ANALISIS BESI (III) OKSIDA (Fe2O3) DALAM SEMEN

Semen merupakan salah satu bahan perekat yang jika dicampur dengan air mampu mengikat bahan-bahan padat seperti pasir dan batu menjadi suatu kesatuan kompak. Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia yang dikandungnya. Adapun bahan utama yang dikandung semen adalah kapur (CaO), silikat (SiO₂), alumunia (Al₂O₃), ferro oksida (Fe₂O₃), magnesit (MgO), serta oksida lain dalam jumlah kecil (Lea and Desch, 1940). Fe₂O₃ dalam semen berfungsi sebagai penghantar panas dalam proses pembuatan terak semen. Kadar yang baik dalam pembuatan semen yaitu Fe₂O₃ ± 75% - 80%. Pada penggilingan akhir digunakan gipsum sebanyak 3-5% total pembuatan semen. Penggunaan pasir besi (Fe₂O₃) dalam pembuatan semen itu sendiri sebesar ± 1%.

A.      PRINSIP DASAR ANALISIS

            Prinsip analisis dalam Fe₂O₃ dalam semen yaitu mereduksi besi(III) menjadi besi(II) dengan timah(II) klorida (SnCl₂) dan dititrasi dengan larutan baku kalium bikromat (K₂Cr₂O₇). Penetapan ini tidak dipengaruhi oleh titanium dan vanadium yang mungkin ada dalam semen.

B.       ALAT DAN BAHAN  

Alat

-          Gelas Beker

-          Timbangan

-          Labu Ukur

-          Gelas Ukur

-          Erlenmeyer

-          Botol Tetes

-          Pengaduk

-          Lumpang dan Alu

-          Pengaduk Magnet

-          Buret

Bahan

-          Larutan indikator barium diphenilamine sulfonat

-          Air

-          Larutan Kalium dikromat (K₂Cr₂O₇)

-          Larutan HCl

-          Larutan Timah (II) Klorida (SnCl₂. 2H₂O)

-          Semen

-          LiBO₂

-          Larutan Merkuri Klorida (HgCl₂)

C.      METODE KERJA

Pereaksi

1.      Larutan indikator barium diphenilamine sulfonat.

       Larutkan 0,3 gram barium diphenilamine sulfonat dalam 100 mL air.

2.     Larutan baku kalium dikromat (1 mL = 0,004 gram Fe₂O₃)

       Haluskan dan keringkan pereaksi baku primer kalium dikromat        (K₂Cr₂O₇) NBS 136 pada suhu (180-200) ^oC sampai berat tetap. Timbang dengan teliti sebanyak 2,45700 gram untuk 1 liter larutan yang disiapkan. Larutkan dalam air dan encerkan dengan tepat sampai volume yang diinginkan dalam labu yang berukuran tepat. Larutan baku ini adalah larutan baku primer dan tidak perlu ditetapkan lagi.

3.     Larutan timah(II) klorida

       Larutkan 5 gram timah(II) klorida (SnCl₂.2H₂O) dalam 10 mL HCl dan encerkan sampai 100 mL. Tambahkan butiran timah bebas besi dan didihkan sampai larutan dalam botol tetes tertutup yang berisi butiran timah.

Prosedur

Untuk semen portland yang bagian tak larutnya belum diketahui, terlebih dahulu tentukan bagian tak larut sesuai dengan cara uji yang dijelaskan pada prosedur ini. Apabila bagian tak larutnya diketahui, lakukan sesuai butir 1 atau 2.

1.      Untuk semen portland dengan kadar bagian tak larut lebih kecil dari 1%, timbang 1 gram contoh ke dalam gelas kimia 500 mL atau wadah lain yang sesuai. Tambahkan 40 mL air dingin, sambil wadah digoyangkan  tambahkan 10 mL HCl. Jika perlu panaskan larutan dan hancurkan semen dengan batang pengaduk kaca berujung rata sampai semua semen terurai sempurna. Lanjutkan analisis sesuai butir 2 a).

2.      Untuk semen dengan kadar bagian tak larut lebih besar dari 1%, timbang 0,500 gram contoh, campur dengan 1 g LiBO₂ dengan menggunakan lumpang dan alu. Pindahkan ke dalam krusibel yang sebelum dipanaskan mengandung 0,1 gram LiBO₂ yang tersebar di dasarnya.

Tutup dengan 0,1 gram LiBO₂ yang terlebih dahulu digunakan untuk membersihkan lumpang dan alu. Tempatkan krusibel tak bertutup dalam tungku yang telah diatur suhunya pada 1100^oC selama 15 menit. Pindahkan krusibel dari tungku dan periksa kesempurnaan peleburan. Jika leburan tidak sempurna,kembalikan krusibel ke dalam tungku selama 30 menit. Periksa kembali kesempurnaan peleburan. Jika peleburan tetap tidak sempurna, buang contoh dan ulangi prosedur peleburan menggunakan 0,250 gram contoh atau jumlah contoh yang lebih sedikit dengan jumlah LiBO₂ yang sama. Apabila leburan telah sempurna, segera goyang, hati-hati lelehan dan tuangkan ke dalam gelas kimia 150 mL yang berisi 10 mL HCl dan 50 mL air. Aduk terus menerus sampai hasil leburan larut, biasanya 10 menit atau kurang. Jika digunakan pengaduk magnet, pindahkan dan bilas batang pengaduk tersebut dan lanjutkan analisis sesuai butir 2.a.

a.       Panaskan larutan sampai mendidih dan tambahkan larutan SnCl₂ tetes demi tetes sambil diaduk dan dididihkan hingga larutan tidak berwarna. Tambah satu tetes berlebih dan dinginkan larutan hingga suhu ruang dengan meletakkan gelas kimia pada pan yang berisi air dingin. Setelah dingin dan tanpa ditunda-tunda bilas bagian dalam dinding gelas kimia dengan air, dan tambahkan sekaligus 10 mL larutan jenuh merkuri klorida (HgCl₂) dingin. Aduk larutan dengan cepat selama satu menit dengan cara menggoyangkan gelas kimia dan tambahkan 10 mL H₃PO₄ (1+1) dan dua tetes larutan indikator barium diphenilamine sulfonat. Tambahkan air secukupnya hingga volume setelah titrasi berkisar antara (75 -100) mL. Titrasi dengan larutan baku kalium dikromat. Titik akhir akan ditunjukkan dimana satu tetes menyebabkan warna merah lembayung yang tetap pada penambahan larutan K₂Cr₂O₇ berlebih.

Blangko

Lakukan penetapan blangko dengan menggunakan prosedur yang pereaksi yang sama. Rekam volume larutan K₂Cr₂O₇ yang diperlukan untuk menetapkan titik akhir seperti yang dijelaskan pada butir 2.a. Diperlukan sejumlah besi supaya mencapai titik akhir, jika tidak terlihat warna lembayung yang jelas setelah penambahan empat tetes larutan baku K₂Cr₂O₇ maka dalam blangko tidak terdapat besi.

D.      PERHITUNGAN

Penentuan kadar Fe₂O₃ dengan ketelitian 0,01% (dilaporkan dengan ketelitian 0,1%) sebagai berikut:

dimana :

E    : kesetaraan Fe₂O₃ terhadap larutan K₂Cr₂O₇, gram/mL;

V   : mililiter K₂Cr₂O₇ yang diperlukan pada penetapan contoh;

B   : mililiter K₂Cr₂O₇ yang diperlukan pada penetapan blangko;

W : berat contoh dengan ketelitian 0,1 miligram.

1.      METODE INSTRUMENTAL

A.      PRINSIP DASAR ANALISIS

          X-Ray Fluoresensi (XRF) merupakan salah satu metode analisis tidak merusak digunakan untuk analisis unsur dalam bahan secara kualitatif dan kuantitatif. Prinsip Kerja metode analisis XRF berdasarkan terjadinya tumbukan atom-atom pada permukaan sampel (bahan) oleh sinar–X dari sumber sinar–X. Hasil analisis kualitatif ditunjukkan oleh puncak spektrum yang mewakili jenis unsur sesuai dengan energi sinar-X karakteristiknya, sedang analisis kuantitatif diperoleh dengan cara membandingkan intensitas sampel dengan standar.

          Dalam analisis kuantitatif, faktor-faktor yang berpengaruh dalam analisis antara lain matriks bahan, kondisi kevakuman dan konsentrasi unsur dalam bahan, pengaruh unsur yang mempunyai energi karakteristik berdekatan dengan energi karakteristik unsur yang dianalisis.

B.       ALAT DAN BAHAN

Alat

-        X-Ray Fluorosence (XRF)

-        hydraulic press fused beads

Bahan

-        Sampel semen

-        HCl

-        timah(II) klorida (SnCl₂.2H₂O)

C.      METODE KERJA

1.      Sampel semen terlebih dahulu dipress membentuk tablet padat menggunakan hydraulic press fused beads atau juga bisa dibentuk menjadi presed powder.

2.      5 gr semen ditambah dengan 0,5 selulosa dan 5 ml dupont lalu di tekan selama 90 s dengan tekanan 40.000 pon sehingga berukuran 40 mm.

3.      Siapkan juga larutan standarnya  yaitu Larutan timah(II) klorida

Larutkan 5 gram timah(II) klorida (SnCl₂.2H₂O) dalam 10 mL HCl dan encerkan sampai 100 mL. Tambahkan butiran timah bebas besi dan didihkan sampai larutan dalam botol tetes tertutup yang berisi butiran timah.

4.      Sampel ditempatkan pada wadah analisis dikenal dengan sample holder pada  alat XRF lalu ditutup rapat.

5.      Peralatan dikondisikan dengan cara memvakum sample chamber dan melakukan kalibrasi energi.

6.      Alat spectrometer XRF siap digunakan bila kevakuman sample chamber mencapai 200 miliTorr.

7.      Kalibrasi energi menggunakan sampel uji pada kondisi tegangan kerja 14kV dan kuat arus 90 μA serta input count rate sebesar 10000 cps (count per second).

8.      Selanjutnya dilakukan kalibrasi pengukuran blanko standar Fe₂O₃ pada tegangan kerja 14kV dan kuat arus 90 μA.

9.      Kemudian pengujian sampel semen yang sudah dalam bentuk tablet padat dalam XRF dengan penggulangan minimal 3. Pengulangan untuk membuat kurva kalibrasi dari setiap unsur yang dianalisis.

10.   Selanjutnya dilakukan evaluasi terhadap data hasil kalibrasi untuk menentukan batas daerah linieritas dengan persamaan dan koefisien regresi.

11.  Selanjutnya pengukuran dilakukan pada salah satu bahan standar yang memiliki konsentrasi di daerah linieritas pengukuran untuk mengetahui presisi dan akurasi pengukuran.

12.  Setelah itu dilakukan analisis unsur-unsur logam yang terdapat pada bahan semen.

                                                                                  

REFERENSI

Kriswarini, R., 2010, Validasi Metoda Xrf (X-Ray Fluorescence) Secara            Tunggal Dan Simultan  Untuk Analisis Unsur Mg, Mn Dan Fe Dalam    Paduan Aluminum, Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN),        BATAN, Tangerang.

 SNI 15-1049-2004, Semen Portland