Reaksi Kimia Pengujian Fosfat

Reaksi reduksi dengan asam askorbat

Ammonium heptamolibdat bereaksi dengan ortofosfat menjadi asam fosfomolibdat dalam suasana asam. Keempat atom O dari asam fosfat digantikan oleh empat gugus Mo₃O₁₀. Asam fosfomolibdat kemudian direduksi oleh  asam askorbat menjadi molibdenum biru dengan adanya kalium antimonil tartrat.


Reaksi kimia

Pembentukan asam fosfomolibdat

Langkah reaksi untuk pembentukan fosfomolibdenum biru

Reaksi asam askorbat

Asam askorbat mengandung gugus enediol , yaitu ikatan rangkap antara dua gugus hidroksil (-OH) yang berdekatan dan merupakan zat pereduksi yang kuat. Asam askorbat juga mempunyai sifat keasaman yang kuat disebabkan oleh posisi dua gugus OH yang berdekatan pada ikatan rangkap –C =C- (gugus karbonil). Gugus OH ini memiliki sifat mudah melepaskan proton (H+) dalam larutan. Dengan hilangnya hidrogen, zat ini diubah menjadi asam dehidroaskorbat.


Struktur kalium antimonil tartrat

Kondisi Akomodasi dan Kondisi Lingkungan Laboratorium

Laboratorium harus menyediakan peralatan maupun faslitas kerja untuk menangani suatu pengujian sesuai persyaratannya guna mencapai hasil kerja yang optimal dan bermutu. Kondisi ruangan kerja laboratorium yang memerlukan persyaratan khusus dalam hal suhu, kelembaban, tekanan udara, sterilitas dan lainnya harus dikendalikan. Laboratorium perlu dirancang untuk mengakomodasi alur kerja yang efisien dan menyediakan lingkungan kerja yang aman dan nyaman bagi karyawan.

Jaminan Mutu Hasil Pengujian

Sesuai persyaratan ISO 17025 klausul 5.9.1, laboratorium harus memiliki prosedur pengendalian mutu untuk memantau keabsahan hasil pengujian yang dilakukan. Data pemantauan dicatat sedemikian rupa sehingga tren dapat dideteksi, misalnya dengan control chart. Kegiatan pemantauan direncanakan dan dievaluasi sesuai dengan prosedur jaminan mutu hasil pengujian.

Teknik pemantauan mungkin termasuk, namun tidak terbatas pada, hal berikut:

1) Menyertakan bahan acuan bersertifikat (CRM) atau bahan acuan sekunder lain selama rangkaian analisis rutin. Praktik ini, dilakukan secara rutin, juga memungkinkan penggunaan control chart dan pemantauan tingkat presisi yang dicapai laboratorium, dan jika bahan acuan yang sesuai tersedia, untuk evaluasi akurasi yang dicapai pada berbagai tingkat konsentrasi.

2) Berpartisipasi dalam uji banding antar laboratorium (correlation test) atau program uji profisiensi (proficiency test). Hal ini memungkinkan laboratorium dapat membandingkan kinerjanya dan komparabilitas datanya terhadap kelompok yang lebih luas yang terlibat dalam pengujian yang sama. Ini menyediakan mekanisme peringatan yang berguna untuk setiap kesalahan/eror dalam teknik, operator atau peralatan yang mungkin tidak terlihat. Program semacam itu juga menyediakan mekanisme estimasi reprodusibilitas untuk pengujian tertentu.

3) Replikasi pengujian menggunakan metode yang sama (atau berbeda) oleh operator yang sama. Hal ini memungkinkan perkiraan repeatabilitas yang dicapai oleh operator tersebut. Hal ini dapat dilakukan baik diketahui sepenuhnya oleh operator atau dengan penyampaian terprogram dari sampel yang sebelumnya diuji yang diidentifikasi ulang dengan tepat (blind sample).

4) Pengujian ulang pada sampel yang masih ada oleh dua atau lebih operator. Hal ini memungkinkan untuk memperkirakan presisi antar operator yang dicapai di laboratorium dan untuk mengidentifikasi bias yang signifikan pada hasil individual operator.

5) Korelasi hasil untuk karakteristik yang berbeda dari suatu sampel

Prosedur untuk memantau pengendalian mutu, termasuk kriteria keberterimaan dan tindakan perbaikan, mencakup:

a. Penggunaan reagen dan standar dengan mutu yang sesuai

b. Langkah-langkah untuk memantau kemampuan metode uji seperti batas deteksi metoda (MDL), dan linearitas

c. Penggunaan initial calibration, initial calibration verification (ICV), continuing calibration verification (CCV), dan CRM untuk memantau keakuratan metode uji

d. Penggunaan laboratory control standard (LCS) untuk memantau keakuratan kinerja laboratorium

e. Penggunaan matrix spike untuk memantau bias matriks

Cara Menghitung Standar Adisi dengan Excel

Pada postingan kali ini membahas cara menghitung standar adisi dengan Excel, standar adisi ini digunakan untuk menghilangkan gangguan matriks pada saat pengujian.

Ada beberapa persyaratan untuk penerapan metode standar adisi;

• Standar harus cukup pekat, sehingga volume standar yang ditambahkan sedikit dibandingkan dengan larutan sampel agar matriks sampel tidak banyak berubah

• Standar yang ditambahkan harus dapat meningkatkan sinyal analitis dengan faktor 1.5 sampai 3.

• Linearitas dan homogenitas varians harus ada pada rentang kerja.

Prosedur standar adisi melibatkan pembuatan beberapa larutan yang mengandung sampel yang tidak diketahui kadarnya, kemudian ditambahkan standar (yang diketahui kadarnya) dengan volume berbeda.

Misalnya, lima labu ukur 100 mL masing-masing diisi dengan 80 mL sampel, kemudian ditambahkan standar dalam jumlah yang berbeda, seperti 0, 4, 8, 12 dan 16 mL. Labu ukur kemudian ditera menggunakan air demin dan diaduk hingga homogen, lalu diukur menggunakan instrument lab.Pada contoh di bawah, standar yang digunakan (C_std) memiliki konsentrasi 4 mg/L

Contoh perhitungan Standar Adisi

Berikut ini cara menghitung Standar Adisi menggunakan excel;

1. Buka program excel

2. Input parameter sebagai berikut;

• Konsentrasi standar (C_std) yang digunakan pada sel C5

• Jumlah volume sampel (V_unk) pada sel C6

• Labu ukur (V_flask) yang digunakan pada sel C7

• Volume standar yang ditambahkan pada sel B10 – B14

3. Pada sel C10, masukkan formula =($C$5*B10)/$C$7 untuk menghitung C_sa, sesuai rumus di bawah;

4. Letakkan kursor pada sel C10, sehingga muncul tanda plus (+) pada ujung kanan bawah, kemudian roll kursor ke bawah sampai sel C14, sehingga didapat hasil copy formula sebagai berikut;

5. Masukkan respon alat pada sel D10 – D14

6. Hitung slope, intercept, dan X-intercept dengan formula sesuai gambar di bawah

7. Buat kurva hubungan antara C_sa dengan respon alat dengan cara sebagai berikut;

a. Kita perlu menambahkan satu data saat y=0, maka ketik formula =C18 pada sel C15 dan ketik 0 pada sel D15

b. Tempatkan kursor pada sel C10 – D15

c. Klik menu insert, Charts, pilih Scatter

d. pilih Scatter with Straight Lines and Markers

e. Sehingga muncul grafik seperti di bawah

f. Lakukan pengaturan pada sumbu X dan Y, sehingga diperoleh kurva cantik seperti di bawah, perpotongan garis kurva dengan sumbu X adalah konsentrasi sampel yang terbaca di alat (belum dikalikan faktor pengenceran)

8. Hitung konsentrasi sampel (C₀) sesuai formula di bawah;

Jadi, konsentrasi analit di dalam sampel adalah 0.4889 mg/L

Reaksi Kimia Pengujian Fluorida dengan SPADNS

Prinsip Analisis

Larutan SPADNS [natrium 2-(para sulfofenilazo) 1,8-dihidroksi-3,6-naftalen disulfonat] bereaksi dengan asam zirkonil atau larutan zirkonil klorida oktahidrat (ZrOCl₂.8H₂O) membentuk kompleks warna merah tua yang terdiri dari SPADNS dan zirkonium. Fluorida dalam sampel bereaksi dengan atom zirkonium dari kompleks warna merah menyebabkan berkurangnya warna merah larutan, yang sebanding dengan konsentrasi F karena F^- dan Zr⁴⁺ membentuk kompleks anion yang tidak berwarna [ZrF₆]^2- dan SPADNS berubah ke struktur aslinya, kemudian diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 570 nm.

Reaksi kimia

Reaksi antara SPADNS, zirkonium dan fluorida

Cara Uji Fluorida Secara Spektrofotometri dengan SPADNS

1. Prinsip Analisis

Fluorida bereaksi dengan larutan campuran SPADNS-asam zirkonil menyebabkan berkurangnya warna larutan. Pengurangan warna ini sebanding dengan banyaknya unsur fluorida dalam contoh uji yang kemudian diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 570 nm.

2. Reagen

a) air suling yang digunakan mempunyai daya hantar listrik kurang dari 2 µmhos/cm;

b) natrium fluorida bebas air (NaF);

c) SPADNS, natrium 2-(para sulfofenilazo) 1,8-dihidroksi-3,6-naftalen disulfonat = asam 4,5-dihidroksi-3-(parasulfofenilazo)-2,7-naftalen disulfonat;

d) asam zirkonil atau zirkonil klorida oktahidrat (ZrOCl₂.8H₂O);

e) asam klorida (HCl) pekat; dan

f) natrium arsenit (NaAsO₂).

3. Peralatan

a) spektrofotometer;

b) neraca analitik;

c) pipet volumetrik 2 mL; 5 mL; 10 mL dan 15 mL;

d) pipet ukur; dan

e) labu ukur 100 mL; 500 mL dan 1000 mL.

4. Persiapan pengujian

4.1 Larutan induk fluorida 100 mg F^-/L

a) larutkan 221,0 mg natrium fluorida anhidrat (NaF) dengan air suling dalam labu ukur 1000 mL, kemudian tambahkan air suling sampai tepat pada tanda tera dan dihomogenkan (1,0 mL = 100 µg F^-); atau

b) pipet 100 mL larutan induk fluorida 1000 mg F^-/L yang tertelusur ke Standard Reference Material, masukkan ke dalam labu ukur 1000 mL, kemudian tambahkan air suling sampai tepat pada tanda tera dan dihomogenkan.

4.2 Larutan baku fluorida 10 mg F^-/L

a) pipet 50 mL larutan induk 100 mg F^-/L dan masukkan ke dalam labu ukur 500 mL;

b) tambahkan air suling sampai tepat pada tanda tera dan dihomogenkan (1,0 mL larutan = 0,01 mg F-).

4.3 Larutan kerja fluorida

a) pipet 0 mL; 2 mL; 5 mL; 10 mL dan 15 mL larutan baku fluorida yang mengandung 10 mg F^-/L dan masukkan masing-masing ke dalam labu ukur 100 mL

b) tambahkan air suling sampai tepat pada tanda tera kemudian dihomogenkan sehingga diperoleh kadar fluorida 0,0 mg F^-/L; 0,2 mg F^-/L; 0,5 mg F^-/L; 1,0 mg F^-/L dan 1,5 mg F^-/L.

4.4 Larutan SPADNS

Larutkan 958 mg SPADNS, natrium 2-(para sulfofenilazo) 1,8-dihidroksi-3,6-naftalen disulfonat atau disebut juga 4,5-dihydroxy-3-(parasulfophenylazo)-2,7-naphtalenedisulfonic acid trinatrium salt, dalam air suling dan encerkan larutan diatas dengan air suling menjadi 500 mL. Larutan ini stabil selama 1 tahun apabila terhindar dari sinar matahari langsung.

4.5 Larutan asam zirkonil

a) larutkan 133 mg zirkonil klorida oktahidrat, ZrOCl₂.8H₂O dalam sekitar 25 mL air suling;

b) tambahkan 350 mL HCl pekat dan diencerkan menjadi 500 mL dengan air suling.

4.6 Larutan campuran asam zirkonil-SPADNS

Campurkan larutan asam zirkonil dan larutan SPADNS dengan volume yang sama.

CATATAN Larutan ini stabil selama 2 tahun.

4.7 Larutan natrium arsenit 0,5%

Larutkan 0,5 g NaAsO₂ dengan air suling pada labu ukur 100 mL, tepatkan hingga tanda tera kemudian dihomogenkan.

4.8 Larutan blanko (reference solution)

Pipet 10 mL larutan SPADNS ke dalam labu ukur 100 mL, tepatkan hingga tanda batas dengan air suling. Encerkan 7 mL HCl pekat dengan air suling hingga 10 mL dan campurkan dengan larutan SPADNS tersebut di atas.

5. Persiapan contoh uji

a) Contoh uji yang keruh harus disaring menggunakan saringan membran berpori 0.45 µm.

b) Contoh uji tidak boleh mengandung ion klorida lebih besar atau sama dengan 7000 mg Cl-/L, karena dapat mengganggu analisis dan memberikan kesalahan positif.

c) Contoh uji tidak boleh mengandung besi lebih besar atau sama dengan 10 mg Fe/L, karena dapat mengganggu analisis dan memberikan kesalahan negatif.

d) Contoh uji tidak boleh mengandung ion sulfat lebih besar atau sama dengan 200 mg SO₄^2-/L, karena dapat mengganggu analisis dan memberikan kesalahan negatif.

e) Contoh uji tidak boleh mengandung ion fosfat lebih besar atau sama dengan 16 mg PO₄^3-/L, karena dapat mengganggu analisis dan memberikan kesalahan positif.

f) Apabila contoh uji mengandung ion-ion pengganggu pada 5 butir c) sampai g), hilangkan gangguan tersebut dengan cara destilasi.

g) Apabila contoh uji mengandung sisa klorin, hilangkan klorin dengan penambahan 0,05 mL larutan NaAsO₂, untuk setiap 0,1 mg sisa klorin.

6. Pembuatan kurva kalibrasi

a) optimalkan spektrofotometer untuk pengujian kadar fluorida sesuai dengan pengoperasian alat;

b) ke dalam masing-masing larutan kerja pada langkah 4.3, tambahkan 10,0 mL larutan campuran SPADNS dan asam zirkonil, aduk hingga homogen;

c) atur spektrofotometer hingga nilai serapan nol dengan larutan blanko;

d) ukur serapan masing-masing larutan baku dan catat;

e) buat kurva kalibrasi yang menunjukkan hubungan antara kadar fluorida dengan pembacaan serapannya dan tentukan persamaan garis lurusnya (regresi liniernya).

7. Prosedur pengujian contoh uji

a) pipet 50,0 mL contoh uji atau yang telah diencerkan menjadi 50,0 mL dengan air suling;

b) tambahkan 10,0 mL larutan campuran SPADNS-asam zirkonil, kocok hingga homogen;

c) ukur serapannya dan catat;

d) apabila serapan contoh uji berada di luar serapan kurva kalibrasi standar, ulangi pengujian dengan menggunakan contoh uji yang telah diencerkan.

8. Perhitungan

Kadar flourida (mg/L) = C x fp

dengan pengertian:

C adalah kadar yang didapat dari hasil pengukuran (mg/L);

fp adalah faktor pengenceran.

Referensi
SNI 06-6989.29-2005

Prosedur Digesti Asam (Acid Digestion) untuk Analisis Logam

Prosedur digesti asam diperlukan untuk mengurangi interferensi oleh zat organik dan untuk mengkonversi logam yang terikat dengan partikulat ke bentuk logam bebas yang dapat ditentukan oleh AAS atau ICP.

HNO₃ akan mendestruksi sebagian besar sampel secara memadai. Nitrat adalah matriks yang dapat diterima baik untuk FAAS dan GFAAS. Beberapa sampel mungkin memerlukan penambahan asam perklorat, asam klorida, atau asam sulfat untuk digesti yang sempurna. Asam-asam ini dapat mengganggu analisis beberapa logam dan memberikan interferensi matriks untuk analisis GFAAS. Sebagai aturan umum:

• HNO₃ saja cukup untuk sampel bersih atau bahan mudah teroksidasi.

• HNO₃-H₂SO₄ atau larutan HNO₃-HCl cukup untuk bahan organik yang mudah teroksidasi.

• Digesti HNO₃-HClO₄ atau HNO₃-HClO₄-HF diperlukan untuk bahan organik atau mineral yang sulit dioksidasi.

Prosedur Digesti Asam

A. Digesti Asam Nitrat (HNO₃)

1. Transfer sejumlah volume sampel yang sesuai (50 sampai 100 mL), masukkan ke dalam labu Erlenmeyer 125 mL atau gelas Beaker 150 mL.

2. Tambahkan 5 mL HNO₃ pekat dan beberapa butir batu didih. Tutup wadah dengan gelas arloji.

3. Panaskan perlahan dengan menggunakan hot plate hingga sampai volume 10-20 mL, sebelum terjadi presipitasi.

4. Lanjutkan pemanasan dan tambahkan HNO₃ pekat seperlunya sampai digesti komplit, seperti yang ditunjukkan oleh larutan berwarna terang dan jernih. Jangan biarkan sampel kering selama digesti.

5. Dinginkan, bilas dinding wadah dan gelas arloji dengan air demin dan saring, jika perlu.

6. Pindahkan filtrat ke dalam labu ukur 100 mL. Tambahkan air demin hingga tanda tera, aduk sampai homogen.

B. Digesti Asam Nitrat (HNO₃)– Asam Klorida (HCl)

1. Transfer sejumlah volume sampel homogen dan telah diasamkan untuk konsentrasi logam yang diharapkan ke labu Erlenmeyer 125 mL atau gelas Beaker 150 mL.

2. Tambahkan 3 ml HNO₃ pekat dan beberapa butir batu didih.

3. Panaskan perlahan di atas hot plate dan uapkan sampai kurang dari 5 mL, pastikan bahwa sampel tidak mendidih dan tidak ada bagian bawah wadah dibiarkan kering.

4. Dinginkan, bilas dinding wadah dan gelas arloji dengan sedikit air demin, tambahkan lagi 5 mL HNO₃ pekat. Tutup wadah dengan gelas arloji dan panaskan kembali di atas hot plate. Tingkatkan suhu hot plate sehingga terjadi reaksi refluks.

5. Lanjutkan pemanasan, tambahkan asam tambahan secukupnya sampai digesti komplit, ditandai dengan larutan berwarna terang dan jernih.

6. Uapkan sampai kurang dari 5 mL dan dinginkan. Tambahkan 10 mL HCl (1+1) dan 15 mL air demin per 100 mL volume akhir. Panaskan selama 15 menit tambahan untuk melarutkan endapan atau residu.

7. Dinginkan, bilas dinding wadah dengan air demin, dan saring untuk menghilangkan bahan yang tidak larut yang bisa menyumbat nebulizer. Atau, sentrifugasi atau biarkan mengendap selama semalam.

8. Transfer filtrate ke labu ukur 100 mL. Tambahkan air demin hingga tanda tera, aduk sampai homogen.

C. Digesti Asam Nitrat (HNO₃) – Asam Sulfat (H₂SO₄)

1. Transfer sejumlah volume sampel homogen dan telah diasamkan untuk konsentrasi logam yang diharapkan ke labu Erlenmeyer 125 mL atau gelas Beaker 150 mL.

2. Jika sampel belum diasamkan, tambahkan H₂SO₄ pekat, metil orange dan 5 mL HNO₃ pekat sampai berubah warna menjadi merah jingga.

3. Tambahkan beberapa batu didih, panaskan pelan-pelan hingga mendidih pada hot plate dan uapkan hingga volumenya menjadi 15 sampai 20 mL.

4. Tambahkan 5 mL HNO₃ pekat dan 10 mL H₂SO₄ pekat. Uapkan pada hot plate hingga tepat tampak uap putih pekat SO₃.

5. Jika larutan tidak jernih, tambahkan 10 mL HNO₃ pekat dan ulangi penguapan sampai asap putih SO₃ mulai terbentuk.

6. Panaskan untuk menghilangkan semua HNO₃ sebelum perlakuan selanjutnya. Semua HNO₃ akan hilang apabila larutan tersebut menjadi jernih dan tidak ada lagi asap kecoklatan yang terlihat. Sampel jangan sampai kering selama digesti.

7. Dinginkan, encerkan dengan air demin kira-kira 50 mL.

8. Panaskan sampai hampir mendidih untuk melarutkan garam yang susah larut.

9. Bila perlu disaring, kemudian pindahkan filtrat ke dalam labu ukur 100 mL, bilas wadah dengan air demin, tambahkan hasil bilasan ini ke dalam labu ukur.

10. Dinginkan, encerkan dengan air demin hingga tanda tera dan aduk sampai homogen.

D. Digesti Asam Nitrat (HNO₃)– Asam Perklorat (HClO₄)

1. Aduk dan transfer sejumlah volume sampel homogen dan telah diasamkan untuk konsentrasi logam yang diharapkan ke labu Erlenmeyer 125 mL atau gelas Beaker 150 mL.

2. Bila sampel belum diasamkan, lakukan pengasaman dengan menambah HNO3 pekat dan indikator metil orange.

3. Tambahkan tambahan 5 mL HNO3 pekat dan beberapa butir batu didih,

4. Panaskan dengan menggunakan hot plate hingga volumenya menjadi 15 mL sampai dengan 20 mL.

5. Tambahkan lagi 10 mL HNO3 pekat dan 10 mL HClO₄ pekat sambil didinginkan. Uapkan dengan menggunakan hot plate sampai timbul uap putih tebal dari HClO₄.

6. Jika larutan tidak jernih, tutuplah wadah dengan gelas arloji dan biarkan larutan tetap mendidih hingga menjadi jernih. Jika perlu, tambahkan 10 mL HNO₃ pekat untuk menyempurnakan digesti.

7. Dinginkan, encerkan dengan air demin sampai kira-kira 50 mL dan didihkan untuk menghilangkan Cl₂ dan oksida nitrogen.

8. Bila perlu disaring, kemudian pindahkan filtrat ke dalam labu ukur 100 mL, bilas wadah dengan air demin, tambahkan hasil cucian ini ke dalam labu ukur.

9. Dinginkan, encerkan dengan air demin hingga tanda tera dan aduk sampai homogen.

E. Digesti Asam Nitrat (HNO₃) – Asam Perklorat (HClO₄)– Asam Florida (HF)

1. Aduk sampel dan transfer volume yang sesuai ke dalam Beaker TFE 250 mL.

2. Tambahkan beberapa butir labu didih dan panaskan di atas hot plate secara perlahan. Uapkan sampai 15 sampai 20 mL.

3. Tambahkan 12 mL HNO₃ pekat dan uapkan sampai hampir kering. Ulangi penambahan dan penguapan HNO₃.

4. Biarkan larutan dingin, tambahkan 20 mL HClO₄ dan 1 mL HF, dan panaskan sampai larutan menjadi jernih dan timbul asap putih HClO₄.

5. Dinginkan, tambahkan sekitar 50 mL air demin, saring.

6. Tambahkan air demin hingga tanda tera dan aduk sampai homogen.

CATATAN:

Pemanasan campuran HClO₄ dan bahan organik dapat meledak kuat. Hindarkan bahaya ini dengan mengikuti prosedur berikut:

1. Jangan menambahkan HClO₄ pada larutan panas yang mengandung bahan organik.

2. Lakukan pretreatment (perlakuan awal) contoh uji yang mengandung bahan organik.

3. Digesti dilakukan di dalam ruang asam yang telah dikondisikan untuk digesti dengan menggunakan asam HClO₄.

4. Hindari contoh uji yang di digesti dengan HClO₄ menguap sampai kering.