang dimaksud dalam penelitian ini adalah alat spektrometer massa "Delta S" dengan parameter nilai 634S.Sedangkan faktor koreksi (mungkin yang dimaksud adalah faktor recovery) alat "Sulphide Preparation Line" dengan parameter tekanan gas S02 yang dihasilkan, tidak:ditentukan dalam penelitian ini, karena tidak mempengaruhi nilai 634S. LILI A. BARDAN I. Mengapa suhu paela pendingin I dan 2 adalah -80 dan -135°C? 2. Apa alasan Anela memakai standar NZ-2 daD R-2268. Apakah ada standar lain yang elapat digunakan untuk penelitian ADela? EVARISTA RISTIN 1. Paelapendingin I (suhu -80°C) digunakan untuk membekukan uap air daD gas-gas pengotor, sedangkan pendingin II (suhu -135°C) digunakan untuk membekukan gas S02' sehingga gas S02 ak:an termurnikan.
Apakah teknik stanelar ekstraksi gas S02 dapat dipakai untuk analisis di mana gas S02 yang dihasilkan diperoleh dari basil pembakaran, contoh yang bukan sedimen, misalnya karet? EVARISTA RISTIN Paelaprinsipnya bisa, yaitu sebelum contoh diperlakukan dalam "Sulphide Preparation Line" aela preparasi pendahuluan untuk menghasilkan Ag2S. Untuk contoh baman, mineral dan bahan anorganik digunakan pereak:si KIBA (SnCI2-HlOJ Untuk senyawa organik dengan konsentrasi sulfur tinggi digunakan pereaksi Cr(VI)-~PO 4 atau KIBA; seelangkan untuk senyawa organik dengan konsentrasi sulfur renelah digunakan pereak:si~PO2 daD Cr(VI)-Hl04.
