Upload
ngodung
View
224
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan pertumbuhan ekonomi, kemajuan zaman dan peningkatan
kualitas hidup, berbagai cara berinvestasi semakin beragam dan banyak diminati.
Salah satu bentuk investasi yang cukup menjanjikan adalah investasi platinum.
Platinum dipandang lebih baik dari pada emas karena sifat bahan dan aplikasinya,
sebagai contoh dalam kurun waktu yang sama, perhiasan emas akan tampak lebih
memudar dari pada perhiasan platinum. Selain itu, platinum merupakan logam
terlangka yang bisa ditemukan dilapisan bumi. Hal tersebut lah yang membuat
logam mulia ini lebih high-demand dan menjadi jauh lebih mahal dari pada emas.
Platinum merupakan salah satu jenis logam mulia yang mudah ditempa serta
memiliki rupa putih keabuan yang menarik dan juga memiliki harga jual yang
relatif stabil dan juga mahal serta sangat diminati sebagai barang investasi
terutama dalam bentuk perhiasan.
Semakin banyaknya peminat investasi platinum, tentunya akan semakin
banyak logam platinum yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan tersebut.
Maka dimulailah proses eksplorasi yang dilakukan oleh berbagai perusahaan
tambang logam mulia untuk menemukan sumber mineral platinum dengan kadar
yang cukup tinggi dan dianggap ekonomis untuk diambil. Sayangnya sebaran
mineral platinum dengan kadar yang cukup tinggi sangat sedikit sekali di
2
permukaan bumi, sehingga tidak menutup kemungkinan mineral platinum dengan
kadar rendah pun akan dieksploitasi untuk memenuhi kebutuhan tersebut.
Dimulainya eksploitasi platinum berkadar rendah tentunya akan
memerlukan bahan acuan tertentu yang memiliki profil yang mirip dengan bahan
yang akan dianalisis. Harga bahan acuan yang dikenal dengan sebutan CRM
(Certified Reference Material) tentunya tidak murah walaupun dapat dipakai
berulang-ulang. Mendapatkannya pun relatif tidak mudah karena harus
mengimpor dengan waktu yang cukup lama ataupun karena cadangan bahan
acuan yang dimaksud tidak tersedia di pasaran. Hal ini tentunya akan menjadi
tantangan tersendiri yang cukup menarik untuk dikembangkan, yaitu dengan
membuat bahan acuan untuk kadar logam tertentu dalam mineral platinum kadar
rendah yang dapat digunakan di laboratorium sendiri.
Penelitian ini mencoba untuk menyiapkan bahan acuan untuk menganalisis
kadar logam nikel (Ni) yang terdapat dalam mineral platinum berkadar rendah
(kadar Pt di bawah 1 ppm) yang masih mengutamakan analisis presisi.
Pembuatan bahan acuan ditunjukkan untuk dapat digunakan di dalam
laboratorium sendiri terlebih dahulu. Metode yang digunakan ialah in house
dengan cara Spektrometri Serapan Atom (AAS). Baik untuk menentukan kadar
nikel (Ni), keboleh ulangan pengukuran (repeatability) dan penentuan
kehomogenan bahan acuan yang dibuat dalam bentuk serbuk. Dalam penelitian
ini juga akan dipelajari bagaimana efek prakonsentrasi mineral platinum kadar
rendah berdasarkan berat jenis dengan menggunakan cairan bermassa jenis tinggi.
3
Efek prakonsentrasi yang diamati terutama pada kadar silika (SiO2) yang
bermassa jenis rendah dan kadar nikel (Ni) pada senyawa yang bermassa jenis
tinggi seperti pentlandite dan peridotit yang terdapat di dalam mineral platinum
kadar rendah.
Diharapkan dengan dilakukannya penelitian ini dapat membuka jalan
untuk penelitian-penelitian selanjutnya dalam mengembangkan penyiapan bahan
acuan sendiri baik yang dipakai di dalam laboratorium sendiri maupun yang
disertifikasi dengan pengujian diberbagai laboratorium bersertifikat sehingga
dapat diproduksi dan digunakan secara massal.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimanakah komposisi komponen mineral utama dari pasir platinum kadar
rendah?
2. Bagaimanakah kehomogenan bahan acuan dan tingkat kepercayaan analisis
dengan bahan acuan dihasilkan?
3. Apa efek prakonsentrasi berdasarkan berat jenis pada kandungan silika (SiO2)
dan nikel (Ni) dalam mineral platinum kadar rendah?
4
1.3 Tujuan Penelitian
Mengacu pada rumusan masalah yang diajukan, maka tujuan penelitian ini
adalah:
1. Menentukan komposisi mineral utama didalam batuan platinum kadar rendah
yang akan digunakan untuk pembuatan bahan acuan.
2. Menguji kehomogenan bahan acuan serta tingkat kepercayaan analisis.
3. Menentukan efek prakonsentrasi berdasarkan berat jenis pada kandungan
silika (SiO2) dan nikel (Ni) dalam mineral platinum kadar rendah.
1.4 Ruang Lingkup Penelitian
Untuk mencapai tujuan penelitian dan menjaga agar penelitian tidak
terlalu meluas, maka dilakukan pembatasan dalam penelitian ini. Ruang lingkup
dalam penelitian ini adalah:
1. Penentuan komposisi mineral utama dalam pasir platinum kadar rendah
dilakukan dengan menggunakan XRD, sedangkan untuk mengetahui kadar
komponen utama dan komponen kecil secara keseluruhan digunakan XRF
yang jauh lebih sensitif.
2. Kehomogenan serta tingkat kepercayaan analisis menggunakan bahan acuan
diuji meggunakan metode Spektrometri Serapan Atom (AAS) secara in house
dan parameter tersebut menjadi penentu layak pakainya bahan acuan.
3. Karakteristik yang dilakukan terhadap prakonsentrasi berdasarkan berat jenis
komponen yang dilakukan ialah berupa pengamatan morfologi menggunakan
5
SEM-EDX, penentuan kadar nikel (Ni) dilakukan dengan menggunakan
metode Spektrometri Serapa Atom (AAS) dan penentuan kadar silika (SiO2)
dengan metode gravimetri.
1.5 Metode
Dalam penelitian ini, digunakan metode eksperimen. Eksperimen berupa
analisis menggunakan Spektrometri Serapan Atom dan gravimetri. Analisis
khusus yaitu Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive X-ray
(SEM/EDX). Untuk mendukung penelitian yang dilakukan, juga dilakukan studi
pustaka mengacu ke jurnal-jurnal, buku-buku terkait, internet dan berbagai macam
sumber lainnya.
6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Platinum dan Sebarannya di Indonesia
Nama Platinum berasal dari bahasa Spanyol yaitu platina del Pinto, yang
kemudian diartikan “perak kecil dari Sungai Pinto”. Scheffer mendiskripsikan
platinum sebagai logam yang kurang lentur dari pada emas, tetapi kekuatan
ketahanan terhadap korosinya sama dengan emas.
Gambar 1. Platinum (commons.m.wikimedia.org/wiki/file:platinum_crystals.jpg)
Berikut disajikan karakteristik, sifat fisik dan sifat kimia platinum.
Tabel 1. Karakteristik platinum
No. Karakteristik Keterangan Umum 1 Nama Platina 2 Lambang Pt 3 Nomor atom 78 4 Deret kimia Logram transisi 5 Golongan VIII B 6 Periode 6 7 Blok D 8 Penampilan Putih keabu-abuan 9 Massa 195,084(9) g/mol 10 Konfigurasi elektron [Xe] 4f14 5d9 6s1
11 Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 18, 32, 17, 1
7
Tabel 2. Sifat fisik platinum
Fase Padat Massa jenis (sekitar suhu kamar) 21,45 g/cm3
Massa jenis (cair pada titik lebur) 19,77 g/cm3
Titik lebur 2041,4 K Titik didih 4098 K Kalor peleburan 22,17 kJ/mol Kalor penguapan 469 kJ/mol Kapasitas kalor (25°C) 25,86 J/mol.K
Sifat Kimia Platinum
Semua kompleks Pt adalah diamagnetik. Kompleks-kompleks platina (II)
adalah segi empat atau terkoordinasi lima dengan rumus ML42+, ML5
2+,
ML3X2, dimana L adalah ligan netral dan X adalah ion uninegatif.
Platina (IV) membentuk banyak kompleks oktahedral yang inert secara termal
dan kinetik, dari yang kationik seperti [Pt(NH3)6Cl4] sampai yang anionik
seperti K2(PtCl6).
Asam kloroplatinat adalah suatu garam oksonium, (H3O)2PtCl6. Ia dibentuk
sebagai kristal jingga bilamana larutan Pt dalam aqua regia atau dalam HCl
jenuh dengan klor, diuapkan.
Platina dapat menyerap gas hidrogen, tahan karat, tahan asam, kecuali oleh
aqua regia, dapat rusak oleh halogen, belerang, senyawa sisnida dan basa kuat.
Platinum merupakan logam golongan transisi yang terjadi secara alami
dalam tanah aluvial. Persebaran bahan galian dan tambang platinum tidak banyak
di indonesia. Sumber mineral platinum yang diketahui saat ini hanya ada di
Bengkalis (Riau) dan Martapura (Kalimantan selatan).
8
2.2 Nikel
Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik dengan simbol Ni,
nomor atom 28 dan massa atom 58,6934 g/mol. Nikel merupakan logam yang
berwarna putih keperak-perakan yang berkilat, keras, dapat ditempa dan ditarik
serta tahan karat. Berikut adalah gambar nikel.
Gambar 2. Nikel (http://id.wikipedia.org/wiki/Nikel)
Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan
besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras.
Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel)
yang banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak),
ornamen-ornamen rumah dan gedung, serta komponen industri. Berikut disajikan
karakteristik, sifat fisik dan sifat kimia nikel.
Tabel 3. Karakteristik nikel
No. Karakteristik Keterangan Umum 1 Nama Nikel 2 Lambang Ni 3 Nomor Atom 28 4 Deret Kimia Logam Transisi
9
No. Karakteristik Keterangan Umum 5 Golongan VIII B 6 Periode 4 7 Blok d 8 Penampilan Kemilau, Metalik 9 Massa 58.6934(2) g/mol 10 Konfigurasi Elektron [Ar] 3d8 4s2
11 Jumlah Elektron Tiap Kulit 2, 8, 16, 2
Tabel 4. Sifat fisik nikel
Fase Padat Massa jenis (suhu kamar) 8,908 g/cm3
Massa jenis (cair pada titik lebur) 7,81 g/cm3
Titik lebur 1728 K Titik didih 3186 K Kalor peleburan 17,48 kJ/mol Kalor penguapan 377,5 kJ/mol Kapasitas kalor (25°C) 26,07 J/mol.K Kemagnetan Ferromagnetik
Sifat Kimia Nikel
Pada suhu kamar nikel bereaksi lambat dengan udara.
Jika dibakar, reaksi berlangsung cepat membentuk oksida NiO.
Bereaksi dengan Cl2 membentuk klorida (NiCl2).
Bereaksi dengan steam H2O membentuk oksida NiO.
Bereaksi dengan HCl encer dan asam sulfat encer, yang reaksinya
berlangsung lambat.
Bereaksi dengan asam nitrat dan aqua regia, Ni segera larut
Ni(s) + HNO3(aq) → Ni(NO3)2+(aq) + NO(g) + H2O(l)
Tidak bereaksi dengan basa alkali.
Bereaksi dengan H2S menghasilkan endapan hitam.
10
Nikel bersenyawaan dengan belerang dalam millerite, dengan arsenik
dalam galian niccolite, dan dengan arsenik dan belerang dalam (nickel glance).
Nikel juga terbentuk bersama-sama dengan kromit dan platina dalam batuan ultra
basa seperti peridotit, baik termetamorfkan ataupun tidak. Terdapat dua jenis
endapan nikel yang bersifat komersil, yaitu: sebagai hasil konsentrasi residu silica
dan pada proses pelapukan batuan beku ultra basa serta sebagai endapan nikel
tembaga sulfida, yang biasanya berasosiasi dengan pirit, pirotit, dan kalkopirit.
Sumber bijih nikel yang utama adalah:
Millerit, NiS
Smaltit (Fe, Co, Ni)As
Nikolit (Ni)As
Pentlandite (Ni, Cu, Fe)S
Garnierite (Ni, Mg)SiO3.xH2O
Pada pelapukan kimia khususnya, air tanah yang kaya akan CO2 berasal
dari udara dan pembusukan tumbuh-tumbuhan menguraikan mineral-mineral yang
tidak stabil (olivin dan piroksin) pada batuan ultra basa, menghasilkan Mg, Fe, Ni
yang larut. Si cenderung membentuk koloid dari partikel-partikel silika yang
sangat halus. Dalam larutan, Fe teroksidasi dan mengendap sebagai ferri
hidroksida, akhirnya membentuk mineral-mineral seperti geothit, limonit dan
hematit dekat permukaan. Bersama mineral-mineral ini selalu ikut serta unsur
cobalt dalam jumlah kecil. Larutan yang mengandung Mg, Ni, dan Si terus
menerus kebawah selama larutannya bersifat asam, hingga pada suatu kondisi
dimana suasana cukup netral akibat adanya kontak dengan tanah dan batuan,
11
maka ada kecenderungan untuk membentuk endapan hidrosilikat. Nikel yang
terkandung dalam rantai silikat atau hidrosilikat dengan komposisi yang mungkin
bervariasi tersebut akan mengendap pada celah-celah atau rekahan-rekahan yang
dikenal dengan urat-urat garnierit (Ni, Mg)SiO.xH2O.
2.3 Silika dan Silikat
Silika atau dikenal dengan silikon dioksida (SiO2) merupakan senyawa
yang banyak ditemui dalam bahan galian yang disebut pasir kuarsa, terdiri atas
kristal-kristal silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa
selama proses pengendapan. Mineral silikat dibagi ke dalam kelompok berikut
menurut struktur dari anion silikatnya (Deer et al, 1992):
Nesosilicates (lone tetrahedron) – [SiO4]4-, misalnya olivin.
Sorosilicates (double tetrahedra) – [Si2O7]6-, misalnya epidote, kelompok
melilite.
Cyclosilicates (cincin) – [SinO3n]2n-, misalnya kelompok tourmaline.
Inosilicates (rantai tunggal) – [SinO3n]2n-, misalnya kelompok pyroxene.
Inosilicates (rantai ganda) – [Si4nO11n]6n-, misalnya kelompok amphibole.
Phyllosilicates (lembaran) – [Si2nO5n]2n-, misalnya mika dan clays.
Tectosicates (struktur 3 dimensi) – [AlxSiyO2(x+y)]x-, misalnya quartz,
feldspars, zeolites.
Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil
pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar.
12
Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2,
CaO, MgO dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada
senyawa pengotornya. Berikut gambar dari silika yang dilihat dengan mikroskop.
Gambar 3. Partikel silika diatomik dalam air dalam skala 6.236 pixel/µm, seluruh gambar mencakup luas sekitar 1.13 by 0.69 mm (Deer et al, 1992).
Silika biasa diperoleh melalui proses penambangan yang dimulai dari
menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku. Terhadap kuarsa tersebut kemudian
dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan
dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih
besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat penambangan. Pasir inilah
yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silikat dengan kadar tertentu.
Pasir silika atau silikat biasanya menjadi kandungan yang bersifat utama di dalam
bijih platinum sebagai base mineral pembentuknya.
13
2.4 Bromoform
Bromoform adalah cairan organik yang memiliki massa jenis yang cukup
besar dan dignakan untuk memisahkan mineral yang memiliki massa jenis yang
lebih rendah dan lebih tinggi dari massa jenis bromoform. Berikut ini adalah
sifat-sifat dan karakteristik dari cairan bromoform.
Tabel 5. Sifat-sifat dan karakteristik cairan bromoform
Rumus molekul CHBr3 Massa molekul 252,73 g/mol Wujud Cairan tidak berwarna hingga kuning
jernih Densitas (pada 15°C) 2,889 g/cm3 Titik leleh 8.0°C Titik didih 149,1°C Kelarutan dalam air (pada 30°C) 3,2 g/L Tekanan uap (pada 20°C) 660 Pa
Bromoform juga digunakan untuk menentukan massa jenis partikel
mineral tertentu. Bromoform merupakan cairan yang memiliki massa jenis yang
besar yaitu 2,89 g/mL. Oleh karena massa jenis yang besar tersebut komponen
utama batuan seperti silikat dan mineral ringan lain akan terapung. Prinsip dari
proses ekstraksi dengan bromoform ini adalah perbedaan masa jenis. Diharapkan
dengan pemisahan secara fisik ini platinum akan menglami proses pemekatan
pada fasa tenggelamnya.
Teknik prakonsentrasi platinum dapat dilakukan dengan metode floating
atau dengan metode sinking. Metode ini menggunakan cairan organik yaitu
bromoform yang memiliki massa jenis yang cukup besar. Metode floating ini
dapat memisahkan mineral-mineral yang berbeda massa jenisnya relatif terhadap
14
massa jenis bromoform. Metode ini merupkan metode yang sudah lama, akan
tetapi cukup efektif dalam pemekatan timah. Metode floating ini adalah metode
yang menggunakan pendekatan secara fisik. Dengan kata lain, pada metode ini
pemisahan akan didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisik zat dalam hal ini
adalah perbedaan masa jenis.
2.5 Material Acuan (Reference Material)
Reference Material (RM) adalah suatu material atau zat yang salah satu
atau lebih dari nilai-nilai elemen kandungannya cukup homogen dan relatif stabil
untuk digunakan dalam mengkalibrasi alat, penaksiran suatu metoda pengukuran,
atau menetapkan nilai kandungan suatu bahan (CRM IAEA, 2003). Matriks RM
adalah suatu bahan/zat dari alam yang mencerminkan suatu sampel laboratorium
yang telah dikarakterisasi secara kimia baik satu atau lebih dari elemen atau
lainnya dengan nilai ketidakpastian yang diketahui (CRM IAEA, 2003). RM
merupakan zat yang belum disertifikasi, sebagian besar penggunaan terbatas pada
laboratorium sendiri.
2.6 Analisis Ragam (Analysis of Variance/Anova)
Analisis ragam pertama kali diperkenalkan oleh Sir Ronald Fisher, bapak
statistika modern. Analisis ragam (Analysis of Varience, ANOVA) adalah suatu
metode analisis statistika yang termasuk ke dalam cabang statistika inferensi.
Secara umum, analisis ragam menguji dua ragam berdasarkan hipotesis nol bahwa
15
kedua ragam itu sama. Ragam pertama adalah ragam antar contoh dan ragam
kedua adalah ragam di dalam masing-masing contoh. Dengan ide semacam ini,
analisis ragam dengan dua contoh akan memberikan hasil yang sama dengan uji-t
untuk dua rerata (mean).
Konsep anaisis ragam didasarkan pada konsep distribusi F dan biasanya
dapat diaplikasikan untuk berbagai macam kasus maupun dalam analisis
hubungan antara berbagai variabel yang diamati. Dalam perhitungan statistik,
analisis ragam sangat dipengaruhi asumsi-asumsi yang digunakan seperti
kenormalan dari distribusi, homogenitas variansi dan kebebasan dari kesalahan.
Asumsi kenormalan distribusi memberi penjelasan terhadap karakteristik data
setiap kelompok. Asumsi adanya homogenitas variansi menjelaskan bahwa
variansi dalam masing-masing kelompok dianggap sama. Sedangkan asumsi
bebas menjelaskan bahwa variansi masing-masing terhadap rata-ratanya pada
setiap kelompok bersifat saling bebas.
Sesuai dengan kebutuhannya analisis ragam dibedakan menjadi dua yaitu
analisis ragam satu arah dan analisis ragam dua arah (Ronald, 1997). Analisis
ragam satu arah hanya memperhitungkan satu faktor yang menimbulkan variasi,
sedangkan analisis ragam dua arah memperhitungkan dua faktor yang
menimbulkan variasi.
16
Asumsi dasar dalam analisis ragam:
1. Kenormalan
Setiap harga dalam sampel berasal dari distribusi normal, sehingga distribusi
skor sampel dalam kelompok pun hendaknya normal. Kenormalan dapat
diatasi dengan memperbanyak sampel dalam kelompok, karena semakin
banyak sampel maka distribusi akan mendekati normal. Apabila sampel tiap
kelompok kecil dan tidak dapat pula diatasi dengan jalan melakukan
transformasi.
2. Kesamaan Variansi
Masing-masing kelompok hendaknya berasal dari populasi yang mempunyai
variansi yang sama. Untuk sampel yang sama pada setiap kelompok,
kesamaan variansi dapat diabaikan. Tetapi, jika banyaknya sampel pada
masing-masing kelompok tidak sama, maka kesamaan variansi populasi
memang sangat diperlukan.
3. Pengamatan Bebas
Sampel hendaknya secara acak (random), sehingga setiap pengamatan
merupakan informasi yang bebas.
Sebenarnya analisis ragam satu arah dapat dipakai untuk menghadapi
kasus variabel bebas lebih dari satu. Hanya saja analisisnya dilakukan satu per
satu, sehingga akan menghadapi banyak kasus (n semakin banyak). Dengan
melakukan analisis ragam dua arah akan menghindari terjadinya noise (suatu
kemungkinan yang menyatakan terdapat suatu efek karena bercampurnya suatu
17
analisis data). Noise ini dapat dihindari pada analisis ragam dua arah karena
analisis disini melibatkan kontrol terhadap perbedaan (katagorikal) variabel bebas.
Analisis ragam dua arah digunakan dalam penelitian untuk mengatasi
perbedaan nilai variabel terikat yang dikategorikan berdasarkan variasi bebas yang
banyak dan masing-masing variabel terdiri dari beberapa kelompok. Anova dua
arah merupakan penyempurnaan anova satu arah.
Rumus analisis ragam satu arah:
SST = SSG + SSW
SST = total sum of squares (jumlah kuadrat total) yaitu penyebaran agregat nilai
data individu melalui beberapa level faktor.
퐒퐒퐓 = 퐗퐢퐣 − 퐱ퟐ
퐧퐢
퐣 ퟏ
퐤
퐢 ퟏ
Keterangan:
SST = total sum of squares (jumlah kuadrat total)
k = levels of treatment (jumlah populasi)
ni = ukuran sampel dari populasi i
xij = pengukuran ke-j dari populasi ke-i
x = mean keseluruhan (dari seluruh nilai data)
SSG/SSB = sum of squares between-grup (jumlah kuadrat antara) yaitu
penyebaran diantara mean sampel faktor.
퐒퐒퐆 = 퐧퐢(퐱퐢 − 퐱)ퟐ퐤
퐢 ퟏ
18
SSW/SSE = sum of squares within-grup (jumlah kuadrat dalam) yaitu penyebaran
yang terdapat diantara nilai data dalam sebuah level faktor tertentu.
퐒퐒퐖 = 퐗퐢퐣 − 퐱퐢ퟐ
퐧퐢
퐣 ퟏ
퐤
퐢 ퟏ
Rumus variasi dalam kelompok:
MSW = SSW/N-K
Keterangan:
MSW = Rata-rata variasi dalam kelompok
SSW = jumlah kuadrat dalam
N-K = derajat bebas dari SSW
Rumusan variasi diantara kelompok:
MSG = SSG/K-1
MSG/SSW = Rata-rata variasi diantara kelompok
SSG = jumlah kuadrat antara
K-1 = derajat bebas SSG
Tabel 6. Rumus analisis ragam satu arah
Source of varian
SS df Mean square Fratio
Between/grup SSB/SSG k – 1 MSB =SSG
K − 1 F =SSGSSW
Within/error SSW/SSE n – k MSW =SSWn − 1
Total SST n – 1
19
2.7 Spektrometri Serapan Atom (AAS)
Metode Spektrometri Serapan Atom berprinsip pada absorpsi oleh atom.
Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu,
tergantung pada sifat unsurnya. Cahaya pada panjang gelombang tertentu
mempunyai energi yang cukup untuk mengubah tingkat elektronik suatu atom
tertentu. Transisi elektronik suatu unsur bersifat spesifik. Dengan absorpsi energi,
suatu atom pada keadaan dasar dinaikkan tingkat energinya ke tingkat eksitasi
seperti ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Proses eksitasi atom akibat penyerapan energi radiasi elektromagnetik
Panjang gelombang yang dipilih harus menghasilkan garis spektrum yang tajam
dan dengan intensitas maksimum.
Setiap alat Spektrometer Serapan Atom terdiri atas tiga komponen berikut:
1. Unit atomisasi
2. Sumber radiasi
3. Sistem pengukur fotometrik
20
Atomisasi dapat dilakukan baik dengan nyala maupun dengan tungku. Untuk
mengubah unsur logam menjadi uap atau hasil disosiasi diperlukan energi yang
tinggi. Skema alat Spektrometer Serapan Atom ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Skema alat AAS (Andi, 2009)
Spektrometri Serapan Atom menjadi metode yang canggih dalam analisis.
Ini disebabkan diantaranya adalah kecepatan analisisnya, dan tidak memerlukan
pemisahan. Kelebihan kedua adalah kemungkinan untuk menentukan konsentrasi
semua unsur pada jumlah yang renik. Ketiga, sebelum pengukuran tidak selalu
perlu memisahkan unsur yang ditentukan, karena penentuan satu unsur dengan
kehadiran unsur lain dapat dilakukan jika katoda berongga yang diperlukan
tersedia. Spektrometri ini dapat digunakan untuk menentukan hingga 61 jenis
logam. Zat nonlogam yang dapat dianalisis adalah fosfor dan boron. Logam
alkali dan alkali tanah paling baik ditentukan dengan metode emisi secara
spektrofotometri nyala (Underwood, 1999).
Interferensi yang terjadi pada spektrometri serapan atom dapat
dikategorikan menjadi dua kelompok yaitu interferensi spektral dan interferensi
kimia. Interferensi spektral disebabkan karena tumpang tindih absorpsi antara
21
spesi penganggu dan spesi yang diukur, karena rendahnya resolusi monokromator.
Interferensi kimia disebabkan adanya reaksi kimia selama atomisasi, sehingga
mengubah sifat-sifat absorpsi. Karena sempitnya garis emisi pada sumber lampu
pijar maka interferensi garis spektral atom jarang terjadi.
Adanya hasil-hasil pembakaran pada nyala lampu dapat menyebabkan
interferensi spektral. Interferensi spektral ini dapat diatasi dengan menggunakan
blanko yang mengandung zat hasil pembakaran tersebut. Gangguan yang
disebabkan hamburan oleh produk atomisasi mengandung oksida refraktori Ti, Zr,
W dapat dihindarkan dengan temperatur dan rasio bahan bakar oksidan dalam
nyala. Koreksi sinar latar belakang biasanya juga dilakukan dengan dua metoda
pilihan yaitu metoda koreksi sumber sinar kontinu dan metoda koreksi efek
Zeeman.
Untuk menghindri interferensi, baik standar maupun sampel harus
ditambahkan larutan buffer dengan unsur yang terionisasi. Senyawa yang dapat
digunakan sebagai buffer ionisasi adalah unsur-unsur dengan potensial ionisasi
rendah seperti Na, K, dan Cs.
22
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam tahapan penghalusan bijih platinum
adalah alat penggiling batuan berjenis ball mill. Penentuan komposisi awal dari
sampel bijih platinum dilakukan XRD philips dan XRF. Pengolahan data XRD
dilakukan dengan bantuan software Xpowder. Pemisahan dengan menggunakan
bromoform berdasarkan berat jenis dilakukan dalam tabung ekstraksi kecil dengan
keran tunggal di bawahnya. Penentuan spektrum IR spesi-spesi hasil pemisahan
dengan bromoform dilakukan dengan spektrofotometer FT-IR shimadzu IR
prestige-21. Penentuan konsentrasi besi, kadar natrium, kadar kalium, uji
kebolehan ulangan pengukuran sampel, dan uji kehomogenan kandidat Reference
Material (RM) dilakukan dengan Spektrometer Serapan Atom (AAS) AVANTA.
Peralatan gelas yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas kimia, labu takar,
batang pengaduk, gelas ukur, cawan arloji, tabung reaksi, corong, pipet tetes,
pipet ukur, dan pipet volume. Peralatan lainnya yang digunakan dalam penelitian
adalah botol semprot, spatula, rak tabung reaksi, serta wadah-wadah zat.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bijih platinum
kadar rendah, HCl pekat, HNO3 pekat, aqua DM, bromoform (CHBr3), aqua
bidestilata, larutan standar Ni 1000 ppm, larutan standar Na 1000 ppm dan serbuk
KBr.
23
3.2 Langkah Kerja Penelitian
3.3.1 Diagram Alir
Gambar 6. Penyiapan Reference Material (RM)
Gambar 7. Efek prakonsentrasi
Bijih platinum (200 mesh)
Prakonsentrasi
Bagian tenggelam dan bagian terapung
Uji kadar nikel (Ni) dengan AAS dan SEM-EDX
Uji kadar SiO2 dengan SEM-EDX dan gravimetri
Bijih platinum dihaluskan
Kandidat RM (200 mesh) Karakterisasi awal
Uji kehomogenan Penentuan ketidakpastian dengan pengukuran berulang menggunakan AAS
24
3.3.2 Cara Kerja
3.3.2.1 Preparasi Kandidat Reference Material
Sebanyak sekitar 1,2 kg sampel batuan mineral platinum kadar rendah
dihaluskan dengan menggunakan gilingan ball mill menjadi serbuk dengan
kehalusan – 200 mesh. Serbuk hasil penggilingan kemudian diayak
dengan ayakan otomatis, serbuk yang tidak lolos ayakan – 200 mesh
kemudian digiling kembali hingga ukuran semua serbuk menjadi 200 mesh.
Sampel yang telah berukuran – 200 mesh kemudian dikeringkan dalam
oven bertemperatur 105°C selama 8 jam.
3.3.2.2 Karakteristik Awal
Karekterisasi awal dilakukan dengan metode XRD dan XRF. Sebanyak 1
gram sampel dianalisis dengan menggunakan difraksi sinar-X (XRD)
untuk mengetahui komposisi mineral utamanya. Sebanyak 15 gram
sampel dianalisis dengan menggunakan XRF (X-ray fluoresence) untuk
mengetahui komposisi unsur utama dan unsur jejak (trace) yang ada dalam
sampel batuan platinum kadar rendah.
3.3.2.3 Uji kehomogenan Kandidat Reference Material Berdasarkan Nikel (Ni)
Dan Natrium (Na)
Preparasi Sampel Reference Material Yang Akan di Uji
Sebanyak 1 kg kandidat Reference Material berukuran – 200 mesh dibagi
ke dalam 20 kemasan dengan berat masing-masing yang sama, yaitu
sebanyak 50 gram dalam tiap-tiap kemasan. Dari setiap kemasan
25
kemudian diambil sebanyak sekitar 1,5 gram, dimasukkan dalam gelas
kimia, ditambahkan 40 ml aqua regia, kemudian didestruksi pada
temperatur 200°C hingga kisat, kemudian ditambahkan 10 ml HCl pekat
dan temperatur diturunkan menjadi 50°C. Setelah dingin, filtrat hasil
destruksi kemudian disaring dan diencerkan dengan aqua DM dalam labu
takar 250 mL. Akan didapatkan sebanyak 20 sampel larutan dari kandidat
Reference Material yang siap ditentukan kadar Ni dan Na di dalamnya.
Pembuatan kurva kalibrasi standar Nikel (Ni)
Larutan standar Ni 1000 ppm dibuat dengan melarutkan sebanyak 0,03138
gram Ni(NO3)2 dalam aqua DM kemudian diencerkan hingga 100 mL di
dalam labu takar. Dari larutan standar Ni 1000 ppm dibuat larutan standar
Ni 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000 ppm dan
diencerkan hingga 100 mL dengan aqua DM. Dari larutan standar Ni 100
ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12 ppm. Satu seri
larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan menggunakan
Spektrometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang diperoleh dapat
dibuat kurva kalibrasi larutan standar Ni.
Penentuan Kehomogenan Kandidat Reference Material Berdasarkan
Kadar Nikel (Ni)
Sebanyak 20 sampel larutan hasil destruksi diukur kadar nikelnya dengan
menggunakan AAS, masing-masing pengukuran dilakukan sebanyak 2 kali.
Dari absorban yang diperoleh, dapat ditentukan konsentrasi Ni di dalam
26
masing-masing sampel cairan berdasarkan kurva kalibrasi standar Ni yang
telah dibuat sebelumnya. Selanjutnya dilakukan analisis ragam (Anova)
berdasarkan uji F pada semua konsentrasi Ni yang didapat dalam
pengukuran untuk menentukan tingkat kehomogenan kandidat Reference
Material berdasarkan kadar Ni di dalamnya.
Pembuatan Kurva Kalibrasi Standar Natrium (Na)
Larutan standar Na 1000 ppm dibuat dengan melarutkan sebanyak 0,2544
gram NaCl dalam aqua bidestilata kemudian diencerkan hingga 100 mL di
dalam labu takar. Dari larutan standar Na 1000 ppm dibuat larutan standar
Na 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000 ppm dan
diencerkan hingga 100 mL dengan aqua bidestilata. Dari larutan standar
Na 100 ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12 ppm.
Satu seri larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan
menggunakan Spektometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang
diperoleh dapat dibuat kurva kalibrasi larutan standar Na.
Penentuan Kehomogenan Kandidat Reference Material Berdasarkan
Kadar Natrium (Na)
Sebanyak 20 sampel larutan hasil destruksi diukur kadar natriumnya
dengan menggunakan AAS, masing-masing pengukuran dilakukan
sebanyak dua kali. Dari absorban yang diperoleh dapat ditentukan
konsentrasi Na di dalam masing-masing sampel cairan berdasarkan kurva
kalibrasi standar Na yang telah dibuat sebelumnya. Selanjutnya dilakukan
27
analisis ragam (Anova) berdasarkan uji F pada semua konsentrasi Na yang
di dapat dalam pengukuran untuk menentukan tingkat kehomogenan
kandidat Reference Material berdasarkan kadar Na di dalamnya.
3.3.2.4 Penentuan Interval Keyakinan Pengukuran
Pembuatan Kurva Kalibrasi (Ni)
Dari larutan standar Ni 1000 ppm pada prosedur 3.3.2.3 dibuat larutan
standar Ni 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000
ppm dan diencerkan hingga 100 mL dengan aqua DM. Dari larutan
standar Ni 100 ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12
ppm. Satu seri larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan
menggunakan Spektrometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang
diperoleh dapat dibuat kurva kalibrasi larutan standar Ni.
Pengukuran Kadar Nikel (Ni) Secara Berulang dalam Sampel
Interval keyakinan ditentukan berdasarkan hasil dari 10 kali pengukuran
kadar Ni dalam sampel secara berturut-turut pada satu sampel yang
dihasilkan saat preparasi pada prosedur 3.3.2.3. Dari absorbansi dalam 10
kali pengukuran tersebut dapat ditentukan konsentrasi Ni dalam sampel
berdasarkan alur kurva kalibrasi standar. Kemudian berdasarkan
konsentrasi Ni dalam sampel yang diukur sebanyak 10 kali, dapat
ditentukan tingkat kepercayaan pengukuran menggunakan Spektrometer
Serapan Atom (AAS) tersebut.
28
3.3.2.5 Studi Efek Prakonsentrasi Dengan Bromoform
Prakonsentrasi Berdasarkan Berat Jenis
Sebanyak 5 gram sampel ditimbang dengan teliti dan dimasukkan sedikit
demi sedikit ke dalam 10 mL larutan bromoform di dalam corong pemisah
kecil berkeran tunggal dibawahnya. Aduk campuran sampel dan
bromoform secara perlahan, kemudian didiamkan selama 20 menit hingga
campuran terpisah antara fasa tenggelam dan fasa terapung. Masing-
masing fasa diambil dan dikumpulkan dengan cara disaring dan
bromoform sisa prakonsentrasi dikumpulkan untuk digunakan kembali.
Prakonsentrasi Sampel untuk Pengukuran Kadar Nikel (Ni)
Seluruh fasa tenggelam dan fasa terapung yang terkumpul masing-masing
dibagi menjadi 10 bagian dengan massa yang sama. Sebanyak 0,2 gram
sampel dari masing-masing fasa tenggelam dan fasa terapung dimasukkan
dalam gelas kimia, ditambahkan 20 mL aqua regia, didestruksi pada
temperatur 200°C hingga kisat, kemudian ditambahkan 5 mL HCl pekat
dan temperatur diturunkan menjadi 50°C. Setelah dingin, filtrat hasil
destruksi kemudian disaring dan diencerkan dengan aqua DM dalam labu
takar 100 mL. Didapatkan 10 sampel filtrat dari fasa tenggelam dan 10
filtrat dari fasa terapung.
Pembuatan Kurva Kalibrasi Standar Nikel (Ni)
Dari larutan standar Ni 1000 ppm pada prosedur 3.3.2.3 dibuat larutan
standar Ni 100 ppm dengan cara mencampur 10 mL larutan induk 1000
29
ppm dan diencerkan hingga 100 mL dengan aqua DM. Dari larutan
standar Ni 100 ppm dibuat deret larutan standar dengan konsentrasi 1 – 12
ppm. Satu seri larutan standar ini kemudian diukur absorbansinya dengan
menggunakan Spektrometer Serapan Atom (AAS). Dari absorbans yang
diperoleh dapat dibuat kurva kalibrasi larutan standar Ni.
Pengukuran Kadar Nikel (Ni) dalam Sampel
Seluruh sampel hasil destruksi fasa tenggelam dan fasa terapung diukur
absorbansinya dengan Spektometer Serapan Atom (AAS) kemudian
ditentukan konsentrasi Ni di dalamnya berdasarkan kurva kalibrasi standar
Nikel (Ni).
Penentuan kadar Silika (SiO2) dan Silikat dengan Metode Gravimetri
Sebanyak 1,5 gram dari masing-masing sampel awal, fasa tenggelam dan
fasa terapung dimasukkan dalam gelas kimia, ditambahkan 40 mL aqua
regia, didestruksi pada temperatur 200°C hingga kisat, kemudian ditambah
5 mL HCl pekat dan temperatur diturunkan menjadi 50°C. Setelah dingin,
filtrat hasil destruksi kemudian disaring dan residu yang mengandung
kadar silika diambil lalu dikeringkan. Cawan platina kosong ditimbang
terlebih dahulu. Masing-masing residu kemudian dimasukkan kedalam
cawan platina dan ditimbang kembali massanya. Residu kemudia
ditambahkan 5 mL larutan HF 6 M dan dipanaskan beberapa lama hingga
kering. Cawan platina kemudian ditimbang kembali. Kadar silikat
30
ditentukan berdasarkan berat awal dan berat akhir dari cawan platina yang
berisi sampel.
3.3.2.6 Analisis SEM-EDX
Hasil prakonsentrasi dengan bromoform pada fasa tenggelam dan fasa
terapung dianalisis dengan SEM-EDX untuk menentukan perbedaan profil
yang terjadi akibat proses prakonsentrasi.
31
DAFTAR PUSTAKA
Ariyanti, Y., Munawaroh, S., dan Elvandari, H., http://sitimunawaroh4ict.wordpress.com/mata-kuliah/kimiaanorganik/ img_9915/, tanggal akses 21 Oktober 2014
Andriyati, P. Kory, (2012), Penyiapan Material Acuan Penentuan Kadar Besi (Fe)
dari Batuan Mineral Emas Kadar Rendah, Tesis Magister ITB. Chemistry, http://henzenalifatis.blogspot.com/2009/12/platinum-ditemukan-untuk
-pertama.html?m=1, tanggal akses 20 oktober 2014. Deer, W.A., Home, R.A., Zussman, J., (1992), an Introduction to The Rock
Forming Minerals 2nd Edition, London: Longman, ISBN 0582300940. Fuat, http://fastrans22.blogspot.com/2013/06/persebaran-bahan-galian-dan-
tambang.html?m=1, tanggal akses 21 oktober 2014. http://commons.m.wikimedia.org/wiki/file:platinum_crystals.jpg, tanggal akses 21
Oktober 2014. http://id.wikipedia.org/wiki/Nikel, tanggal akses 21 Oktober 2014. Ilhami, S., http://coretansowel.blogspot.com/2013/06/logam-kobalt-dan-nikel-
kim..., tanggal akses 21 Oktober 2014. Rusli, M. Andi, (2009), Pengembangan Metode Ekstraksi Emas Terhadap Batuan
Berkadar Emas Rendah, Skripsi Sarjana ITB. Underwood, A.L., Day, R.A., (1999), Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keenam,
Jakarta: Penerbit Erlangga, 382 – 446. Walpole, E. Ronald, (1997), Pengantar Statistika Edisi Ketiga, Jakarta: PT
Gramedia Pustaka Utama, 382 – 417.
32
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL .......................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... iv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3
1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 3
1.4 Ruang Lingkup Penelitian ................................................................. 4
1.5 Metode .............................................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 6
2.1 Platinum dan Sebarannya di Indonesia .............................................. 6
2.2 Nikel ................................................................................................. 8
2.3 Silika dan Silikat ............................................................................... 11
2.4 Bromoform ....................................................................................... 13
2.5 Material Acuan (Reference Material) ................................................ 14
2.6 Analisis Ragam (Analysis of Variance/Anova) .................................. 14
2.7 Spektrometri Serapan Atom (AAS) ................................................... 19
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................. 22
3.1 Alat dan Bahan .................................................................................. 22
3.2 Langkah Kerja Penelitian .................................................................. 23
33
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Karakteristik platinum .............................................................................. 6
2. Sifat fisik platinum ................................................................................... 7
3. Karakteristik nikel .................................................................................... 8
4. Sifat fisik nikel ......................................................................................... 9
5. Sifat-sifat dan karakteristik cairan bromoform .......................................... 13
6. Rumus-rumus analisis ragam satu arah ..................................................... 18
34
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Platinum .................................................................................................. 6
2. Nikel ........................................................................................................ 8
3. Partikel silika diatomik dalam air dalam skala 6.236 pixel/µm, seluruh gambar mencakup luas sekitar 1.13 by 0.69 mm ....................................... 12
4. Proses eksitasi atom akibat penyerapan energi radiasi elektromagnetik .... 19
5. Skema alat AAS ....................................................................................... 20
6. Penyiapan reference material.................................................................... 23
7. Efek prakonsentrasi .................................................................................. 23
35
PENYIAPAN MATERIAL ACUAN PENENTUAN KADAR NIKEL (Ni) DARI BATUAN MINERAL
PLATINUM KADAR RENDAH
Oleh
HERU AGUNG SAPUTRA
PROPOSAL TESIS Untuk memenuhi salah satu syarat menjadi calon Mahasiswa
Magister Universitas Padjajaran Program Studi Kimia Peminatan Kimia Analitik
PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MIPA UNIVERSITAS PADJAJARAN
BANDUNG 2014