![Tkm0092 - Kimia Analisa 1 [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/tkm0092-kimia-analisa-1.jpg)
14 0 2 MB
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
COVER
KIMIA ANALISA 1
Penyusun: Muryanto
Jl. Surya Kencana No. 1 Pamulang Gd. A, Ruang 212 Universitas Pamulang Tangerang Selatan – Banten
Kimia Analisa 1
i
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
KIMIA ANALISA 1
Penulis: Muryanto
ISBN: 978-623-6352-42-7
Editor: Agustina Dyah Setyowati
Desain sampul: Putut Said Permana
Tata Letak: Kusworo
Penerbit: Unpam Press Redaksi: Jl. Surya Kencana No. 1 Pamulang – Tangerang Selatan Telp. 021-7412566 Fax. 021 74709855 Email: [email protected] Cetakan pertama, 26 Agustus 2021 Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa ijin penerbit.
Kimia Analisa 1
ii
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
DATA PUBLIKASI UNPAM PRESS | Lembaga Penerbit dan Publikasi Universitas Pamulang
Gedung A. R. 212 Kampus 1 Universitas Pamulang Jalan Surya Kencana Nomor 1 Pamulang Barat, Tangerang Selatan, Banten Website: www.unpam.ac.id | Email: [email protected]
Kimia Analisa 1/ Muryanto – 1st ed. ISBN. 978-623-6352-42-7
1. Kimia Analisa 1 I. Muryanto M178-26082021-01
Ketua Unpam Press: Pranoto Koordinator Editorial: Aden, Ali Maddinsyah Koordinator Hak Cipta: Susanto Koordinator Produksi: Dameis Surya Anggara Koordinator Publikasi dan Dokumentasi: Kusworo Desain Cover: Putut Said Permana
Cetakan pertama, 26 Agustus 2021 Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa ijin penerbit.
Kimia Analisa 1
iii
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
MODUL MATA KULIAH KIMIA ANALISA I
IDENTITAS MATA KULIAH Program Studi : Mata Kuliah/Kode : Sks : Prasyarat : Semester : Deskripsi :
Capaian pembelajaran
Penyusun
Teknik Kimia S-1 Kimia Analisa 1/TKM0092 2 Sks III Mata kuliah Kimia Analisa 1 mempelajari berbagai metode analisa kimia secara kualitatif, termasuk di dalamnya perhitungan analisa larutan elektrolit dan non elektrolit, perhitungan asam dan basa, reaksi redoks, senyawa kompleks, dan analisa kation dan anion, serta pemisahan anion pengganggu : Setelah mempelajari mata kuliah ini mahasiswa mampu menggunakan dan menerapkan perhitungan dan identifikasi dalam melakukan analisa senyawa elektrolit dan non elektrolit, asam dan basa, senyawa kompleks dan identifikasi kation serta anion : Muryanto, M.T.
Ketua Program Studi
Penyusun
Ir. Wiwik Indrawati, M.Pd. NIDN. 0429036203
Muryanto, M.T. NIDK. 8867750017
Kimia Analisa 1
iv
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya yang telah tercurah, sehingga penulis bisa menyelesaikan bahan ajar mata kuliah Kimia Analisa 1 ini. Adapun tujuan dari disusunnya bahan ajar ini adalah supaya para mahasiswa dapat mengetahui jenis-jenis larutan dalam kimia, asam-basa, reaksi redoks, senyawa kompleks dan mengetahui cara identifikasi kation dan anion dengan analisa kimia. Setiap mahasiswa Program Studi S1 Teknik Kimia wajib menyusun skripsi dengan melakukan penelitian dimana pada umumnya akan melibatkan analisis kimia suatu sampel. Untuk menentukan metode analisis yang tepat maka mahasiswa perlu memahami berbagai prinsip dan metode analisis kimia.
Berbagai metode analisis
konvensional dan modern dapat digunakan untuk analisis sampel secara kuantitatif. Untuk
keperluan
penyusunan
skripsi maupun
kemampuan
penalaran
dalam
menganalisis masalah yang terkait dengan analisis kimia, maka mahasiswa harus menguasai materi analisis kimia kuantitatif. Agar mahasiswa mampu melakukan analisis kimia, maka pada Program Studi S1 Teknik Kimia diberikan mata kuliah Kimia Analisa 1. Bahan ajar yang tersusun ini tentu masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun sangat diperlukan agar buku ini bisa lebih baik ke depannya.
Tangerang Selatan, 28 Agustus 2021
Muryanto
Kimia Analisa 1
v
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
DAFTAR ISI KIMIA ANALISA 1 .......................................................................................................... i KIMIA ANALISA 1 ......................................................................................................... ii DATA PUBLIKASI UNPAM PRESS ..............................................................................iii IDENTITAS MATA KULIAH ......................................................................................... iv KATA PENGANTAR ..................................................................................................... v DAFTAR ISI ................................................................................................................. vi PERTEMUAN 1 ............................................................................................................ 1 LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT ...................................................... 1 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN................................................................................ 1
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................... 1
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 10 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 10 PERTEMUAN 2 .......................................................................................................... 11 ASAM BASA ............................................................................................................... 11 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 11
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................. 11
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 22 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 22 PERTEMUAN 3 .......................................................................................................... 23 TETAPAN KESETIMBANGAN DISOSIASI ................................................................. 23 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 23
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................. 23
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 34 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 34 PERTEMUAN 4 .......................................................................................................... 35 DERAJAT KEASAMAN (pH) ....................................................................................... 35 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 35
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................. 35
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 46 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 46 PERTEMUAN 5 .......................................................................................................... 47 KESETIMBANGAN HIDROLISIS ................................................................................ 47 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 47
Kimia Analisa 1
vi
Universitas Pamulang
B.
Teknik Kimia S-1
URAIAN MATERI ............................................................................................. 47
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 57 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 57 PERTEMUAN 6 .......................................................................................................... 58 REAKSI REDOKS ...................................................................................................... 58 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 58
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................. 58
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 69 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 69 PERTEMUAN 7 .......................................................................................................... 70 SENYAWA KOMPLEKS ............................................................................................. 70 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 70
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................. 70
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 79 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 79 PERTEMUAN 8 .......................................................................................................... 81 KATION GOLONGAN I ............................................................................................... 81 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 81
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................. 81
C. SOAL LATIHAN/TUGAS .................................................................................. 92 D. DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 92 PERTEMUAN 9 .......................................................................................................... 93 KATION GOLONGAN II .............................................................................................. 93 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN.............................................................................. 93
B.
URAIAN MATERI ............................................................................................. 93
C. SOAL LATIHAN/TUGAS ................................................................................ 104 D. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 105 PERTEMUAN 10 ...................................................................................................... 106 KATION GOLONGAN III ........................................................................................... 106 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN............................................................................ 106
B.
URAIAN MATERI ........................................................................................... 106
C. SOAL LATIHAN/TUGAS ................................................................................ 118 D. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 118 PERTEMUAN 11 ...................................................................................................... 119 KATION GOLONGAN IV .......................................................................................... 119
Kimia Analisa 1
vii
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
A.
TUJUAN PEMBELAJARAN............................................................................ 119
B.
URAIAN MATERI ........................................................................................... 119
C. SOAL LATIHAN/TUGAS ................................................................................ 130 D. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 130 PERTEMUAN 12 ...................................................................................................... 131 KATION GOLONGAN V ........................................................................................... 131 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN............................................................................ 131
B.
URAIAN MATERI ........................................................................................... 131
C. SOAL LATIHAN/TUGAS ................................................................................ 144 D. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 144 PERTEMUAN 13 ...................................................................................................... 145 ANION ...................................................................................................................... 145 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN............................................................................ 145
B.
URAIAN MATERI ........................................................................................... 145
C. SOAL LATIHAN/TUGAS ................................................................................ 156 D. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 156 PERTEMUAN 14 ...................................................................................................... 157 ION HALIDA ............................................................................................................. 157 A.
TUJUAN PEMBELAJARAN............................................................................ 157
B.
URAIAN MATERI ........................................................................................... 157
C. SOAL/LATIHAN ............................................................................................. 166 D. DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 166 RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER .............................................................. 167
Kimia Analisa 1
viii
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
PERTEMUAN 1 LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai jenis dan sifat dari larutan elektrolit dan non elektrolit, perbedaan dan perhitungan pada larutan elektrolit dan non elektrolit. Setelah menyelesaikan materi pertemuan satu ini mahasiswa mampu menjelaskan jenis larutan elektrolit dan larutan non elektrolit.
B. URAIAN MATERI 1. Analisa Kimia Analisa kualitatif yaitu teknik analisa untuk mengidentifikasi suatu senyawa kimia. Sedangkan Analisa kuantitatif yaitu teknik analisa untuk menentukan jumlah/kadar seuatu senyawa kimia dalam sampel. a. Analisis kualitatif Analisis Kualitatif umum digunakan dalam ilmu kimia, analisini ini digunakan untuk menentukan keberadaan suatu senyawa target dalam sebuah campuran ataupun senyawa kimia. Metode analisis kualitatif secara umum banyak digunakan dan bertujuan untuk untuk mengenali, mengetahui, dan atau mengidentifikasi akan keberadaan suatu unsur atau senyawa kimia yang berada didalam suatu sampel yang akan dianalisa. Metode ini dilakukan berdasarkan atas sifat kimia dan sifat fisika dari senyawa kimia tersebut.. Analisa kuantitaif berdasarkan
sifat
kimia
akan banyak melakukan
beberapa jenis reaksi kimia yang umum terjadi seperti reaksi asam basa, reaksi reduksi-oksidasi (redoks),
reaksi
pengendapan, dan juga reaksi
kompleks. Selain berdasarkan sifat kimianya, analisa kualitatif juga dapat dilakukan berdasarkan sifat fisikanya. Analisis berdasarkan sifat fisika dari suatu reaksi yang dapat diamati langsung secara organoleptis, seperti reaksi yang menghasilkan bau, reaksi yang menghasilkan perubahan warna, dan juga reaksi yang menghasilkan/terbentuknya gelembung gas.
Kimia Analisa 1
1
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
Perubahan/reaksi yang akan menghasilkan zat/senyawa baru. Contoh: Pembakaran CxHy + O2 --> CO2 + H2O + panas Untuk dapat digunakan sebagai identifikasi/analisa, suatu perubahan kimia harus spesifik, artinya hanya mempunyai reaksi atau hasil pengamatan yang khas terhadap zat tertentu
b. Ciri Perubahan/reaksi kimia Reaksi kimia seperti yang umum diketahui adalah terjadinya perubahan zat yang dapat menghasilkan suatu zat jenis baru. Berbeda dengan perubahan kimia yang hanya menghasilkan perubahan wujud saja, reaksi kimia menghasilkan suatu zat baru. Terbentuknya zat baru tersebut dapat diketahui dengan beberapa tanda yang terjadi baik selama proses reaksi kimia maupun setelah terbentuknya produk. Reaksi kimia yang terjadi dapat diketahui dengan terjadinya perubahan-perubahan pada hasil reaksi. Ciri-ciri dari suatu reaksi kimia dapat diketahui dari beberapa hal yang akan dijelaskan sebagai berikut : 1) Terbentuknya warna Suatu senyawa kimia memiliki warna yang spesifik. Perubahan penyusunan unsur dapat merubah warna yang dipancarkan. Perubahan warna ini dapat dijadikan sebagai ciri atau penanda dalam reaksi kimia. Zat yang tidak berwarna dapat saja ketika bereaksi dengan zat yang tidak berwarna menghasilkan produk yang berwarna, atau sebaliknya. Adanya perubahan warna ini menjadi acuan apakah reaksi tersebut telah berlangsung dan produk yang diinginkan telah terbentuk. Contoh reaksi yang mengalami perubahan warna pada saat terjadinya reaksi antara iodin dengan amilum pada pati. Reaksi ini akan menghasilkan warna biru tua kehitaman yang menandakan iodin bereaksi dengan amilum yang terdapat dalam pati.
Kimia Analisa 1
2
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
2) Terbentuknya endapan Kelarutan suatu senyawa kimia berbeda-beda. Ada yang mudah larut dalam pelarutnya (contoh pelarut yang umum adalah air) ada yang sedikit larut dan bahkan tidak larut sama sekali. Zat kimia dalam bentuk cair dapat bereaksi dengan zat kimia cair juga menghasilkan padatan yang mengendap didasar tabung. Contoh padatan timbal iodide berwarna kuning dihasilkan dari larutan timbal nitrat yang direaksikan dengan larutan kalium iodide. 3) Terjadinya perubahan suhu Suatu reaksi ada yang menghasilkan panas disebut reaksi eksoterm da nada yang menyerap panas atau endoterm. Contoh reaksi eksoterm adalah reaksi air dengan asam sulfat, ketika melarutkan asam sulfat dalam air, akan menghasilkan panas. Reaksi yang menghasilkan panas yang sering terjadi disekitar kita adalah reaksi pembakaran. 4) Terbentuknya bau/gas Jika suatu reaksi menghasilkan gas dapat dengan mudah dilihat dari adanya gelembung-gelembung gas yang terjadi pada larutan. Gas yang terjadi bisa gas hydrogen, karbon dioksida, dan gas lainnya. Contoh jika mereaksikan asam sulfat dengan natrium karbonat maka akan dihasilkan gas karbon dioksida. Tabel 1.1 Klasifikasi Reaksi dalam Larutan Air No 1
Reaksi Reaksi pertukaran yaitu reaksi kimia yang mengalami pertukaran pasangan antara kation dan anion dari masing-masing reaktan yang bereaksi.
2
Reaksi pengendapan merupakan reaksi yang menghasilkan suatu produk tak larut atau endapan akibat interaksi antar ion. Endapan yang terbentuk dalam reaksi ini diakibatkan oleh adanya pengurangan jumlah ion dalam larutan.
3
Kimia Analisa 1
Reaksi asam basa merupakan rekasi yang melibatkan penggabungan kation dari larutan
3
Persamaan reaksi A+B- + C+ D- → A+D- + C+B-
Sr2+(s) + (NH4)2CO3(aq) → SrCO3(s) + 2NH4(aq) Sr2+ + SO42- → SrSO4 (s)
HCl (aq) + KOH(aq) → H2O(l) + KCl(aq)
Universitas Pamulang
No
4
Teknik Kimia S-1
Reaksi basa dengan anion dari larutan asam sehingga terbentuk garam. Pada reaksi ini terjadi pembentukan air dan terjadinya pengurangan jumalah ion di dalam larutan. Reaksi pembentukan gas merupakan suatu reaksi kimia ketika bereaksi akan menghasilkan gas sebagai produknya.
5
Terjadi perubahan suhu Suatu reaksi kimia yang terjadi perubahan suhu akibat adaya energi yang dibutuhkan atau dikeluarkan ketika reaktan berubah menjadi produk. Rekasi ekostermis adalah reaksi kimia yang menghasilkan energi dalam bentuk panas, sedangkan reaksi endotermis merupakan reaksi yang menyerap energi panas
6
Terjadi perubahan warna Reaksi kimia yang menghasilkan warna atau perubahan warna
Persamaan reaksi H2SO4 + NH4OH → NH4SO4 + H2O 2HCl + Mg → MgCl2 + H2 (g) CH4 + 2 O2 → CO2 (g) + 2H2O
identifikasi fenol dengan feri klorida
2. LARUTAN ELEKTROLIT a. Pengertian Larutan Elektrolit Larutan elektrolit adalah suatu larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Larutan elektrolit memiliki molekul-molekul yang dapat terurai atau dapat disebut juga dengan terdisosiasi menjadi partikel-partikel yang mengandung atau bermuatan listrik. Partikel-partikel bermuatan listrik ini ada yang bermuatan listrik positif dan ada juga yang bermuatan negatif yang umum disebut sebagai ion. Jika bermuatan positif maka disebut sebagai ion positif atau dinamakan sebagai kation, dan jika bermuatan negatif maka disebut ion negative atau dinamakan sebagai anion. Arus listrik akan dihantarkan oleh ion-ion tersebut. Pada larutan elektrolit dapat terjadi perubahan kimia, seperti adanya perubahan warna, terjadinya endapan, dan juga timbulnya gelembung gas. Suatu larutan elektrolit akan menyalakan lampu jika larutan tersebut diuji dengan alat uji elektrolit. Kekuatan sifat elektrolit larutan dapat ditentukan dari banyak sedikitnya ion yang terbentuk pada larutan tersebut.
Kimia Analisa 1
4
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
b. Jenis Jenis Larutan Elektrolit Secara umum, larutan elektrolit dikelompokkan menjadi dua larutan elektrolit kuat dan larutan elektrolit lemah yang akan dijelaskan lebih detail sebagai berikut. 1). Larutan Elektrolit Kuat Jika suatu larutan yang semua molekulnya terurai menjadi ion-ion atau dapat disebut juga terionisasi sempurna maka larutan tersebut adalah larutan elektrolit kuat. Hal ini disebabkan pada larutan elektrolit kuat terdapat banyak sekali ion-ion penghantar listrik yang terbentuk, sehingga daya hantar listriknya juga kuat. Umumnya larutan elektrolit kuat adalah larutan garam. Laruan elektrolit memiliki ciri-ciri sebagai berikut : a) Ciri yang utama adalah larutan ini terionisasi sempurna b) Larutan ini memiliki daya hantar listrik yang baik c) Derajat ionisasi (α) dari larutan ini adalah 1 𝛼=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑒𝑛𝑔𝑖𝑜𝑛 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙 𝑚𝑢𝑙𝑎 − 𝑚𝑢𝑙𝑎
d) Larutan ini dapat memberikan nyala lampu yang terang dan terbentuk banyak
gelembung gas ketika diuji dengan alat uji
elektrolit larutan. e) Larutan ini umumnya merupakan larutan jenis asam kuat, basa kuat dan garam yang kation dan anionnya dari asam dan basa kuat. Contohnya : Garam (NaCl, CuSO4 KCl, dan KNO3), Asam Kuat (H2SO4, HCl, HI, HNO3 dan HBr,), dan Basa Kuat (KOH, NaOH, Mg(OH)2 dan Ca(OH)2) f)
Jika
dilambangkan
dalam
persamaan
reaksi
kimia,
reaksi
penguraian elektrolit kuat digambarkan menggunakan symbol anak panah tunggal mengarah ke kanan. Berikut contoh dari reaksi elektrolit kuat : NaCl (aq)
Kimia Analisa 1
→
Na+ (aq) + Cl– (aq)
5
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
H2SO4 (aq)
→
2H+ (aq) + SO42-(aq)
2). Larutan Elektrolit Lemah Selain larutan elektrolit kuat, kita juga mengenal istilah larutan elektrolit lemah. Larutan ini disebut sebagai larutan elektrolit lemah karena pada larutan ini molekul-molekulnya tidak semua terionisasi atau dapat disebut sebagai ionisasi tidak sempurna. Hal ini berakibat pada sedikitnya ion-ion yang dapat menghantarkan listrik. Larutan elektrolit lemah mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : a) Ciri yang mendasar adalah larutan ini terionisasi sebagian b) Larutan ini memilki daya hantar listrik kurang baik atau mempunyai daya listrik lemah c) Derajat ionisasi (α) dari larutan elektrolit lemah ini adalah 0 < α < 1 d) Larutan ini hanya memberikan nyala lampu yang redup dan sedikit gelembung gas ketika diuji dengan alat uji elektrolit. e) Larutan elektrolit lemah biasanya berupa basa lemah dan asam lemah Asam Lemah : (HCN, H3PO4, CH3COOH dan H2CO3), dan Basa Lemah : (NH4OH, Al(OH)3 dan Fe(OH)3) f)
Pada suatu persamaan reaksi kimia, Reaksi penguraian elektrolit lemah ditulis dengan tanda panah ganda. Contoh reaksi elektrolit lemah : CH3COOH(aq) → CH3COO- (aq) + H+ (aq) NH4OH(aq) → NH4+(aq) + OH-(aq)
c. Manfaat Larutan Elektrolit Larutan elektrolit banyak terdapat disekitar kita. Larutan ini dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa contoh pemanfaatan dari larutan elektrolit adalah sebagai berikut: 1) Digunakan pada larutan akumulator (aki), larutan yang umum digunakan adalah asam sulfat (H2SO4). larutan aki ini dapat menyimpan energi (listrik) dalam bentuk energi kimia. 2) Garam dapur jika dilarutkan merupakan larutan elektrolit kuat.
Kimia Analisa 1
6
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
3) Tubuh manusia mengandung banyak larutan elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar daya listrik untuk kerja impuls saraf.
3. LARUTAN NON ELEKTROLIT a. Pengertian Larutan Non – Elektrolit Selain larutan elekrolit, kita juga mengenal larutan non-elektrolit. Berkebalikan dengan larutan elektrolit, maka larutan non elektrolit ini tidak dapat menghantarkan arus listrik. Zat-zat yang terlarut dalam larutan non-elektrolit ini tidak terionisasi atau tidak dapat terurai menjadi ion. Zat-zat dalam larutan nonelektrolit tetap seperti molekul yang tidak bermuatan listrik, hal inilah yang mengakibatkan larutan non elektrolit tidak dapat mengalirkan arus listrik. b. Ciri-Ciri Larutan Non-elektrolit Seperti pada larutan eletrolit, larutan non-elektrolit juga memiliki ciri-ciri yang dapat diidentifikasi sebagai berikut : 1) Larutan ini tidak dapat terionisasi 2) Karena tidak terionisasi, maka larutan ini tidak dapat menghantarkan listrik 3) Larutan non elektrolit memiliki Tetapan/derajat ionisasi (α) α = 0 4) Larutan ini tidak menghasilkan reaksi apapun jika diuji dengan alat uji elektrolit, 5) Larutan ini tidak dapat menyalakan lampu dan tidak terbentuk gelembung gas. 6) Biasanya berupa senyawa yang berasal dari kelompok asam karboksilat dan senyawa yang tersusun dari unsur C, H atau C, H, O kecuali senyawa CH3COOH dan HCOOH. Contoh larutan non elektrolit diantaranya urea, glukosa, sukrosa dan etanol. Reaksi larutan non-elektrolit dituliskan sebagai berikut : C6H12O6 (s) → C6H12O6 (aq)
c. Manfaat Larutan Non-elektrolit Larutan non elektrolit juga banyak terdapat di sekitar kita. Beberapalaruta non elektrolit ini bermanfaatn dalam kehidupa sehari-hari seperti: urea yang
Kimia Analisa 1
7
Universitas Pamulang
Teknik Kimia S-1
dapat dijadikan sebagai pupuk, larutan glukosa dapat digunakan sebagai pemanis, dan etanol yang dapat dimanfaatkan sebagai antiseptic. Larutan elektrolit dan larutan non elektrolit ini dapat dibedakan satu dengan yang lainnya berdasarkan sifat-sifatnya seperti yang ditunjukkan pada table 1.2. Tabel 1.2. Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit No 1. 2.
4.
Larutan Elektrolit Larutan ini mengandung ion Zat yang terlarut dalam larutan elektrolit ini dapat terionisasi Larutan elektrolit kuat a = 1 atau larutan elektrolit lemah 0 CH3COOH (aq) + OH– (aq) Reaksi diatas akan dihasilkan ion OH–, meyebabkan konsentrasi ion H+ dalam air akan menjadi lebih sedikit dibandingkan dengan OH- sehingga garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat akan mengalami
Kimia Analisa 1
48
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
hidrolisis sebagian atau mengalami hidrolisis parsial di dalam air dan larutan yang dihasilkan akan bersifat basa.
d. Garam dari Asam Lemah dan Basa Lemah Senyawa garam yang dihasilkan dari asam lemah dan basa lemah akan mengalami hidrolisis jika dilarutkan ke dalam air. Beberapa senyawa garam yang termasuk dalam garam ini adalah NH4CN, (NH4)2CO3, CH3COONH4. Reaksi hidrolisis dari garam ini sebagai berikut NH4CN (aq) –> NH4+ (aq) + CN– (aq) Ion NH4+ bereaksi dengan air membentuk kesetimbangan: NH4+ (aq) + H2O (l) –> NH4OH (aq) + H+ (aq) Ion CN– bereaksi dengan air membentuk kesetimbangan: CN– (aq) + H2O (l)–> HCN (aq) + OH– (aq) Dapat dilihat dari reaksi-reaksi yang dituliskan diatas, pada sisi produk akan diihasilkan ion ion H+ dan ion OH–, hal ini menunjukkan bahwa garam-garam yang berasal dari asam lemah dan basa lemah akan terjadi hidrolisis sempurna jika dilarutkan ke dalam air. Sifat larutan dari garam ini dapat ditentukan dengan mengunakan harga tetapan kesetimbangan asam (Ka) maupun tetapan kesetimbangan basa (Kb) dari masing-masing reaksi tersebut. Hai ini bearti harga Ka dan Kb pada reksi diatas dapat dinyatakan sebagai kekuatan relatif dari asam dan basa larutan tersebut. Sehingga sifat asam dan basa dari lautan garam ini sangat dipengaruhi oleh kekutan relative tetapan Kb maupun Ka nya. Kekuatan asam dan basa ditentukan oleh harga Ka (tetapan ionisasi asam lemah) dan Kb (tetapan ionisasi basa lemah). Secara umum, sifat larutan dari garam ini dapat dibagi menjadi tiga tergantung dari harga Ka dan Kb yang dapat disimpulkan sebagai berikut : Jika harga Ka lebih besar dari Kb (Ka > Kb), maka hal ini menunjukkan nilai [H+] akan lebih besar dari [OH–] sehingga garam akan bersifat asam.
Kimia Analisa 1
49
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Jika harga Ka lebih kecil dari Kb (Ka < Kb), maka hal ini menunjukkan nilai [H+] akan lebih kecil dari [OH–] sehingga garam akan bersifat basa. Jika harga Ka sama dengan Kb (Ka = Kb), maka hal ini menunjukkan nilai [H+] akan bernilai sama dengan [OH–] sehingga garam akan bersifat netral. Garam-garam yang terbentuk di alam ini dapat dicirikan dengan beberapa kriteria, yaitu, a. Garam merupakan produk dari reaksi antara asam dan basa b. Garam bersifat asam bila terbentuk dari asam kuat dan basa lemah c. Garam bersifat basa bila terbentuk dari asam lemah dan basa kuat d. Garam bersifat netral bila terbentuk dari asam kuat dan basa kuat atau asam lemah dan basa lemah. 2. Hidrolisis Garam Rekasi hidrolisis garam reaksi peruraian yang terjadi antara kation dan anion garam dengan air dalam suatu larutan. Atau dapat juga disimpulkan reaksi hidrolisis adalah reaksi penguraian garam oleh air atau reaksi ion-ion garam dengan air. Sesuai dengan penyusunya hidrolisis berasal dari kata hydro yang berarti air dan lysis yang berarti peruraian. Contoh dari reaksi hidrolisisi garam adalah sebagai berikut : CH3COONa(aq) → CH3COO–(aq)+Na+(aq) CH3COO–(aq)+H2O ↔ CH3COOH(aq)+OH–(aq) Dari reaksi di atas, hanya ion CH3COO– yang mengalami hidrolisis sedang Na+ tidak bereaksi dengan air sebab NaOH yang terjadi akan segera terionisasi menghasilkan Na+ kembali. Jadi garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat akan terhidrolisis sebagian (parsial) dan bersifat basa. Dalam penguraian garam dapat terjadi beberapa kemungkinan : a. Jika direaksikan dengan air, garam akan menghasilkan ion H+, sehingga menyebabkan konsentrasi ion [H+] dalam air bertambah mengakibatkan [H+] > [OH–], maka larutan garam ini akan bersifat asam
Kimia Analisa 1
50
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
b. Jika direaksikan dengan air, garam akan menghasilkan Ion OH–, sehingga menyebabkan konsentrasi ion [H+] < [OH–], maka larutan garam ini akan bersifat basa c. Jika direaksikan dengan air, garam tidak menghasilkan ion, sehingga konsentrasi ion [H+] dalam air akan tetap sama dengan [OH–], maka larutan garam ini akan tetap netral (pH=7) Beberapa sifat dan karakteristik dari hidrolisis garam adalah sebagai berikut: a. Reaksi hidrolisis gram akan menghasilkan asam dan basa pembentuk garam. b. Kation dan anion dari asam-basa kuat tidak dapat terhidrolisis karena terionisasi sempurna. c. JIka tidak ada kation maupun anion yang bereaksi maka garam tidak terhidrolisis. d. Garam terhidrolis sempurna jika kation dan anion bereaksi. e. Garam terhidrolisis sebagian jika salah satu kation atau anion bereaksi.
Gambar 5.1. Jenis larutan garam
Kimia Analisa 1
51
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Contoh larutan garam kehidupan sehari-hari ditunjukkan pada tabel berikut Tabel 5.1. Jenis garam
Contoh soal 1 Berapakah pH larutan natrium sianida 0,01 M sebanyak 100 ml?(Ka HCN=10-10) Jawab Agar dapat menjawab pertanyaan ini, kita perlu ketahui dahulu jenis dari garam ini. Larutan garam natrium sianida mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa karena larutan natrium sianida ini terbentuk dari campuran basa kuat (NaOH) dengan asam lemah (HCN) sesuai dengan persamaan reaksi berikut NaCN(aq) → Na+(aq) + CN–(aq) Setelah kita ketahui bahwa ion yang terhidrolisis adalah ion CN-, maka kita dapat menentukan konsentrasi ion CN– adalah 0,01 M. Untuk menghitung pH dari larutan garam ini dapat digunakan persamaan berikut:
Kimia Analisa 1
52
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
𝐾𝑤 [𝑂𝐻 − ] = √ [𝑖𝑜𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑛𝑖𝑠𝑎𝑠𝑖] 𝐾𝑎 10−14 [𝑂𝐻 − ] = √ −10 𝑥0.01 10 [𝑂𝐻 − ] = 10−3 𝑀 Setelah diketahui konsentrasi [OH-] adalah 10-3, maka kita dapatkan nilai pH dengan persamaan pOH = -log [OH-] pOH = -log 10-3 pOH = 3 Dengan demikian, pOH larutan adalah 3. Jadi, pH larutan garam tersebut adalah 14-3 sama dengan 11.
Contoh soal 2 Berapakah pH dari larutan barium asetat 0,1 M sebanyak 200 mL? (Ka CH3COOH = 2.10-5) Jawab Agar dapat menjawab pertanyaan ini, kita perlu ketahui dahulu jenis dari garam ini.. Larutan barium asetat terbentuk dari campuran basa kuat (Ba(OH)2) dengan asam lemah (CH3COOH). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat basa dengan persamaan reaksi sebagai berikut : Ba(CH3COO)2(aq) → Ba+2(aq) + 2 CH3COO–(aq) Setelah kita ketahui bahwa ion yang terhidrolisis adalah ion CH3COO–, maka konsentrasi ion CH3COO– adalah 0,2 M. Untuk menghitung pH dari larutan garam ini dapat digunakan persamaan berikut: 𝐾𝑤 [𝑂𝐻 − ] = √ [𝑖𝑜𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑛𝑖𝑠𝑎𝑠𝑖] 𝐾𝑎
Kimia Analisa 1
53
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
10−14 [𝑂𝐻 − ] = √ 𝑥0.2 2𝑥10−5 [𝑂𝐻 − ] = 10−5 𝑀 Setelah diketahui konsentrasi [OH-] adalah 10-5, maka kita dapatkan nilai pH dengan persamaan pOH = -log [OH-] pOH = -log 10-5 pOH = 5 Dengan demikian, pOH larutan adalah 5. Jadi, pH larutan garam tersebut adalah 14-5 sama dengan 9. Contoh soal 3 Hitunglah pH larutan NH4Cl 0,42 M! (Kb NH4OH = 1,8x10-5) Jawab Agar dapat menjawab pertanyaan ini, kita perlu ketahui dahulu jenis dari garam ini. Larutan amonium klorida terbentuk dari campuran basa lemah (NH4OH) dengan asam kuat (HCl). Dengan demikian, larutan garam tersebut mengalami hidrolisis parsial dan bersifat asam dengan persamaan reaksi sebagai berikut : NH4Cl(aq) → NH4+(aq) + Cl– (aq) Setelah kita ketahui bahwa ion yang terhidrolisis adalah ion NH4+. Konsentrasi ion NH4+ adalah 0,42 M. Dengan demikian, pH larutan garam dapat diperoleh melalui persamaan berikut : 𝐾𝑤 [𝐻 + ] = √ [𝑖𝑜𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑛𝑖𝑠𝑎𝑠𝑖] 𝐾𝑏 10−14 [𝐻 + ] = √ 𝑥0.42 1.8𝑥10−5 [𝐻 + ] = 1.53 𝑥 10−5 𝑀
Kimia Analisa 1
54
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Setelah diketahui konsentrasi [H+] adalah 1.53 x 10-5, maka kita dapatkan nilai pH dengan persamaan pH = -log [H+] pH = -log 1.53 x 10-5 pH = 4.82 Dengan demikian, pH larutan garam tersebut adalah 4,82.
Contoh soal 4 Tulisakan reaksi hidrolisi jika larutan garam berikut ini imengalami hidrolisis a. Pb(NO3)2 b. (NH4)2CO3 c. KNO3 d. MgSO4 e. Na2HPO4 Jawab Ion-ion dari asam kuat dan basa kuat tidak bereaksi dengan air, hanya ion yang berasal dari asam lemah atau basa lemah yang dapat bereaksi dengan air.
Kimia Analisa 1
55
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Contoh soal 5 Hitunglah pH larutan a. CH3COONa 1M (Ka CH3COOH = 1 x 10-5) b. NH4Cl 0.1 M (Kb NH4OH = 1 x 10-5) Jawab a. CH3COONa bersifat basa, maka kita gunakan persamaan 𝐾𝑤 [𝑂𝐻 − ] = √ [𝑖𝑜𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑛𝑖𝑠𝑎𝑠𝑖] 𝐾𝑎 10−14 [𝑂𝐻 − ] = √ 𝑥1 1𝑥10−5 [𝑂𝐻 − ] = 10−4.5 𝑀 Maka pOH = 4.5 dan pH = 14-4.5 = 9.5
Kimia Analisa 1
56
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
b. NH4Cl bersifat asam, maka kita gunakan persamaan 𝐾𝑤 [𝐻 + ] = √ [𝑖𝑜𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑛𝑖𝑠𝑎𝑠𝑖] 𝐾𝑏 10−14 [𝐻 + ] = √ 𝑥0.1 1𝑥10−5 [𝐻 + ] = 10−5 𝑀 Maka pH = 5
C. SOAL LATIHAN/TUGAS Tentukan apakah garam-garam berikut mengalami hidrolisis. Termasuk hidrolisis parsial atau hidrolis is total, bagaimana sifat larutan yang dihasilkan, dan tuliskan reaksi hidrolisisnya. 1. (NH4)2CO3 2. NaCl 3. Ba(C2O4)2 4. K2SO4 5. CH3COONH4 6. Al2(SO4)3
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
57
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 6 REAKSI REDOKS
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai bilangan oksidasi, reaksi redoks dan persamaan reaksi redoks. Setelah menyelesaikan materi pertemuan enam ini mahasiswa mampu menjelaskan bilangna oksidasi, reaksi redoks dan menyamakan persamaan reaksi redoks.
B. URAIAN MATERI 1. Bilangan Oksidasi Bilangan oksidasi atau yang lebih dikenal sebagai biloks adalah suatu bilangan yang menandakan apakah suatu atom, ion atau molekul berada pada kondisi kelebihan atau kekurangan elektron. Kekurangan atau kelebihan electron ini mempengaruhi nilai bilangan oksidasi dari atom, ion atau molekul. Jika atom, ion atau molekul tersebut kelebihan elektron maka biloksnya akan bernilai negatif. Sebaliknya, jika kekurangan elektron maka biloksnya akan bernilai positif. Sebagai contoh dari biloks ini dapat kita ketahui dari ion Cu+2 memiliki biloks +2, hal ini menunjukan bahwa ion Cu tersebut mengalami kekurangan tiga elektron. BIlangan oksidasi ini akan sangat membantu pada saat menyetarakan persamaan reaksi redoks (reaksi reduksi dan oksidasi). Jika di temukan suatu reaksi redoks yang belum setara maka salah satunya dapat diselesaikan dengan perubahan bilangan okidasi ini. Untuk mempelajari perubahan-perubahan bilangan oksidasi ini maka ada beberapa aturan yang terkait dengan bilangan oksidasi yang menjadi acuan. Aturan bilangan oksidasi yang umum untuk diketahui dan mempermudah dalam melakukan perhitungan bilangan oksidasi. Aturan bilangan oksidasi ini berurutan dari no 1 hingga no 8. Jika pada penentuan bilangan okidasi pada penyetaraan terdapat aturan yang berselisih, maka utamakan aturan yang lebih atas dan abaikan aturan yang lebih bawah. 1. Semua unsur bebas, bilangan oksidasinya adalah nol. Artinya jika ada unsur yang bebas berdiri sendiri maka bilangan oksidasi dari unsur tersebut bernilai 0.
Kimia Analisa 1
58
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2. Bilangan oksidasi dari semua ion monoatomik sederhana (ion yang hanya tersusun atas satu ion) adalah setara atau sama dengan muatan pada ionnya tersebut. 3. Bilangan oksidasi fluorin (F) dalam senyawanya bernilai -1 4. Bilangan oksidasi hidrogen (H) dalam senyawanya bernilai +1 5. Bilangan oksidasi oksigen (O) dalam senyawanya bernilai -2 6. Bilangan oksidasi golongan I-III A bernilai sesuai dengan lokasi golongannya, sehingga memudahkan dalam menentukan bilangan oksidasinya. Sebagai contoh, Golongan IA mempunyai bilangan oksidasi +1, golongan IIA bilangan oksidasinya adalah +2, dan golongan IIIA bilangan oksidasinya adalah +3 7. Jumlah total bilangan oksidasi dari molekul atau ion poliatomik memiliki nilai yang sama dengan muatan partikelnya. Hal ini bearti jika terdapat suatu molekul atau ion poliatomik, maka bilangan oksidasi dari penjumlahan total ion-ion tersebut nilainya harus sama dengan jumlah muatan partikelnya. 8. Pada senyawa ionik biner, nonlogam memiliki bilangan oksidasi sesuai dengan muatan anionnya.
Contoh soal 1:
Dalam senyawa Fe2O3., tentukanlah bilangan oksidasi dari Fe Jawab: Pada soal tersebut kita dapat menentukan nilai bilangan oksidasi dari Fe pada molekul Fe2O3 dengan mengikuti aturan bilangan oksidasi. Diketahui bahwa molekul Fe2O3 tidak memiliki muatan sehingga dapat ditentukan nilai biloks total Fe2O3 adalah 0, Pada molekul Fe2O3 terdapat dua unsur Fe dan tiga unsur O maka: Niai dari 2 x (biloks Fe) + 3 x (biloks O) = 0 Kita ketahui dari aturan bahwa bilangan oksidasi dari O adalah -2, sehingga 2 x (biloks Fe) + 3 x (-2) = 0 2 x (biloks Fe) - 6 = 0 2 x (biloks Fe) = +6 biloks Fe = +6/2 = +3 maka bilangan oksidasi dari Fe adalah +3
Kimia Analisa 1
59
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Contoh soal 2: Tentukan bilangan oksidasi S dalam SO42-.
Jawab: Pada soal kita dapat lihat molekul SO42- memiliki muatan -2, sehingga sesuai dengan aturan jumlah biloks dari molekul poliatomik adalah sama denan muatanya, sehingga biloks total SO42- adalah -2. Terdapat 1 unsur S dan 4 unsur O, maka Biloks S + 4 x biloks O = -2 Bilangan oksidasi dari O adalah -2 Biloks S + 4 x (-2) = -2 Biloks S - 8 = -2 Biloks S = -2 + 8 Biloks S = +6 Sehingga bilangan oksidasi dari S adalah +6.
Contoh soal 3: Tentukan bilangan oksidasi Mn dalam MnO4-. Jawab: Pada soal sesuai dengan aturan molekul MnO4- memiliki muatan -1 sehingga biloks total KMnO4 adalah -1, maka: biloks Mn + 4 x (biloks O) = -1 kita ketahui bahwa Biloks O adalah -2, sehingga biloks Mn + 4 x (biloks O) = -1 biloks Mn + 4 x (-2) = -1 biloks Mn + ( -8 ) = -1 Biloks Mn = +8 -1 Bilok Mn = +7 Sehingga bilangan oksidasi Mn dalam MnO4- adalah +7.
Kimia Analisa 1
60
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2. Penyetaraan Reaksi Redoks Reaksi reduksi-oksidasi (redoks) adalah reaksi yang melibatkan transfer electron. Oksidasi adalah hilangnya elektron dari suatu reaktan. Reduksi adalah penangkapan elektron oleh reaktan. Reaksi redoks adalah reaksi oksidasi dan reaksi reduksi yang selalu terjadi secara bersamaan. Jumlah total elektron yang hilang dari senyawa sama dengan jumlah total elektron yang ditangkap senyawa lain. Reaksi redoks akan terjadi, jika suatu molekul harus menangkap elektron yang dilepaskan oleh molekul lain. Pada reaksi redoks dikenal istilah oksidator dan reduktor. Oksidator adalah zat yang mengalami reduksi atau penurunan bilangan oksidasi. Sedangkan reduktor adalah zat yang mengalami oksidasi atau kenaikan bilangan oksidasi. Contoh soal 4 Diberikan persamaan reaksi redoks sebagai berikut! 2 HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + 2 H2O Tentukan zat manakah yang merupakan: a) oksidator (mengalami reaksi reduksi) b) reduktor (mengalami reaksi oksidasi) Jawab Untuk mengetahui mana yang termasuk kedalam zat oksidator dan zat yang termasuk reduktor, maka dapat ditentukan dengan melihat perubahan bilangan oksidasi yang terjadi. penyelesaian ini dapat dilakukan dengan menentukan terlebih dahulu nilai biloks dari masing-masing unsur. HBr mempunyai nilai biloks 0, Biloks untuk H adalah +1 sehingga biloks untuk Br adalah -1. H2SO4 mempunyani nilai biloks 0, Biloks untuk H bernilai +1 dan biloks untuk O bernilai -2, Sehingga biloks S pada H2SO4 adalah +6 Br2 mempunyai nilai biloks 0, sehingga Br juga mempunyai bilok 0. SO2 mempunyai nilai biloks 0, Biloks O bernilai -2, sehingga biloks S pada SO2 adalah +4 Setelah diketahui nilai masing-masing biloks, maka dapat digambarkan dalam persamaan reaksi dan perubahan biloksnya.
Kimia Analisa 1
61
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Gambar 6.1 Menentukan bilangan oksidasi Pada persamaan reaksi diatas dapat dilihat unsur S mengalami penurunan biloks dari +6 pada H2SO4 menjadi +4 pada SO2. Sedangkan kenaikan bilangan okisadasi terjadi pada unsur Br yaitu naik dari −1 pada HBr menjadi 0 pada Br2. Sehingga a) Pada reaksi diatas, yang mengalami penurunan bilangan oksidasi (reduksi) adalah H2SO4 sehingga dapat disebut sebagai oksidator. b) Sedangkan HBr mengalami kenaikan biloks (oksidasi) sehingga disebuat sebagai reduktor.
Secara umum penyetaraan reaksi redoks dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu, a. METODE BILANGAN OKSIDASI Untuk dapat menyetarakan reaksi redoks dapat dipermudah dengan melakukan beberapa tahapan sebagai berikut: 1. Tentukan unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi sehingga dapat menentuka unsur yang mengalami oksidasi dan reduksi 2. Setarakan jumlah unsur yang mengalami reaksi redoks dengan menambahkan koefisien 3. Tentukan besarnya perubahan baik kenaikan maupun penurunan bilangan oksidasi pada unsur-unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi 4. Setarakan perubahan bilangan oksidasi tersebut dengan memberikan koefisien 5. Setarakan jumlah atom H dan O serta unsur-unsur yang lain, jika dalam suasana asam, maka dapat ditambahkan H+ dan H2O, sedangkan jika dalam suasana basa maka dapat ditambahkan OH- dan H2O.
Kimia Analisa 1
62
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Contoh soal 5: Setarakan reaksi berikut dengan metode biloks dalam suasana asam : Cr2O72- + Fe2+ → Cr3+ + Fe3+ Jawab. Langkah 1: Tentukan masing-masing bilangan oksidasi dan tentukan yang mengalami reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Pada soal ini yang mengalami perubahan bilangan oksidasi adalah Fe dan Cr Langkah 2 : Setarakan jumlah unsur yang mengalami redoks dengan menambahkan koefisien. Cr pada sebelah kanan diberi koefisien 2 agar setara dengan Cr pada sebelah kiri.
Langkah 3: Tentukan besarnya kenaikan atau penurunan bilangan oksidasi dari unsurunsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. Fe mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari +2 menjadi +3, sedangkan Cr mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +12 menjadi +6 Langkah 4 : Setarakan perubahan bilangan oksidasi tersebut dengan memberikan koefisien. Fe mengalami kenaikan 1 bilangan oksidasi, sedangkan Cr mengalami penurunan 6 bilangan oksidasi, maka tambahkan koefisien di Fe dan Cr, Fe dikali 6 dan Cr dikali 1 agar perubahan bilangan oksidasi menjadi sama.
Langkah 5 : Menyetarakan jumlah atom H dan O serta unsur-unsur yang lain. Sebelah kiri total bilangan oksidasinya 10 sedangkan sebelah kanan total bilangan oksidasinya 24, karena dalam suasan asam, maka tambahkan 14 H+ di sebelah kiri dan 7 H2O di sebelah kanan untuk menyamakan unsur H.
Kimia Analisa 1
63
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Contoh soal 6 Setarakanlah reaksi redoks berikut dengan metode biloks suasana basa MnO4- + C2O42- → MnO2 + CO2 Jawab. Langkah 1: Tentukan masing-masing bilangan oksidasi dan tentukan yang mengalami reaksi oksidasi dan reaksi reduksi, pada soal ini yang mengalami perubhaan biloks adalah Mn dan C. Langkah 2 : Setarakan jumlah unsur yang mengalami redoks dengan menambahkan koefisien yang sesuai. . C pada sebelah kanan diberi koefisien 2 agar setara dengan C pada sebelah kiri.
Langkah 3 Tentukan besarnya kenaikan atau penurunan bilangan oksidasi dari unsurunsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. C mengalami kenaikan bilangan oksidasi dari +6 menjadi +8, sedangkan Mn mengalami penurunan bilangan oksidasi dari +7 menjadi +4 Langkah 4 : Setarakan perubahan bilangan oksidasi tersebut dengan memberikan koefisien. C mengalami kenaikan 2 bilangan oksidasi, sedangkan Mn mengalami penurunan 3 bilangan oksidasi, maka tambahkan koefisien di C dan Mn, C dikali 3 dan Mn dikali 2 agar perubahan bilangan oksidasi menjadi sama.
Kimia Analisa 1
64
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Langkah 5 : Menyetarakan jumlah atom H dan O serta unsur-unsur yang lain. Sebelah kiri total bilangan oksidasinya -8 sedangkan sebelah kanan total bilangan oksidasinya 0, karena dalam suasan basa, maka tambahkan 8 OH- di sebelah kanan dan 4 H2O di sebelah kiri untuk menyamakan unsur H.
b. METODE SETENGAH REAKSI (ION ELEKTRON) Selain dengan menggunakan metode bilangan oksidas, penyetaraan reaksi redoks juga dapat dilakukan dengan menggunakan metode setengah reaksi (ion electron). Untuk metode setengah reaksi dapat dilakukan dengan menggunakan tahapan-tahapan sebagai berikut : 1. Tuliskan zat-zat yang mengalami reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). 2. Pisahkan reaksi yang ada menjadi 2 reaksi yaitu setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi 3. Setarakan atom-atom yang mengalami redoks, sedangkan atom hydrogen (H) dan oksigen (O) tidak perlu disetarakan 4. Jika reaksi dalam suasana asam, maka Setarakan atom oksigen (O) dengan cara menambahkan molekul H2O ke ruas yang kekurangan oksigen lalu setarakan atom Hidrogen (H) dengan cara menambahkan ion H+ ke ruas yang kekurangan atom H, Jika reaksi dalam suasana basa, maka Setarakan atom oksigen (O) dengan cara menambahkan molekul OH- ke ruas yang kekurangan oksigen lalu setarakan atom Hidrogen (H) dengan cara menambahkan H2O ke ruas yang kekurangan atom H 5. Setarakan muatan dengan cara menambahkan elektron ke ruas yang memiliki muatan lebih positif 6. Samakan jumlah elektron pada kedua persamaan setengah reaksi reduksi dan oksidasi
Kimia Analisa 1
65
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
7. Gabungkan kedua persamaan setengah reaksi menjadi reaksi redoks 8. Kembalikan persamaan reaksi ke bentuk persamaan reaksi semula.
Contoh soal 7 Setarakanlah reaksi redoks berikut dengan metode setengah reaksi suasana asam CuS + NO3- → Cu2+ + S + NO Jawab Langkah 1 Tuliskan zat-zat yang mengalami reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). S2- + NO3- → S + NO Langkah 2 Pisahkan reaksi yang ada menjadi 2 reaksi yaitu setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi Oks
: S2- → S : NO3- → NO
Red Langkah 3
Setarakan atom-atom yang mengalami redoks, sedangkan atom hydrogen (H) dan oksigen (O) tidak perlu disetarakan Langkah 4 Reaksi dalam suasana asam. Setarakan atom oksigen (O) dengan cara menambahkan molekul H2O ke ruas yang kekurangan oksigen lalu setarakan atom Hidrogen (H) dengan cara menambahkan ion H+ ke ruas yang kekurangan atom H
Langkah 5 Setarakan muatan dengan cara menambahkan elektron ke ruas yang memiliki muatan lebih positif. Reaksi oksidasi ditambah 2 e pada produk, sedangkan reaksi reduksi ditambah 3e pada reaktan
Kimia Analisa 1
66
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Langkah 6 Samakan jumlah elektron pada kedua persamaan setengah reaksi reduksi dan oksidasi
Oks
: 3S2- → 3 S + 6e
Red
: 2NO3- + 8H+ + 6e → 2 NO + 4 H2O
Langkah 7 Gabungkan kedua persamaan setengah reaksi menjadi reaksi redoks 3S2- + 2NO3- + 8H+ + 6e → 3 S + 2 NO + 4 H2O + 6e Langkah 8 Kembalikan persamaan reaksi ke bentuk persamaan reaksi semula. 3CuS + 2NO3- + 8H+ → 3 Cu2+ + 3 S + 2 NO + 4 H2O
Contoh soal 8 Setarakanlah reaksi redoks berikut dengan metode setengah reaksi suasana basa MnO4- + C2O42- → MnO2 + CO2 Jawab Langkah 1 Tuliskan zat-zat yang mengalami reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). MnO4- + C2O42- → MnO2 + CO2 Langkah 2 Pisahkan reaksi yang ada menjadi 2 reaksi yaitu setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi Oks
: C2O42- → CO2
Red
: MnO4- → MnO2
Langkah 3 Setarakan atom-atom yang mengalami redoks, sedangkan atom hydrogen (H) dan oksigen (O) tidak perlu disetarakan MnO4- + C2O42- → MnO2 + 2CO2
Kimia Analisa 1
67
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Langkah 4 Reaksi dalam suasana basa, maka setarakan atom oksigen (O) dengan cara menambahkan molekul OH- ke ruas yang kekurangan oksigen lalu setarakan atom Hidrogen (H) dengan cara menambahkan H2O ke ruas yang kekurangan atom H
Langkah 5 Setarakan muatan dengan cara menambahkan elektron ke ruas yang memiliki muatan lebih positif. Reaksi oksidasi ditambah 2 e pada produk, sedangkan reaksi reduksi ditambah 3e pada reaktan
Langkah 6 Samakan jumlah elektron pada kedua persamaan setengah reaksi reduksi dan oksidasi Oks
: 3C2O42- → 6CO2 + 6e
Red
: 2MnO4- + 4H2O + 6e → 2MnO2 + 8 OH-
Langkah 7 Gabungkan kedua persamaan setengah reaksi menjadi reaksi redoks 3C2O42- + 2MnO4- + 4H2O + 6e → 2MnO2 + 8 OH- + 6CO2 + 6e Langkah 8 Kembalikan persamaan reaksi ke bentuk persamaan reaksi semula. 3C2O42- + 2MnO4- + 4H2O → 2MnO2 + 8 OH- + 6CO2
3.
Reaksi redoks dalam analisa kualitatif Banyak reaksi reduksi oksidasi yang digunakan untuk analisa kualitatif karena dapat bertindak sebagai pengoksidasi maupun sebagai pereduksi. Beberapa reaksi redoks menghasilkan perubahan fisik seperti perubahan warna, hal ini dapat digunakan dalam identifikasi ion-ion yang ada dalam senyawa. Beberapa zat yang digunakaan dalam analisa kualitatif
diantaranya
Kalium permanganate (KMNO4) suatu padatan berwarna coklat tua, jika dilarutkan dengan air akan berubah warna menjadi merah muda (suasana asam), menjadi warna hijau (dalam suasasan basa) dan terbentuk endapan
Kimia Analisa 1
68
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
coklat jika dalam larutan netral. Reaksi yang terjadi pada kalium permanganate sebagai berikut Suasana asam, akan terjadi reaksi MNO4- + 8H+ + 5e → 4H2O + Mn2+ : Suasana basa, akan terjadi reaksi : MnO4- + e → MnO42Pada larutan netral akan terjadi reaksi : MNO4- + 4H+ + 3e → 2H2O + MnO2 Contoh lain dari penggunaan reaksi redoks adalah pada pemanfaatan Hidrogen peroksida, H2O2. Zat ini dapat bersifat sebagai oksidator ataupun reduktor tergantung kekuatan pasangan reaksinya. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Sebagai oksidator
: H2O2 + 2H+ + 2e → 2H2O
Sebagai reduktor
: H2O2→ O2 + 2H+ + 2e
C. SOAL LATIHAN/TUGAS 1. Setarakan reaksi berikut dengan metode biloks dalam suasana asam : CuS + NO3- → Cu2+ + S + NO 2. Setarakanlah reaksi redoks berikut dengan metode biloks suasana basa Cl2 + IO3- → Cl- + IO43. Setarakanlah reaksi redoks berikut dengan metode setengah reaksi suasana asam MnO4- + H2S + H+ → Mn2+ + S + H2O 4. Setarakanlah reaksi redoks berikut dengan metode setengah reaksi suasana basa Cl2 + IO3- → Cl- + IO4-
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
69
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 7 SENYAWA KOMPLEKS
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai senyawa kompleks, jenis senyawa kompleks dan tata penamaan senyawa kompleks. Setelah menyelesaikan materi pertemuan tujuh ini mahasiswa mampu mengerti tentang senyawa kompleks dan dapat memberikan nama senyawa kompleks.
B. URAIAN MATERI 1. Sejarah Senyawa Kompleks Senyawa kompleks telah diketahui sejak dahulu oleh seorang ilmuwan bernama Tassert pada tahun 1798. Tassert pada saat itu melakukan penelitian dan menemukan suatu senyawa yang terbentuk dari dua senyawa yang stabil. Namun saat itu tidak dipelajari lebih lanjut. Pada tahun 1913, seorang kimiawan dari Swiss bernama Alfred Werner mendapatkan nobel atas gagasannya terkait senaywa kompleks. Werner melakukan penelitian terhadap senyawa kompleks kobalt. Salah satu senyawa yang diteliti mengandung satu ion koblat(II) tiga ion klorida dan sejumlah molekul ammonia. Werner menemukakan bahwa senyawa koordinasi (kompleks) memiliki atom pusat yang dikelilingi oleh anion atau ligan. Ikatan yang terjadi adalah ikatan kovalen antara ion logam dengan atom non logam.
2. Pengertian Senyawa koordinasi (kompleks) merupakan senyawa yang mengandung satu
atau
lebih
ion
kompleks
yang
terdiri
dari
satu
atom
pusat
berupa logam baik logam pada golongan utama maupun golongan transisi, yang mengikat anion atau ligan (ligan adalah molekul netral). Atom pusat dengan ligan atau anion ini berikatan secara ikatan kovalen koordinasi.
Sehingga bisa
disederhanakan suatu senyawa kompleks terdiri dari Atom Pusat, Ligan, Bilangan Koordinasi, dan Atom atau gugus lain. Masing-masing dari penyusun senyawa kompleks tersebut akan dijelaskan lebih lanjut.
Kimia Analisa 1
70
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
a. Atom pusat Senyawa kompleks memiliki atom pusat yang umumnya berupa logam-logam dari golongan transisi. Ini adalah salah satu keistimewaan dari logam-logam golongan transisi. Logam transisi memiliki orbital-orbital kosong yang dapat menerima pasangan elektron. Atom pusat ini berada di tengah senyawa koordinasi dan bertindak sebagai penerima pasangan elektron. Sedangkan atom yang mendonorkan elektronnya dapat dikenal sebagai atom donor. b. Ligan Atom pusat akan berkoordinasi dengan ion-ion atau molekul netral yang memiliki atom-atom donor yang dikenal sebagai ligan. Berada pada bagian luar senyawa kompleks dan bertindak sebagai pemberi pasangan elektron. Jika atom pusat dapat disebut sebagai asam Lewis, maka ligan ini adalah basa Lewis. Ligan dapat diklasifikasikan berdsarakan jumlah pasangan elektron bebas yang didonorkannya, yaitu: 1. Monodentat adalah ligan yang menyumbangkan 1 pasangan electron bebas ke atom pusat. Contoh dari ligan ini adalah ion-ion halida dan molekul-molekul H2O atau NH3 H2O
NH3
CNFSCN-
Gambar 7.1. Ligan monodentat
Kimia Analisa 1
71
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2. Bidentat adalah ligan yang mendonorkan dua pasang elektron. Ligan bidentat juga dapat membentuk dua ikatan-koordinasi dengan ion logam yang sama. Contoh dari ligan bidentat adalah C2O42-, ion oxalate, etilendiamine.
Etilendiamin
Ion oksalat
acetylacetonate ion
Phenanthroline
Nitrat
Karboksilat
Gambar 7.2. ligan bidentat
Kimia Analisa 1
72
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
3. Multidentat atau polidentat adalah ligan yangmenyumbangkan lebih dari dua pasangan elektron bebas ke atom pusat. Contoh dari ligan ini antara lain
ion
tripospat,
asam
1,2-diaminoetanatetraasetat
(EDTA),
dietillentriamin dan lainnya.
Ion tripospat
EDTA
Dietilentriamine
Gambar 7.3. ligan polidentat
c. Bilangan Koordinasi Bilangan koordinasi menyatakan banyaknya ligan yang diikat oleh atom atau ion pusat. Umumnya, bilangan koordinasi adalah dua kali bilangan oksidasi atom pusat. Contoh menentukan bilangan koordinasi ion [Co(NH3)6]3+ bilangan koordinasi Co3+ adalah 6, ion [Fe(CN)6]3+ : bilangan koordinasi Fe3+ adalah 6 ion [Ag(NH3)2]2+: bilangan koordinasi Ag+ adalah 2
Kimia Analisa 1
73
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
d. Atom atau Gugus lain Pada senaywa kompleks juga terkadang terdapat atom atau gugus lain. Atom atau gugus lain ini dapat berupa kation dan anion.
Secara umum susunan dari senyawa kompleks adalah sebagai berikut:
[Co(NH3)5Cl]SO4 1
2
3
4
Keterangan : 1 = Atom pusat 2 = Ligan 3 = Bilangan Koordinasi 4 = Atom lain/gugus lain
e. Bilangan oksidasi atom pusat Atom pusat pada senyawa kompleks dapat ditentukan bilangan oksidasinya yang akan berguna dalam penamaan senyawa kompleks. Contoh dari penentuan bilangan oksidasi dari atom pusat senywa kompleks [CoCl(NH3)4(H2O)]Br2 adalah sebagai berikut : Senyawa kompleks [CoCl(NH3)4(H2O)]Br2 Total biloks senyawa kompleks [CoCl(NH3)4(H2O)]Br2 adalah 0 NH3 adalah ligan netral, sehingga bilangan oksidasi dari ligan NH3 = 0 H2O adalah ligan netral, sehingga bilangan oksidasi dari ligan H2O = 0 BIlangan oksidasi dari Cl = -1 Bilangan oksidasi dari Br = -1 Total biloks senyawa kompleks = Biloks Co + Biloks Cl + 4 x biloks NH3 + Biloks H2O + 2 x biloks Br 0 = biloks Co + (-1) + 4 x (0) + (0) + 2 x (-1) 0 = Biloks Co + (-3)
Kimia Analisa 1
74
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Biloks Co = + 3 Sehingga biloks atom pusat Co pada senyawa kompleks tersebut adalah +3
3. Tata Nama Ligan Penamaan senyawa kompleks banyak ditentuka oleh ligan-ligannya. Oleh karena itu sebelum mempelajari penamaan senyawa kompleks, perlu dipelajari terlbih dahulu tata nama ligan. Ligan ada yang bersifat netral dan ada yang bermuatan. Sebuah ligan mempunyai nama yang berbeda pada saat bersifat netral dan ketika bermuatan.
a. Ligan netral Ligan netral adalah sesuai dengan namanya adalah ligan yang tidak bermuatan. Penamaan ligan netral sesuai dengan senyawanya. Namun ada juga beberapa ligan netral yang memiliki penamaan yang berbeda, contohnya adalah NH3 dari ammonia menjadi amina dan beberapa contoh lainya seperti H2S, H2Te dan CO. Tabel 7.1. Nama-nama ligan netral Singkatan atau
Nama Senyawa
Nama Ligan
Py
Piridina
Piridin
Bpy
2,2’-bipiridina
2,2’-bipiridin
Phen
1,10-fenantrolina
1,10-fenantrolin
PPh3
Trifenilfosfina
Trifenilfosfin
Rumus Kimia
Kimia Analisa 1
75
Gambar struktur
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
AsPh3
Trifenilarsina
Trifenilarsin
H2S
Hidrogen Sulfide
Sulfan
b. Ligan bermuatan negatif Penamaan ligan bermuatan negative dilihat dari nama anionnya kemudian diganti akhiran. Anion dengan akhiran –da, sebagai ligan akhiran diganti dengan –do seperti contoh berikut Tabel 7.2. Nama-nama ligan negatif Rumus Kimia
Nama ion
Nama Ligan
NH2-
Amida
Amido
NH2-
Imida
Imido
N3-
Azida
Azido
O3-
Ozonida
Ozonido
S2-
Sulfida
Sulfido
Selain penamaan diatas, ada pengecualian untuk ligan-ligan berikut:
Tabel 7.3. Pengecualian nama-nama ligan negative Rumus kimia
Nama ion
Nama ligan
O2-
Oksida
Okso
H-
Hidrida
Hidro (hidrido)
F-
flourida
Flouro
Cl-
Klorida
Kloro
Br-
bromida
Bromo
I-
Iodida
Iodo
Kimia Analisa 1
76
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Anion yang namanya berakhiran dengan –it atau –at sebagai ligan pada akhiran tersebut ditambah dengan akhiran –o, dan atom donor yang berikatan dengan atom atau ion pusat dituliskan dibagian depan.
Tabel 7.4. Nama-nama ligan lainnya •
Nama ion
Nama ligan
ONO-
Nitrit
Nitrito
ONO2-
Nitrat
Nitrato
OSO2-
Sulfit
Sulfito
OSO32-
Sulfat
Sulfato
SCN-
Tiosianat
Tiosianato
C2O42-
Oksalat
Oksalato
CO32-
Karbonat
karbonato
Rumus kimia
4. Tata Nama Senyawa Kompleks Senyawa
kompleks
diberikan
penamaan
disebabkan
karena
bervariasinya senyawa kompleks yang ada. Penamaan senyawa kompleks ini berkembang sejak dahulu hingga akhirnya dibuat standarisasi oleh IUPAC. Dahulu penamaan senyawa kompleks didasarkan atas nama penemunya seperti garam Zeise, senyawa Gmelin. Selain itu juga ada yang berdasarakan atas warna yang ada seperti biru prusia, kompleks praseo, dan lain sebagainya. IUPAC membuat standarisasi dalam penamaan senyawa kompleks dengan aturan sebagai berikut :
a. Tata Nama Senyawa Kompleks Netral 1. Nama senyawa kompeks netral ditulis dalam satu kata 2. Menulis nama dan jumlah ligan kemudian diiukti dengan nama atom pusatnya. JIka ligan lebih dari satu dituliskan berdasarkan urutan alfabetik nama ligan, awalan tidak termasuk dalam urutan. Banyakanya ligan dapat dituliskan dengan menggunakan awalan di, tri, tetra, penta dan heksa. Awalan bis, tris, tetrakis umumnya digunakan untuk ligan yang kompleks (umumnya adalah ligan-ligan organik).
Kimia Analisa 1
77
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
3. Menulis nama atom pusat serta biloks dari atom pusat yang ditulis dengan angka Romawi. Contoh dari penamaan senyawa kompleks netral: [Co(NH3)3(NO2)3]
: triaminatrinotrokobalt(III)
[AgCl(PPH3)3]
: klorotris(trifenilfosfina)perak(I)
[BaI2(py)6]
: diiodoheksapiridinabarium(II)
[Fe(CO)5]
: pentakarbonilbesi
[Cr(CO6]
: heksakarbonilkromium
[Co(CO)3(NO)]
: trikarbonilnitrosilkobalt
b. Tata Nama Senyawa Kompleks Ionik 1. Diawali dengan menulis ion ligan, nama kation dituliskan lebih dahulu baru diikuti oleh nama anion. 2. Menulis nama dan jumlah ligan yang dimiliki seperti pada senyawa kompleks netral 3. Menulis nama atom pusat diikuti biloks yang ditulis dalam angka Romawi. 4. Untuk senyawa kompleks ionik anion, nama atom pusat dituliskan dari bahasa bahasa latin dengan merubah akhiran –um atau –ium dengan akhiran–at kemudian diikuti biloks atom pusat yang ditulis dalam angka Romawi. 5. Untuk senyawa kompleks ionic kation, maka nama atom pusatnya sama dengan nama unsurnya. Contoh dari penamaan senyawa komplek ionic adalah sebagai berikut : [PtCl4]2-
: Ion tetrakloroplatinat(II)
[Co(CN)6]3-
: Ion heksasianokobaltat(III)
[Fe(CO)4]2-
: Ion tetrakarbonilferat(II)
[MgBr4]2-
: Ion tetrabromomagnesat(II)
[Cu(NH3)4]
2+
: Ion tetraaminatembaga(II)
[Pt(NH3)4]2+
: Ion tetraaminaplatina(II)
[Ru(NH3)5(NO2)]+
: Ion pentaaminanitrorutenium(II)
[Co(2,2-bipy)3]3+
: Ion tris(2,2bipiridina)kobalt(III)
5. Ionisasi Senyawa Kompleks Senyawa kompleks dapat mengalami reaksi ionisasi dalam air menjadi bentuk ion-ionnya. Ion-ion yang terbentuk adalah ion kompleks dan ion lain.
Kimia Analisa 1
78
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Contoh : 1. [Cu(H2O)4]SO4(aq)
⇄
[Cu(H2O)4]2+(aq)
+
SO42-(aq)
disebut
disebut
Kation kompleks
ion lain
2. K2[Zn(CN)4]
⇄ 2K+ + [Zn(CN)4]2-
3. [Zn(NH3)4]SO4
⇄ [Zn(NH3)4]2+ + SO42-
6. Penggunaan senyawa kompleks dalam kehidupan sehari-hari Senyawa kompleks banyak digunakan atau diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh adalah senyawa kobalt yang dapat membentuk senyawa kompleks dengan ligan sulfadiazine dan sulfamerazin yang merupakan obat anti bakteri.
Selain itu, senyawa kompleks juga banyak
digunakan sebagai zat warna seperti Rhodamin B. Senyawa komplek juga digunkaan dalam industry fotograpi. EDTA yang merupakan salah satu senyawa kompleks, telah banyak digunakan sebagai pencegah terjadinya kerak pada pipa-pipa industri.
C. SOAL LATIHAN/TUGAS Sebutkan nama-nama senyawa kompleks ini 1. [Co(NH3)5Cl]SO4 2. [Fe(CO)2(NO)2] 3.
[Co(CO)3(NO)]
4. [PtCl4]25. [Co(CN)6]36. [MgBr4]2-
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga
Kimia Analisa 1
79
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
80
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 8 KATION GOLONGAN I
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai kation golongan I dan identifikasinya. Setelah menyelesaikan materi pertemuan delapan ini mahasiswa mampu mengerti tentang jenis-jenis kation golongan I dan cara identifikasinya.
B. URAIAN MATERI Pada materi ini dan beberapa materi berikutnya kita akan banyak membahas terkait penentuan kation dan anion secara kuantitatif. Analisa kuantiatif ini dapat ditentukan berdasarkan ada dan tidaknya suatu kation dan anion di dalam larutan. Parameter yang umum digunakan dalam uji kation dan anion adalah perubahan warna, dan terbentuknya endapan. Larutan atau senyawa umunya terdiri dari kation dan anion. Lalu apakah kation dan anion itu? Kation bersumber dari bahasa yunani “kata” yang mempunyai arti secara harfiah adalah “turun”. Secara definisi yang dimaksud dengan kation adalah ion bermuatan positif. Ion ini terbentuk akibat sebuah atom kehilangan elektron selama terjadinya reaksi kimia. Sifat-sifat kation adalah (i) memiliki muatan listrik positif; (ii) memiliki lebih banyak proton daripada elektron; (iii) kation akan tertarik tertarik kepada anion. Contoh dari kation misalnya Na+ adalah atom Na yang kehilangan satu elektron. Fe3+ adalah Fe yang kehilangan tiga elektron. Anion juga berasal dari kata “ano” (bahasa Yunani) yang mempunyai arti secara hafiah adalah naik. Secara definisi anion adalah sebuah atom atau molekul
yang bermuatan negative. Ion ini terbentuk akibat sebuah atom menerima elektron sehingga memiliki jumlah electron lebih daripada proton. Contoh dari anion adalah Cl- adalah atom Cl yang menerima satu elektron. Secara umum di alam atom dibagi menjadi atom netral, kation dan anion sperti yang ditunjukkan pada gambar 1.
Kimia Analisa 1
81
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Gambar 8.1. Atom netral, kation dan anion 1. Pembagian Kation Secara umum berdasarkan sifat-sifat kation terhadap reaksi yang digunakan dalam identifikasi kation, kation dibagi menjadi 5 golongan. Golongan kation dijabarkan menjadi kation golongan I, kation golongan II, Kation golongan III, kation golongan IV dan kation golongan V. a. Kation Golongan I Kation golongan I adalah kelompok kation yang dapat diidentifikasi dengan mereaksikannya dengan larutan HCl encer dan akan dihasilkan endapan. Contoh dari kation ini adalah Ag+, Hg2+2, Pb+2. b. Kation Golongan II Kation golongan II merupakan kelopok kation yang bila direaksikan dengan larutan HCl encer tidak mengalai pengendapan, tetapi mengendap dengan larutan hydrogen sulfida. Contoh dari kation ini adalah Hg2+, Bi3+, Cu2+, dan Cd2+ As, Sb, dan Sn.
Kimia Analisa 1
82
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
c. Kation Golongan III Kation golongan III merupakan golongan kation yang jika larutannya direaksikan dengan larutan HCl encer dan larutan KI tidak mengalai pengendapan, tetapi mengendap dengan larutan NaOH atau (NH4)2S. Contoh dari kation ini AS+3, As+5, Sn+4, SB+3. d. Kation Golongan IV Kation golongan IV merupakan golongan kation yang mengendap dengan larutan (NH4)2CO3 namun tidak mengendap bila larutannya direaksikan dengan larutan HCl encer, larutan KI dan larutan NaOH. Contoh dari kation ini Ba+2, Ca+, dan Sr+3 e. Kation Golongan V Kation golongan V adalah kation yang tidak mengendap bila larutannya direaksikan baik dengan larutan HCl encer, larutan KI, larutan NaOH maupun larutan
(NH4)2CO3. Kation ini tidak mempunyai reagen khusus untuk
identifikasinya berbeda dengan kation I-IV. Contoh dari kation ini K+, Li+3, Na+ dan NH4+.
Analisis kation bertujuan untuk memberikan kepastian hasil uji bahwa suatu kation beradaa dalam sampel yang diuji. Analisa kation ini bersifat analisa kualitatif yaitu dengan mereaksikan suatu zat yang ada didalam campuran dengan zat lain yang ditandai dengan adanya perubahan yang umumnya tebentuk endapan dan perubahan warna. Untuk uji kation dilakukan dengan memisahkan kation dari larutanya dengan suatu reagen yang dapat memisahkan kation dari campurannya. Setelah kation dipisahkan kemudian dilakukan uji konfirmasi untuk memastikan jenis dari golongan kation tersebut. 2. Kation Golongan I Kation yang termasuk ke dalam golongan I adalah Pb2+, Hg22+, dan Ag+. Kation-kation golongan I bila ditambahkan HCl akan terjadi endapan sebagai garam klorida. Sehingga dasar dalam uji kation golongan I ini adalah adanya endapan klorida. Ketika kation golongan I direaksikan dengan larutan HCl dan terbentuk ikatan antara kation golongan I dengan anion Cl-, maka garam yang terbentuk tidak larut dalam suasana asam (pH 0,5-1) sehingga terjadi endapan.
Kimia Analisa 1
83
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Hasil reaksi dari uji kation ini adalah endapan putih. Kation Ag+ jika direaksikan dengan HCl encer akan menghasilkan endapan AgCl, Kation Pb2+ jika direaksikan dengan HCl encer akan menghasilkan endapan PbCl2 sedangkan kation Hg22+ jika direaksikan dengan HCl encer akan menghasilkan endapan Hg2Cl2. Secara umum pada identifikasi kation golongan I akan melibatkan reaksi pengendapan, pemisahan dan identifikasi kation kation golongan I. Hal tersebut adalah sebagai berikut: a. Reaksi Pengendapan Reaksi pengendapan merupakan tahap awal untuk identifikasi kationkation golongan I. Reaksi ini dapat dijadikan langkah awal untuk menentukan apakah didalam sampel atau larutan mengandung kation golongan I. Reaksi pengendapan dari kation golongan I dengan asam klorida encer atau HCl akan membentuk endapan yang berwarna putih seperti ditunjukkan dalam reaksi dibwah ini. Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) → PbCl2(s)
→ berupa endapan berwarna putih
Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(s)
→ berupa endapan berwarna putih
Hg22+(aq) + 2Cl-(aq) → Hg2Cl2(s) → berupa endapan berwarna putih Gambar 2 merupakan skema dari reaksi pengendapan yang terjadi pada kation golongan I. Ilustrasi yang terdapat pada Gambar 2 akan memudahkan dalam mengamati reaksi pengendapan yang terjadi. Jika suatu larutan aau sampel yang mengandung kation golongan I, maka ketika ke dalam larutan tersebut ditambahkan larutan asam klorida (HCl) encer, maka di dalam tabung reaksi akan ditemukan endapan berwarna putih.
Kimia Analisa 1
84
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PbCl2 (s)
Pb2++ HCl encer
Endapan putih
AgCl (s) Kation Golongan I
Ag++ HCl encer Endapan putih
Hg2Cl2 (s)
Hg22++ HCl encer
Endapan putih
Gambar 8.2. Diagram Uji Kation Golongan I
b. Pemisahan Pemisahan dilakukan untuk memisahkan masing-masing endapan tersebut untuk mengetahui kation dalam kation golongan I. Semua kation golongan I jika bereaksi dengan HCl akan bereaksi membentuk endapan putih. Reaksi ini hanya bertujuan untuk memisahkan kation golongan I dengan kation golongan lainnya sedangkan untuk menentukan jenis kation dalam kation golongan I diperlukan pemisahan. Endapan PbCl2 akan larut dalam air panas dan dan setelah dingin akan membentuk kristal seperti jarum. Endapan AgCl larut dalam amonia encer membentuk ion kompleks diamenargentat.
Sedangkan
endapan Hg2Cl2 akan berubah menjadi
campuran merkrium (II) amidoklorida dan logam merkurium yang keduaduanya merupakan endapan oleh larutan ammonia. Untuk memisahkan masing-masing jenis kation golongan I maka dapat dilakukan berdasarkan perbedaan kelarutan kation. PbCl2 dipisahkan dari Hg2Cl2 dan AgCl dengan menggunakan air panas. Endapan PbCl2 akan larut dalam air panas, hal ini dapat djjadikan pembeda karena endapan Hg2Cl2 dan AgCl tidak mengalami pelarutan ketika diberikan air panas. Kemudian untuk mendapatkan
endapan
Hg2Cl2 dan
AgCl
dapat
dipisahkan
dengan
menggunakan ammonia. Setelah ditambahkan ammonia maka akan
Kimia Analisa 1
85
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
terbentuk senyawa kompleks yaitu
Hg(NH2)Cl yang berupa endapan
berwarna hitam dan bercampur dengan logam Hg. Hal ini berbeda dengan senyawa kompleks [Ag(NH3)2]+
yang tidak berbentuk endapan setelah
ditambahkan ammonia. Ilustrasi dari reaksi ini diperlihatkan pada Gambar 8.3. Pada Gambar 8.3 dapat dilihat bahwa ketika diberikan air panas kedalam endapan hasil reaksi dengan HCl maka endapan akan larut yang menunjukkan endapan tersebut mengandung kation Pb2+. JIka endapan tidak larut, maka kedalam campuran ditambahkan ammonia. JIka pada tabung reaksi terdapat endapan berwarna hitam, hal ini menunjukkan adanya senyawa kompleks yang terbentuk oleh kation Hg+. Sedangkan jika setelah ditambahkan ammonia tidak terbentuk endapan, maka ada kemungkinan dalam larutan tersebut mengandung kation Ag22+.
PbCl2 + air panas
→ PbCl2 (aq)
AgCl (s) + 2 NH3
→ [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Hg2Cl2 (s) + 2 NH3
→ Hg (s) + Hg(NH2)Cl (s) + NH4+ + Cl-
Endapan putih kation golongan I
+ air panas
PbCl2 (aq)
[Ag(NH3)2]+ + Cl- (aq)
Endapan putih Tanpa PbCl2
+ 2 NH3
Hg (s) + Hg(NH2)Cl (s
Gambar 8.3. Diagram Uji pemisahan antar kation golongan I
Kimia Analisa 1
86
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
c. Reaksi Identifikasi Reaksi identifikasi digunakan untuk uji konfirmasi dari kation golongan I. Secara umum reaksi-reaksi yang terjadi pada uji konfirmasi kation golongan I adalah sebagai berikut : Pb2+ + CrO4 2- → PbCrO4 (s) (terbentuk endapan berwarna kuning) Pb2+ + 2 l- → Pbl2 (s) (terbentuk endapan berwarna kuning) Pb2+ + SO4 2- → PbSO4 (s) (terbentuk endapan berwarna putih) [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2 H+ → 2 NH4+ + AgCl (s) (endapan berwarna putih) [Ag(NH3)2]+ + l- + 2 H+ → 2 NH3 + AgI (s) (endapan berwarna kuning) Reaksi-reaksi diatas akan lebih dijabarkan mendetail pada pembahasan dibawah ini.
d. Uji Konfirmasi Anggota Kation Golongan I Uji konfirmasi dilakukan untuk memastikan jenis kation dalam kation golongan I. Uji ini berdasarkan perubahan warna dan terbentuknya endapan. 1) Uji konfirmasi kation Pb2+ Larutan yang dihasilkan dari pemisahan dari kation Ag+ dan Hg22+ dengan cara ditambahkan air panas, dan diperkirakan mengandung Pb2+ dapat dilakukan uji konfirmasi untuk memastikan bahwa di filtrate/larutan tersebut memang mengandung Pb2+. Hal ini dapat dilakukan dengan membagi larutanmenjadi 4 bagian untuk kemudian direaksikan dengan beberapa reagen sebagai berikut : a) Tabung reaksi yang berisi filtrat pertama direaksikan dengan larutan K2CrO4 dengan cara diteteskan sehingga terbentuk endapan berwarna kuning. Endapan ini tidak larut dalam asam asetat encer, maka keberadaan kation golongan I Pb2+ dapat dikonfirmasi. Pb2+(aq) + CrO42-(aq) → PbCrO4(s) (endapan berwarna kuning) b) Tabung reaksi yang berisi filtrat kedua ditambahkan pereaksi KI dengan cara diteteskan maka akan terbentuk endapan kuning dari PbI2. Endapan yang terbentuk ini jika ditambahkan air panas akan larut menjadi larutan tak berwarna, namun setelah dingin akan mengendap
Kimia Analisa 1
87
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
kembali membentuk kristal-kristal kuning, maka keberadaan kation golongan I Pb2+ dapat dikonfirmasi. Pb2+(aq) + 2I-(aq)→ PbI2(s) (endapan kuning) c) Tabung reaksi yang berisi filtrat ketiga ditambahkan pereaksi larutan asam sulfat encer, akan dihasilkan endapan berwarna putih. Endapan putih yang terbentuk ini jika ditambahkan larutan amonium asetat akan terlarut, sehingga dapat dikonfirmasi keberadaan Pb2+ Pb2+(aq) + SO42-(aq)→ PbSO4(s) (endapan warna putih) d) Tabung reaksi yang berisi filtrat keempat didinginkan, proses ini akan menghasilkan larutan keruh yang merupakman terbentuknya kristalin putih PbCl2. Gambar
4
menunjukkan
ilustrasi
dari
reaksi
konfirmasi
keberadaan kation Pb2+ yang merupakan kation golongan I. Gambar 4 memperlihatkan jika filtrate mengandung Pb2+ direaksikan dengan larutan K2CrO4 atau dengan larutan KI, maka akan dihasilkan endapan berwarna kuning. Penambahan larutan asam sulfat ke dalam filtrate akan dihasilkan endapan berwarna putih. Sedangkan jika filtrate tidak direaksikan dengan apapun hanya dibiarkan menjadi dingin, akan terlihat larutan menjadi keruh yang menunjukkan adanya kristalin putih.
Gambar 8.4. Diagram uji konfimasi ion Pb2+
Kimia Analisa 1
88
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2) Uji konfirmasi kation Ag+ Uji konfirmasi kation Ag+ dilakukan dengan cara filtrate hasil pemisahan menggunakan air panas dan juga larutan ammonia, dibagi menjadi 3 bagian, kemudian dilakukan perlakuan sebagai berikut : a) Tabung reaksi yang berisi filtrat pertama direaksikan dengan larutan asam nitrat encer secara perlahan tetes demi tetes sehingga akan dihasilkan endapan AgCl yang berwarna putih seperti pada reaksi berikut. [Ag(NH3)2]+(aq) + Cl-(aq) + 2HNO3 (aq) → AgCl (s) + 2NH4NO3(aq)
b) Tabung reaksi yang berisi filtrat kedua direaksikan dengan larutan KI tetes demi tetes sehingga akan dihasilkan endapan kuning muda AgI. [Ag(NH3)2]+(aq)+ I- (aq)→ AgI(s)+ 2NH3 (aq)
c) Tabung reaksi yang berisi filtrat ketiga direaksikan dengan larutan HBr sehingga akan dihasikan endapan putih AgBr. [Ag(NH3)2]+(aq)+ Br- (aq)→ AgBr(s)+ 2NH3(aq)
Secara singkat uji konfirmasi dari kation Ag+ ditujukkan pada Gambar 8.5. Ilustrasi ini akan memudahkan dalam memahami uji konfirmasi keberadaan kation Ag+ dalam sampel. Masing-masing pereaksi akan menghasilkan endapan jika direaksikan dengan senyawa kompleks [Ag(NH3)2]+. Endapan warna putih akan dihasilkan ketika filtrate direaksikan dengan asam nitrat maupun larutan HBr. Sedangkan jika direaksikan dengan larutan KI akan dihasilkan endapan berwarna kuning muda.
Kimia Analisa 1
89
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
AgCl
+ HNO
3
encer
(s)
Endapan putih
AgI
(s)
Filtrat
+ KI
+
[Ag(NH ) ]
Endapan kuning muda
3 2
AgBr + HBr
(s)
Endapan warna putih,
Gambar 8.5. Diagram uji konfirmasi ion Ag+ 3) Uji Hg22+ Uji konfirmasi dari Hg22+ dilakukan pada endapan hitam yang terbentuk dari pemisahan AgCl dan Hg2Cl2. Aqua regia digunakan untuk melarutkan kembali Endapan Hg(NH2)Cl dan Hg. Aqua regia merupakan campuran HCl pekat dan HNO3 pekat dengan perbandingan 3 : 1. Larutan aqua regia ini dapat digunakan untuk melarutkan logam-logam berat seperti Hg. Endapan hitam campuran Hg(NH2)Cl dengan Hg ketika direaksikan dengan aqua regia maka akan dihasilkan larutan HgCl2. Penambahan qqua regia ke dalam endapan dilakukan dengan perlahan tetes demi tetes. Reaksi yang terjadi dari uji ini adalah sebagai berikut. 2Hg(NH2)Cl(s) + 2 HCl(aq) + 2HNO3 (aq)→2HgCl2(aq) + 2NO(g)+ N2(g) + 4H2O(l) 3 Hg(s) + 6 HCl(aq) + 2 HNO3(aq)→ 3 HgCl2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)
Kimia Analisa 1
90
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Terlihat pada reaksi tersebut akan terbentuk gas nitrogen oksida (NO) yang berrwarna coklat. Larutan yang terbentuk, kemudian dipanaskan yang bertujuan untuk menghilangkan kelebihan asam campuran tersebut. Pemanasan ini dihentikan ketika sudah tidak terbentuk lagi asap berwarna coklat yang artinya sudah tidak ada lagi asam yang berlebih. Untuk mengkonfirmasi keberadan kation Hg22+ dalam larutan, maka dapat direaksikan dengan larutan SnCl2. Hal ini dilakukan dengan meneteskan larutan HgCl2 di atas kertas saring, kemudian pada kertas saring tersebut ditambahkan setetes SnCl2 5% dan setetes anilin. Ketika pada larutan tersebut mengandung kation Hg22+, maka kertas saring pada awalnya terdapat endapan putih akan mengalami perubahan membentuk logam Hg dengan warna dominan hitam. Fungsi anilin dalam reaksi ini adalah sebagai katalis dalam pembentukan logam Hg. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut
2 HgCl2(aq) + Sn2+(aq)→ Hg2Cl2 (s) + Sn4+(aq) + 2 Cl-(aq)(Endapan warna putih) Hg2Cl2 (s) + Sn2+(aq)→ 2Hg (s) + Sn4+(aq) + 2Cl-(aq) (Endapan warna hitam)
Pada reaksi tersebut dapat dilihat terbentukan endapan putih ketika larutan direaksikan dengan SN2+ kemudian endapan tersebut akan berubah warna menjadi endapan hitam.
Kimia Analisa 1
91
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
C. SOAL LATIHAN/TUGAS 1.
Sebutkan jenis-jenis kation golongan I
2.
Jelaskan cara-cara identifikasi kation golongan I.
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
92
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 9 KATION GOLONGAN II
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai kation golongan II dan identifikasinya. Setelah menyelesaikan materi pertemuan Sembilan ini mahasiswa mampu mengerti tentang jenis-jenis kation golongan II dan cara identifikasinya.
B. URAIAN MATERI 1.
Kation Golongan II Kation berikutnya yang akan dibahas adalah kation golongan II. Seperti telah disebutkan dipertemuan delapan, bahwa kation golongan II ini tidak bereaksi dengan asam klorida, namun jika kation ini direaksikan dengan hidrogen sulfida pada suasana asam encer akan dihasilkan endapan. Golongan II disebut juga golongan sulfide. Kation yang termasuk dalam golongan ini antara lain Hg2+, Pb2+, Bi3+, Cu2+, dan Cd2+, As3+, As5+, Sn2+, Sn4+, Sb3+ dan Sb5+. Berdasarkaan pada kelarutan endapan sulfida yang terbentuk, dapat dilakukan pembagian kation golongan II menjadi golongan IIA dan kation golongan IIB. Kation-kation golongan IIA dan II B mempunyai sifat kelarutan yang berbeda dalam amonium polisulfida. Hal ini digunakan sebagai uji reaksi pembeda antara kation golongan IIA dan kation golongan IIB. Senyawa sulfida logam dari kation golongan IIA seperti CuS, HgS, PbS, CdS, dan Bi2S3 tidak larut dalam ammonium polisulfida. Sedangkan senyawa sulfida logam golongan IIB seperti, Sb2S3, Sb2S5, SnS, SnS2, As2S3, dan As2S5 larut dalam ammonium polisulfida dengan terbentuknya garam-garam tio. Dengan adanya perbedaan kelarutan ini maka akan mempermudah dalam menentukan kation sub golongan II ini. Pembagian golongan II dapat dilihat pada gambar 9.1.
Kimia Analisa 1
93
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Kation Golongan II
Kation Golongan II A (Hg2+, Cu2+,
Pb2+, dan
Kation Golongan II B
Bi3+,
(As3+, As5+, Sn2+, Sn4+, Sb3+ dan Sb5+)
Cd2+)
Gambar 9.1. Pembagian kation golongan II 2.
Pemisahan golongan IIA dan IIB Agar dapat menentukan jenis kation pada kation golongan II, maka kation golongan II A dan II B perlu dilakukan pemisahan terlebih dahulu. Pemisahan ini akan membantu dalam menentukan langkah uji kualitatif berikutnya agar lebih akurat. Pemisahan kation golongan II A dan II B ini didasarkan pada perbedaan kelarutan dari endapan sulfide pada senyawa sulfide yang terbentuk dari reaksi antara kation golongan II dengan hydrogen sulfide. Ketika larutan sampel direaksikan dengan hydrogen sulfide, maka akan terbentuk endapan garamgaram sulfide yang mengandung kation golongan II. Untuk selanjutnya endapan sulfide ini dapat dilakukan pemisahan antara sulfida kation golongan IIA dan IIB dengan dua metode, yaitu metode penambahan ammonium sulfide dan metode penambahan kalium hidroksida. a. Metode penambahan ammonium polisulfida Pada metode ini, sulfida-sulfida yang terbentuk dari penambahan hydrogen sulfide dicuci dengan pereaksi NH4Cl yang terjenuhkan dengan larutan H2S. Fungsi dari H2S ini adalah untuk menghindari terkoksidasinya CuS menjadi CuSO4. Endapan hasil pencucian kemudian ditambahkan larutan ammonium polisulfida. Larutan ammonium polisulfida berwarna kuning. Kemudian larutan dipanaskan pada suhu 50-60oC dengan ditambah pengadukan.
Setelah
beberapa
saat
kemudian
dilakukan
proses
penyaringan untuk memisahkan fase padatan (endapan) dengan cairan (filtrate).
Kimia Analisa 1
94
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
b. Metode penambahan kalium hidroksida Pada metode penambahan kalium hidroksida mempunyai prinsip yang sama dengan metode penambahan ammonium polisulfida. Sulfida-sulfida hasil reaksi dengan hydrogen sulfide dicuci dengan pereaksi NH4Cl yang terjenuhkan dengan larutan H2S. Tambahkan larutan kalium hidroksida dengan konsentrasi 2M kedalam endapan, kemudian didihkan sambil terus diaduk. Kemudian kedalam campuran tersebut ditambahkan air yang telah dijenuhi dengan H2S dan selanjutnya dilakukan penyaringan untuk memisahkan endapan dan filtrate. Hasil pemisahan baik dengan metode penambahan ammonium polisulfida maupun dengan penambahan kalium hidroksida adalah endapan dan filtrate. Endapan yang terbentuk adalah endapan yang mengandung CuS, HgS, PbS, CdS, dan Bi2S3 yang merupakan kation golongan IIA. Sedangkan filtrate yang dihasilkan adalah larutan yang mengandung AsO33-, AsS33-, SbO2-, SbSO33-, SbS2-, SbS43-, SnO32-, dan [HgS2]2- yang merupakan kation golongan II B. Untuk mendapatkan padatan dari larutan tersebut, dapat dilakukan dengan cara menambahkan tetesan larutan asam klorida encer dan diaduk hingga tepat asam. Agar terjadi pengendapan sempurna maka dapat dibantu dengan mengalirkan gas H2S. Endapan yang terbentuk menunjukan kemungkinan adanya Hg, As, Sb, atau Sn. Secara ringkas metode pemisahan kation golonan II ini dapat dililhat pada Gambar.
Kimia Analisa 1
95
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Endapan Sulfida Kation Golongan II
Tambahkan ammonium polisulfida
Tambahkan Kalium hidroksida
Endapan kation IIA
Larutan kation IIB
Endapan kation IIA
Larutan kation IIB
HgS, PbS, Bi2S3, CuS, dan CdS
AsO33-, AsS33-, SbO2-, SbS2-, SbSO33-, SbS43-, SnO32-, dan [HgS2]2-
HgS, PbS, Bi2S3, CuS, dan CdS
AsO33-, AsS33-, SbO2-, SbS2-, SbSO33-, SbS43-, SnO32-, dan [HgS2]2-
Gambar 9.2. Pemisahan kation golongan II dengan metode ammonium polisulfida dan metode kalium hidroksida 3. Pemisahan dan Identifikasi Kation Golongan IIA Setelah masing-masing kation baik golongan IIA maupun golongan IIB dipisahkan, maka selanjutnya dapat dilakukan pemisahan dan identifikasi dari masing-masing kation yang berada dalam subgolongan tersebut. Pemisahan dan identifikasi kation-kation yang termasuk ke dalam kation golongan IIA dapat dilakukan dengan menggunakan dua reagen yang berbeda. Metode yang pertama adalah metode asam sulfat, yaitu dengan menggunakan reagen asam sulfat. Sedangkan metode yang kedua adalah metode natrium hidroksida karena menggunakan reagen natrium hidroksida. Tahapan uji pemisahan dari Kation golongan IIA dijelaskan lebih lanjut dalam sub bab berikut. a. Pemisahan kation golongan IIA. 1) Pemisahan HgS (Hg2+) dari Golongan IIA Pemisahan HgS atau kation Hg2+ dapat dilakukan dengan cara menambahkan larutan HNO3 encer ke dalam endapan yang dihasilkan dari pemisahan golongan II yang terduga mengandung HgS, PbS, Bi2S3, CuS, dan CdS atau kation-kation golongan IIA. Kemudian campuran
Kimia Analisa 1
96
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
dididihkan dan akan terbentuk endapan hitam HgS. Selain HgS, semua kation golongan IIA akan larut dalam larutan HNO3. Sehingga metode ini dapat digunakan untuk memisahkan kation Hg2+ dari kation golongan IIA lainnya. 2) Pemisahan PbSO4 (Pb2+) dari Golongan IIA Filtrat dari proses sebelumnya atau pemisahan HgS masih ada kemungkinan mengandung kation golongan IIA lainnya yaitu PbS, Bi2S3, CuS, dan CdS. Untuk memisahkan kation Pb2+ dapat dilakukan dengan menambahkan larutan asam sulfat (H2SO4) dan alcohol kedalam larutan. Penambahan asam sulfat ini akan membentuk endapan putih PbSO4, sedangkan kation-kation lain akan larut dalam asam sulfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut Pb2+ + SO42-→ PbSO4 (s) ↓ 3) Pemisahan Bi3+ dari Golongan IIA Setelah pemisahan HgS dan PbSO4, maka dalam larutan filtrat masih memungkinkan adanya kation golongan II A lainnya, yaitu Bi, Cu, dan Cd dalam bentuk garamnya baik nitrat maupun sulfat. Pemisahan Bi3+ dari larutan ini adalah dengan menambahkan larutan NH3 pekat sampai larutan tepat basa. Penambahan larutan ini akan menghasilkan endapan putih Bi(OH)3 seperti dalam reaksi berikut. Campuran lalu dapat disaring untuk memisahkan endapan Bi(OH)3 dari larutan. Bi3+ + 3NH3 + 3H2O → Bi(OH)3↓ + 3NH4+ 4) Pemisahan Cu2+ dan Cd2+dari Golongan IIA Filtrat dari hasil reaksi pemisahan diatas, masih memungkinkan mengandung senyawa kompleks [Cd(NH3)4]2+ dan [Cu(NH3)4]2+ . Jika kandungan Cu2+ dalam filtrate cukup banyak, maka larutan akan berwarna biru tua. Pemisahan Cu2+ dilakukan dengan mengasamkan sebagian filtrat dengan asam asetat encer, kemudian ditambahkan larutan K4[Fe(CN)6] makan akan terbentuk endapan coklat kemerahan yang berasal dari senyawa kompleks Cu2[Fe(CN)6]. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Kimia Analisa 1
97
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
[Cu(NH3)4]2+ + CH3COOH → Cu2+ + 4NH4+ + 4CH3COO2Cu2+ + [Fe(CN)6]4-→ Cu2[Fe(CN)6] (endapan coklat kemerahan) Pemisahan Cd2+ pada larutan yang mengandung kation golongan II A adalah dengan penambahan larutan KCN setetes demi setetes. Penambahan KCN ini dilakukan sampai larutan tidak berwarna namun dilebihkan beberapa ml. Selanjutnya alirkan gas hydrogen sulfide (H2S) kedalam larutan, maka akan terbentuk endapan kuning CdS. +. Reaksi pengendapan CdS dituliskan sesuai dengan persamaan reaksi berikut. [Cd(NH3)4]2+ + H2S → 2NH4+ + 2NH3 + CdS (endapan kuning) Secara umum, proses pemisahan kation golongan II A dari campurannya dapat ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 9.3. Proses pemisahan kation-kation golongan IIA
Kimia Analisa 1
98
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
b. Uji Identifikasi Kation-Kation Golongan IIA 1) Uji identifikasi kation Hg2+ Keberadaan kation Hg2+ dapat diidentifikasi dengan mereaksikan sampel dengan beberapa pereaksi, seperti yang dijelaskan sebagai berikut : a) Identifikasi menggunakan campuran larutan NaOCl dan HCl Endapan HgS yang ada dilarutkan ke dalam campuran larutan NaOCl dan asam HCl encer. Kemudian larutan dididihkan sehingga akan diperoleh endapan berwarna abu-abu atau hitam. Endapan HgS ini akan larut dengan campuran NaOCl dan HCl sehingga terbnetuk HgCl2 sesuai dengan persamaan reaksi berikut HgS(s) + OCl- + 2H+ + Cl-→ HgCl2 + S(s) + H2O b) Identifikasi menggunakan larutan Timah(II) klorida Identifikasi Hg menggunakan timah (II) klorida berdsarakan reduksi mula-mula menjadi kalomel berwarna putih, kemudian reaksi akan berlanjut menghasilkan merkurium yang berwarna abu-abu sesuai dengan persamaan reaksi berikut 2HgCl2 + Sn2+→ Hg2Cl2(s) + Sn4+ + 2ClHg2Cl2(s)+ Sn2+→ 2Hg(s) + Sn4+ + 2Clc) Identifikasi menggunakan larutan amonia Ion Hg2+ jika direaksikan dengan amonia akan dihasilkan endapan berwarna putih yang merupakan campuran dari merkurium(II) oksida dengan merkurium(II) amidonitrat sesuai dengan reaksi berikut 2Hg2+ + NO3- + 4NH3 + H2O → HgO.Hg(NH2)NO3(S) + 3NH4+ d) Identifikasi menggunakan larutan NaOH Endapan HgS jika ditambahkan sedikit larutan NaOH akan menghasilkan
endapan
berwarna
merah-kecoklatan.
Namun,
penambahan dalam jumlah yang stoikiometris maka endapan akan berubah warna menjadi kuning dan terbentuk merkurium (II) oksida.
Kimia Analisa 1
99
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Reaksi ini digunakan juga sebagai pembeda antara merkurium (II) dengan merkurium (I). Hg2+ + 2OH- + HgO(s) + H2O 2) Uji identifikasi Pb2+ Uji identifikasi Pb2+ dapat dilakukan dengan menggunakan larutan ammonium asetat 10%. Kation Pb2+
akan terlarut dengan larutan
ammonium
senyawa
asetat
menghasilkan
kompleks
tetra-
asetatoplumbat (II). Untuk memisahkan kation Pb2+, ke dalam reaksi tersebut kemudian ditambahkan asam asetat encer beberapa tetes dan larutan K2CrO4 sehingga menghasilkan endapan kuning PbCrO4 seperti pada reaksi berikut ini PbSO4(s) + 4CH3COO-→ [Pb(CH3COO)4]2- + SO42[Pb(CH3COO)4]2- + CrO42-→PbCrO4(s) + 4CH3COO3) Uji Identifikasi Bi3+ a) Identifikasi menggunakan larutan natrium tetrahidroksostanat (II) Endapan Bi(OH)3 dapat dilarutkan dengan menggunakan sedikit asam HCl encer. Kemudian kedalam larutan ditambahkan larutan natrium tetrahidroksostanat (II) dingin sehinga akan dihasilkan endapan berwarna hitam. Uji identifikasi ini didasari atas reaksi pembentukan logam bismut: 2Bi3+ + 3[Sn(OH)4]2- + 6OH-→ 2Bi(s) + 3[Sn(OH)6]2b) Identifikasi menggunakan penambahan asam Endapan Bi(OH)3 jika ditambahkan asam maka Bi(OH)3 akan kembali larut. Larutan yan terbentuk ini kemudian dididihkan hingga kandungan airnya menghilang dan diperoleh endapan berwana putih kekuningan. Bi(OH)3(s) + 3H+→ Bi3+ + 3H2O Bi(OH)3(s)→ BiO.OH (s) + H2O (dididhkan)
Kimia Analisa 1
100
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
4) Uji Identifikasi Cu2+ Penambahan
asam
asetat
akan
menguraikan
kompleks
[Cu(NH3)4]2+ menjadi Cu2+ yang berwarna biru, kemudian ditambahkan K4[Fe(CN)6] akan dihasilkan endapan Cu2[Fe(CN)6]. Endapan yang terbentuk ini akan larut dalam larutan amonia untuk membentuk ion tembaga tetramina yang berwarna biru tua. Ketika endapan Cu2[Fe(CN)6] direaksikan dengan larutan NaOH maka endapan tersebut akan terurai, namun terbentuk kembali endapan tembaga (II) hidroksida yang berwarna biru. Reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut. [Cu(NH3)4]2+ + 4CH3COOH → Cu2+ + 4NH4+ + 4CH3COO2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- → Cu2[Fe(CN)6] (s) Cu2[Fe(CN)6] (s) + 8NH3→[Cu(NH3)4]2++ [Fe(CN)6]4Cu2[Fe(CN)6] (s) + 4OH-→ Cu(OH)2 (s)+ [Fe(CN)6]45) Uji Identifikasi Cd2+ Uji identifikasi Cd2+ dilakukan dengan menambahkan kalium sianida dengan perlahan sehingga terbentuk endapan putih kadnium sianida. Endapan ini akan larut dan membentuk ion kompleks tetrasiano kadmiat (II) yang tidak berwarna jika pereaksi yang diberikan berlebih. Senyawa kompleks yang terbentuk ini tidak terlalu stabil, sehingga akan terbentuk endapan kadnium sulfida jika dialirkan gas hidrogen sulfida. Cd2+ + 2CN-→ Cd(CN)2↓ Cd(CN)2↓ + 2CN-→[Cd(CN)4]2[Cd(CN)4]2-+ H2S → CdS ↓ + 2H+ + 4CNIdentifikasi Cd2+ dapat juga dilakukan dengan penambahan kalium tiosianat atau dengan penambahan kalium iodida. Penambahan reagenreagen ini tidak akan menghasilkan endapan sehingga dapat dijadikan identifikasi dibandingkan dengan tembaga.
Kimia Analisa 1
101
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
c. Pemisahan dan Identifikasi Kation Golongan IIB (As, Sb, dan Sn) Pemisahan dari kation golongan IIB dapat dilakukan dengan melanjutkan proses dari pemisahan kation golongan IIA. Larutan yang dihasilkan setelah penambahan ammonium polisulfida dipisahkan padatanya sebagai endapan yang mengandung kation golongan IIA. Sedangkan cairan/filtrate dari pemisahan tersebut dimungkinkan mengandung kation golongan IIB. Pemisahan kation golongan IIB dilakukan dengan penambahan asam klorida/HCl encer. Filtrat yang ditambah HCl encer dan dipanaskan akan dihasilkan endapan. Jika terbentuk endapan kuning halus atau putih, maka endapan tersebut hanya mengandung belerang saja. Jika terbentuk endapan berupa gumpalan seperti kapas yang berwarna kuning atau jingga menunjukkan adanya kation golongan II B seperti As2S5, As2S3, Sb2S3, Sb2S5, SnS, SnS2. Endapan yang dihasilkan tersebut dicuci dengan campuran air dan H2S untuk diambil padatannya saja. Endapan yang dihasilkan kemudian ditambahkan dengan asam klorida pekat dan dididihkan. Setelah mendidih kemudian ditambahkan air untuk pengenceran dan dialirkan gas H2S. setelah proses ini akan dihasilkan endapan As2S5, As2S3, dan S (kuning) serta filtrat hasil reaksi yang mengandung ion-ion Sb3+ dan Sn4+. Untuk memisahkan ion Sb3+ dan Sn4 filtrat dipanaskan hingga mendidih dengan tujuan menghilangkan H2S. Kemudian ditambahkan dengan pereaksi asam oksalat ditambah NH3 untuk dihasilkan senyawa kompleks trioksalatostanat (IV). . Sn4+ + 3(COO)22-→ [Sn{(COO)2}3]2Selanjutnya filtrat ditambahkan dengan H2S. Penambahan H2S pada filtrat tidak akan menghasilkan endapan pada kompleks trioksalatostanat (IV) sedangkan Sb3+ akan diendapkan pada kondisi ini. 2Sb3+ + 3H2S + 6NH3→ Sb2S3↓+ 6NH4+
Kimia Analisa 1
102
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
d. Uji Identifikasi Kation-kation Golongan IIB 1) Uji identifikasi As Endapan dari As2S3 dan As2S5 yang telah dipisahkan dapat larut kembali dengan penambahan NH3 dan H2O2 menjadi arsenat seperti dalam persamaan berikut: As2S5 (S) + 16NH3 + 20H2O2 → 2AsO43- + 16NH4+ + 5SO42- + 12H2O As2S3 (S) + 12NH3 + 14H2O2 → AsO43- + 12NH4+ + 3SO42- + 8H2O Pada reaksi tersebut dihasilkan ion arsenat kemudian direduksi dengan pereaksi iodida dan asam klorida pekat dengan cara ditambahkan secara sedikit untuk menghasilkan arsenit seperti pada persamaan berikut : As2O43- + 2I- + 2H+→ AsO33- + I2+ H2O Keberadaan
ion
arsenat
ini
dapat
didentifikasi
dengan
menggunakan dua reagen. Penambahan dengen campuran magnesia akan
menghasilkan
endapan
putih
MgNH4AsO4.
Sedangkan
penambahan perak nitrat akan menghasilkan endapan merah kecoklatan Ag3AsO4 seperti pada persamaan berikut: AsO43- + NH4+ + Mg2+ → MgNH4AsO4↓ (putih) AsO43- + 3Ag+ → Ag3AsO4↓ (merah kecoklatan) Sedangkan identifikasi ion arsenit dengan magnesia dan perak nitrat menghasilkan rekasi yang berbeda. Penambahan campuran magnesia, tidak akan menghasilkan endapan, namun jika ditambahkan perak nitrat akan menghasilkan endapan kuning Ag3AsO3 seperti persamaan berikut. AsO33- + 3Ag+ → Ag3AsO3↓ (kuning)
Kimia Analisa 1
103
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2) Uji identifikasi Sb Identifikasi dari kation Sb dapat dilakukan menggunakan asam klorida pekat yang panas dan kawat besi. Endapan dari Sb2S3 akan terlarut dalam pereaksi asam klorida pekat yang panas dan jika diberi kawat Fe akan menghasilkan endapan hitam stibium/Sb seperti pada persamaan reaksi berikut : Sb2S3 ↓ + 6HCl → Sb3+ + 6Cl- + 3H2S ↑ 2Sb3+ + 3Fe ↓→ Sb↓ + 3Fe2+ 3) Uji identifikasi Sn Identifikasi timah dilakukan dengan penambahan natrium hidroksida untuk menghasilkan endapan putih dari timah (IV) hidroksida, Sn(OH)4. Namun jika penambahan natrium hidroksida ini berlebih akan larut kembali membentuk heksahidroksostanat(IV Sn4+ + 4OH-→ Sn(OH)4↓ Sn(OH)4 (S) + 2OH- [Sn(OH)6]2Identifikasi
menggunakan
logam
besi
dapat
dilakukan
berdasarkan sifat besi yang dapat mereduksi ion timah(IV) menjadi ion timah(II). Kedua ion timah ini akan menghasilkan reaksi yang berbeda jika ditambahkan larutan merkurium (II) klorida. Timah(II) akan menghasilkan endapan sedangkan timah (IV) tidak menghasilkan endapan. Sn4+ + Fe ↓→ Fe2+ + Sn2+ Timah(II); Sn2+ + Hg2Cl2↓ → 2Hg↓ + Sn4+ + 2Cl-
C. SOAL LATIHAN/TUGAS 1.
Sebutkan jenis-jenis kation golongan IIA dan IIB
2.
Jelaskan cara-cara identifikasi kation golongan IIA dan IIB
Kimia Analisa 1
104
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
105
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 10 KATION GOLONGAN III
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai jenis kation golongan III dan cara identifikasinya. Setelah menyelesaikan materi pertemuan sepuluh ini mahasiswa mampu mengerti tentang kation golongan III dan cara identifikasinya.
B. URAIAN MATERI 1.
Kation golongan III Golongan kation berikutnya yang dapat dianalisa adalah kation yang tidak bereaksi dengan pereaksi sebelumnya, yaitu asam klorida encer atau hidrogen sulfida dalam suasana asam encer. Kation ini disebut dengan kation golongan III. Kation golongan III diidentifikasi dengan menggunakan perekasi ammonium sulfide. Kation golongan III jika direaksikan dengan amonium sulfida dalam suasana netral akan membentuk endapan. Kation ini membentuk senyawa sulfide yang lebih mudah larut dibandingkan dengan kation golongan I dan II. Sehingga untuk mempercepat terbentuknya endapan sulfide, maka pada reaksi ditambahkan dengan ammonium hidroksida dan ammonium klorida yang dijenuhkan dengan H2S atau dapat juga dijenuhkan dengan (NH4)2S. Kation yang termasuk ke dalam kation golongan III adalah : Co+2, Ni+2, Fe+2, Fe+3, Cr+3, Al+3, Zn+2, dan Mn+2. Kation-kation ini akan membentuk endapan sulfida kecuali aluminium dan kromium yang menghasilkan endapan hidroksida. Endapan-endapan yang terbentuk dan perbedaan warna endapan yang terjadi dapat digunakan sebagai identifikasi untuk kation golongan III ini. Berdasarkan dari kelarutan dan juga jenis pereaksinya, maka kation golongan III ini dibagi menjadi dua golongan yaitu Golongan IIIA dan Golongan IIIB. Pembagian golongan ini berdasarkan pada perbedaan kelarutan dengan pereaksinya. Dengan adanya perbedaan kelarutan ini maka akan mempermudah dalam menentukan kation sub golongan III ini. Pembagian golongan III dapat dilihat pada gambar 1.
Kimia Analisa 1
106
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Kation Golongan III
Kation Golongan II B
Kation Golongan III A
(Co+2, Ni+2, Zn+2, Mn+2)
(Fe+2, Fe+3, Cr+3, Al+3)
Gambar 10.1. Pembagian kation golongan III Secara umum pembagian dari kation golongan III dapat dijabarkan sebagai berikut : a. Kation golongan IIIA, adalah kation yang akan terbentuk endapan oleh adanya pereaksi ammonium klorida. Kation yang termasuk dalam kation golongan IIIA ini diantaranya : besi, aluminium, dan kromium b. Kation golongan IIIB, adalah kation yang akan terendapkan dengan adanya pereaksi hidrogen sulfida. Kation yang termasuk dalam kation golongan IIIB ini diantaranya : nikel, kobalt, mangan, dan zink.
2.
Pemisahan golongan IIIA dan IIIB Pemisahan kation golongan IIIA dan IIIB dari gabungan kation golongan III dilakukan untuk memisahkan dan menentukan uji kualitatif berikutnya. Pemisahan ini dilakukan berdasarkan jenis pereaksi yang digunakan seperti dalam pembagian kation golongan III diatas yaitu menggunakan pereaksi amonium hidroksida dan amonium. Penambahan amonium hidroksida dan amonium klorida juga dapat mencegah kemungkinan mengendapnya Mg menjadi
Mg(OH)2.
mengendapnya
Penambahan
kation
Al3+,
kedua
Cr3+ dan
pereaksi Fe2+,
Fe(OH)3(coklat), Al(OH)3(putih) dan Cr(OH)3 (putih).
Kimia Analisa 1
107
ini
menyebabkan
sebagai
hidroksidanya,
Universitas Pamulang
3.
S-1 Teknik Kimia
Identifikasi Kation Golongan IIIA Setelah masing-masing kation golongan IIIA maupun golongan IIIB dipisahkan, maka selanjutnya dapat dilakukan identifikasi dari masing-masing kation yang berada dalam subgolongan tersebut. Beberapa pereaksi dapat digunakan untuk melakukan identifikasi dari kation golongan IIIA ini. Tahapan uji identifikasi dari Kation golongan IIIA dijelaskan lebih lanjut dalam sub bab berikut. a. Identifikasi besi Identifikasi besi sebagai kation golongan IIIA dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya: 1)
Identifikasi dengan Kaliumheksasianoferat(II) Pada uji identifikasi ini, larutan yang mengadung kation besi dapat direaksikan dengan pereaksi kaliumheksasianoferat(II), K4Fe(CN)6. Hasil dari reaksi ini adalah terbentuknya endapan berwarna biru prussian seperti dalam reaksi dibawah. 4Fe3+ + 3Fe(CN)64- → Fe4[Fe(CN)6]3 (s)
+ K4Fe(CN)6.
Fe4[Fe(CN)6]3
Larutan mengandung besi
Gambar 10.2. Identifikasi dengan Kaliumheksasianoferat(II) 2) Identifikasi dengan Kalium tiosianat Pada uji identifikasi ini, larutan yang mengadung kation besi direaksikan dengan kalium tiosianat, KSCN, makan akan terbentuk larutan berwarna merah seperti dalam reaksi dibawah. Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)63-
+ KSCN
Fe(SCN)63-
Larutan mengandung besi
Gambar 10.3. Identifikasi dengan Kalium tiosianat
Kimia Analisa 1
108
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
3) Identifikasi dengan natrium hidroksida Pada uji identifikasi ini, larutan yang mengadung kation besi direaksikan dengan larutan natrium hidroksida terbentuk endapan putih bila tidak terdapat udara sama sekali. Bila terkena udara akan teroksidasi menjadi besi (III) hidroksida yang berupa endapan coklat kemerahan seperti dalam reaksi dibawah. Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2↓ + 2H2O + O2→ 4Fe(OH)3↓ 4Fe(OH)3↓ + H2O2 → 2Fe(OH)3↓
+ 2OH-
Fe(OH)2
Larutan mengandung besi
+ 2H2O + O2
Fe(OH)3
Larutan mengandung besi
Gambar 10.4. Identifikasi dengan natrium hidroksida
4) Identifikasi dengan larutan amonia Pada uji identifikasi ini, larutan yang mengadung kation besi direaksikan dengan larutan amonia terjadi pengendapan besi (III) hidroksida seperti dalam reaksi dibawah. Fe2+ + 3NH3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3NH4+
+ 3NH3 + 3H2O
Fe(OH)3
Larutan mengandung besi
Gambar 10.5. Identifikasi dengan larutan amonia
Kimia Analisa 1
109
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
5) Identifikasi dengan hydrogen sulfida Pada uji identifikasi ini, larutan yang mengadung kation besi direaksikan dengan hidrogen sulfida tidak terjadi pengendapan dalam larutan asam, namun akan terbentuk endapan belereang berwarna putih 2Fe3+ + H2S → 2Fe2+ + 2H- + S
+ H2S
2Fe2+ + 2H- + S(s)
Larutan mengandung besi
Gambar 10.6. Identifikasi dengan hydrogen sulfida 6) Identifikasi dengan amonium sulfida Pada uji identifikasi ini, larutan yang mengandung kation besi direaksikan dengan larutan amonium sulfida terbentuk endapan hitam besi (II) sulfida yang larut dengan mudah dalam larutan asam. JIka larutan ditambahkan asam, maka akan terlihat perubahan warna dari hitam menjadi putih, hal ini menunjukkan endapan FeS yang berwarna hitam akan terlarut kembali, sehingga hanya tersisa endapan belerang berwarna putih. Fe2+ + S2- → FeS↓ FeS↓+ 2H+ → Fe2+ +H2S ↑ FeS↓+ 9O2 → 2Fe2O(SO4)2↑ + S2-
FeS
Larutan mengandung besi
Gambar 10.7. Identifikasi dengan amonium sulfida
Kimia Analisa 1
110
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
7) Identifikasi dengan kalium sianida Pada uji identifikasi ini, larutan mengandung kation besi direaksikan dengan larutan kalium sianida terbentuk endapan coklat kekuningan (Fe(CN)2) atau coklat kemerahan (Fe(CN)3). Endapan ini akan larut kembali dalam reagensia berlebihan seperti dalam reaksi dibawah. Fe2++ 2CN- → Fe(CN)2↓ (coklat kekuningan) Fe3++ 3CN- → Fe(CN)3↓ (coklat kemerahan)
Fe(CN)2↓ + 4CN- → Fe(CN)64Fe(CN)3↓ + 3CN- → Fe(CN)63+ 2CN-
Fe(CN)2
Larutan mengandung besi
+ 3CN-
Fe(CN)3
Larutan mengandung besi
Gambar 10.8. Identifikasi dengan kalium sianida b. Identifikasi Kromium (Cr3+) Kation Kromium (Cr3+) dapat diidentifikasi dengan menggunakan beberapa reaksi sebagai berikut : 1)
Identifikasi dengan larutan amonia Pada uji identifikasi ini, larutan mengandung kation krom direaksikan dengan larutan amonia terjadi endapan abu-abu hijau sampai abu-abu biru seperti gelatin dari kromium hidroksida yang larut sedikit dalam reagensia berlebihan seperti dalam reaksi dibawah. Cr3+ + 3NH3 + 3H2O → Cr(OH)3↓ + 3NH4+ Cr(OH)3↓+ 6NH3 → Cr(NH3)6 3+↓ + 3OH-
Kimia Analisa 1
111
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2) Identifikasi dengan larutan natrium hidroksida Pada uji identifikasi ini, larutan mengandung kation krom direaksikan dengan larutan natrium hidroksida terbentuk endapan abu-abu hijau dari kromium hidroksida seperti dalam reaksi dibawah Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3↓ 3) Identifikasi dengan larutan natrium karbonat Pada uji identifikasi ini, larutan mengandung kation krom direaksikan dengan larutan natrium karbonat terbentuk endapan abu-abu hijau dari kromium hidroksida seperti dalam reaksi dibawah 2Cr3+ + 3CO32-+ 3H2O → 2Cr(OH)3↓ +3CO2↑ 4) Identifikasi dengan larutan amonium sulfida Pada uji identifikasi ini, larutan mengandung kation krom direaksikan dengan larutan amonium sulfida terbentuk endapan abu-abu hijau dari kromium hidroksida seperti dalam reaksi dibawah 2Cr3+ + 3S2- + 6H2O → 2Cr(OH)3↓+3H2S↑ 5) Identifikasi dengan larutan natrium asetat Pada uji identifikasi ini, larutan mengandung kation krom direaksikan dengan larutan natrium asetat tidak terbentuk endapan dalam larutan netral dingin walaupun dengan mendidihkan. c. Identifikasi Sub golongan Al Pada filtrat hasil pemisahan dengan sub golongan besi, penambahan asam nitrat akan memberikan reaksi berikut: Al(OH)4- + 4H+ _ Al3+ + 4 H2O 2CrO42- + 2H+ _ Cr2O72- + H2O
Jika terdapat kromat warna larutan berubah menjadi jingga dengan terbentuknya dikromat. Penambahan amonium hidroksida lebih lanjut akan membentuk endapan putih yang menunjukkan adanya Al. Sedangkan
Kimia Analisa 1
112
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Cr2O72-akan menjadi CrO42-. Identifikasi Cr dapat dilakukan dengan BaCl2 memberikan endapan kuning barium kromat. CrO42- + Ba2+→ BaCrO4
4.
Identifikasi Kation Golongan IIIB Beberapa pereaksi dapat digunakan untuk melakukan identifikasi dari kation golongan IIIB ini. Tahapan uji identifikasi dari Kation golongan IIIA dijelaskan lebih lanjut dalam sub bab berikut.
a. Identifikasi Mn Identifikasi mangan sebagai kation golongan IIIA dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya: 1) Identifikasi dengan natrium bismutat Keberadaan mangan dapat diidentifikasi dengan cara mengoksidasi larutan yang mengandung Mn2+ dengan natrium bismutat (NaBiO3) menjadi MnO4-yang berwarna ungu dalam asam nitrat seperti dalam reaksi dibawah. 2Mn2+ + 5HBiO3 + 9H+→ 2MnO4- + 5Bi3+ + 7H2O 2) Identifikasi dengan natrium hidroksida Keberadaan mangan dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation mangan dengan larutan natrium hidroksida terbentuk endapan putih. Endapan dengan cepat teroksidasi bila terkena udara menjadi coklat. Mn2+ + 2OH- → Mn(OH)2↓ + 2OH-
Larutan mengandung besi
Fe(CN)2
Gambar 10.9. Identifikasi dengan natrium hidroksida
Kimia Analisa 1
113
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
3) Identifikasi dengan larutan amonia Keberadaan mangan dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation mangan dengan larutan amonia terbentuk endapan putih. Endapan dengan cepat teroksidasi bila terkena udara menjadi coklat Mn2+ + 2NH3 + 2H2O →Mn(OH)2↓ + 2NH4+
2NH3 + 2H2O
Larutan mengandung besi
Mn(OH)2
Gambar 10.10. Identifikasi dengan larutan amonia
4) Identifikasi dengan amonium sulfida Keberadaan mangan dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan menandung kation mangan dengan larutan amonium sulfida terbentuk endapan merah jambu dari mangan sulfide seperti dalam reaksi dibawah. Mn2+ + S2- → MnS↓ +S2-
MnS
Larutan mengandung besi
Gambar 10.11. Identifikasi dengan amonium sulfida
5) Identifikasi dengan larutan natrium fosfat Keberadaan mangan dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation mangan dengan larutan natrium fosfat
Kimia Analisa 1
114
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
terbentuk endapan merah jambu dari mangan amonium fosfat seperti dalam reaksi dibawah. Mn2+ + 2NH3 + HPO42- →Mn(NH4) PO4 ↓ +2NH3 + HPO42-
Mn(NH4) PO4
Larutan mengandung besi
Gambar 10.12. Identifikasi dengan larutan natrium fosfat
b. Identifikasi Kobalt (Co2+) Kation Kobalt (Co2+) dapat diidentifikasi dengan menggunakan beberapa reaksi sebagai berikut : 1) Identifikasi dengan natrium hidroksida Keberadaan kobalt dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation kobalt dengan larutan natrium hidroksida terbentuk endapan biru seperti pada reaksi berikut : Co2+ + OH- + NO3- → Co(OH) NO3 ↓ 2) Identifikasi dengan amonia Keberadaan kobalt dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation kobalt dengan larutan amonia maka akan terbentuk endapan berwarna biru seperti pada reaksi berikut Co2+ + NH3 + H2O + NO3- → Co(OH) NO3 ↓+ NH4+ 3) Identifikasi dengan amonium sulfida Keberadaan kobalt dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation kobalt dengan larutan amonium sulfida maka akan dihasilkan endapan kobalt sulfida berwarna hitam, seperti pada reaksi berikut Co2+ + S2- → CoS↓ 4) Identifikasi dengan kalium sianida
Kimia Analisa 1
115
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Keberadaan kobalt dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation kobalt dengan larutan kalium sianida menghasilkan endapan coklat kemerahan besi (III) sianida. Penambahan kalium sianida ini dilakukan secara perlahan-lahan. c. Identifikasi Nikel (Ni2+) Identifikasi kation Nikel (Ni2+) dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa reaksi sebagai berikut : 1) Identifikasi dengan natrium hidroksida Keberadaan nikel dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation nikel dengan larutan natrium hidroksida maka akan dihasilkan endapan berwarna hijau seperti pada reaksi berikut Ni2+ + 2OH- → Ni(OH)2↓ 2) Identifikasi dengan natrium hidroksida Keberadaan nikel dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation nikel dengan larutan ammonia. Reaksi ini akan menghasilkan endapan berwarna hijau. Ni2+ + 2NH3 + 2H2O → Ni(OH)2↓ + 2NH4+ 3) Identifikasi dengan amonium sulfida Keberadaan nikel dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation nikel dengan larutan amonium sulfide, yang akan membentuk endapan hitam nikel sulfida. Ni2+ + S2- → NiS↓ 4) Identifikasi dengan kalium sianida Keberadaan nikel dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation nikel dengan larutan kalium sianida yang akan menghasilkan endapan berwarna hijau yang merupakan nikel (II) sianida. Ni2++ 2CN- → Ni (CN)2↓
Kimia Analisa 1
116
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
5) Identifikasi dengan hidrogen sulfida Keberadaan nikel dapat diidentifikasi dengan cara mereaksikan larutan mengandung
kation
nikel
dengan
hidrogen
sulfida
yang
akan
menghasilkan endapan. d. Identifikasi Zink (Zn2+) Identifikasi kation Zink (Zn2+) dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa reaksi sebagai berikut : 1)
Identifikasi dengan natrium hidroksida Identifikasi keberadaan kation zink dapat dilakukan dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation zink dengan larutan natrium hidroksida. Reaksi ini akan menghasilkan endapan seperti gelatin yang putih, endapan ini akan larut dalam asam. Zn2+ + 2OH- → Zn(OH)2↓ Zn(OH)2↓ + 2H+ → Zn2++ 2H2O
2) Identifikasi dengan amonia Identifikasi keberadaan kation zink dapat dilakukan dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation zink dengan larutan ammonia. Reaksi ini akan menghasilkan endapan berwarna putih. Zn2+ + 2NH3 + 2H2O →Zn(OH)2↓ + 2NH4+ 3) Identifikasi dengan larutan amonium sulfida Identifikasi keberadaan kation zink dapat dilakukan dengan cara mereaksikan larutan mengandung kation zink dengan larutan amonium sulfide. Reaksi ini akan menghasilkan endapan putih. Zn2+ + S2- → MnS↓ 4) Identifikasi dengan dinatrium hidrogen fosfat Identifikasi keberadaan kation zink dapat dilakukan dengan cara mereaksikan larutan dinatrium hidrogen fosfat. menghasilkan endapan putih
Kimia Analisa 1
117
Reaksi ini akan
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Zn2+ + HPO42- → Zn(PO4)2 ↓ + 2H+
C. SOAL LATIHAN/TUGAS 1.
Sebutkan jenis-jenis kation golongan III
2.
Jelaskan dan buatlah skema cara-cara identifikasi kation golongan III
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
118
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 11 KATION GOLONGAN IV
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai kation golongan IV dan cara identifikasinya. Setelah menyelesaikan materi pertemuan sebelas ini mahasiswa mampu mengerti tentang kation golongan IV dan cara identifikasinya.
B. URAIAN MATERI 1.
Kation golongan IV Golongan kation selanjutnya yang akan dibahas adalah kation golongan IV. Kation ini tidak bereaksi membentuk endapan jika direaksikan dengan beberapa pereaksi yang yang digunakan pada identifikasi kation goloangn I-III. Kation ini dapat diidentifikasi dengan cara direaksikan dengan ammonium karbonat. Hasil dari reaksi ini akan menghasilkan endapan berwarna putih. Kation yang termasuk ke dalam golongan IV adalah Barium (Ba), Strontium (Sr) dan Kalsium (Ca). Endapan putih yang merupakan hasil reaksi dengan ammonium karbonat, perlu dilakukan pemisahan untuk dapat diidentifikasi masing-masing kation tersebut.
2.
Pemisahan Kation Golongan IV Agar dapat menentukan jenis kation pada golongan IV, maka dapat dilakukan pemisahan masing-masing kation tersebut dari endapannya. Endapan yang terbentuk dari penambahan ammonium karbonat adalah barium karbonat (BaCO3), kemudian dihasilkan juga strontium karbonat (SrCO3) dan juga dihasilkan kalsium karbonat (CaCO3) tergantung pada kation yang berada dalam sampel. Pemisahan dari masing-masing kation itu dapat dilakukan berdasarkan prinsip kelarutan dan terbentuknya endapan. Metode pemisahan masing-masing kation golongan dapat dijabarkan sebagai berikut a. Pemisahan kation Ba2+ Kation Barium (Ba2+) yang berada dalam endapan BaCO3 dapat dipisahkan dari endapan-endapan SrCO3 dan CaCO3 dengan menggunakan pereaksi asam asetat dan K2CrO4. Endapan yang mengandung semua kation golongan IV dicuci terlebih dahulu dengan menggunakan sedikit air panas kemudian dipisahkan endapan dari air cucian. Endapan kemudian
Kimia Analisa 1
119
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
ditambahkan asam asetat dan dipanaskan, maka endapan tersebut akan larut kembali. Kemudian larutan tersebut ditambahkan tetes demi tetes K2CrO4, maka akan dihasilkan endapan BaCrO4 yang berwarna kuning yang dapat dipisahkan dari larutan yang masih mengandung SrCO3 da CaCO3. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Ba2+ + CrO42- → BaCrO4↓ (endapan kuning)
+ CH3COOH + K2CrO4 BaCrO4
Endapan kation gol IV
Gambar 11.1. Reaksi Pemisahan kation Ba2+
b. Pemisahan kation Sr2+ Pemisahan kation Strontium (Sr2+)dapat dilakukan menggunakan larutan dari sisa pemisahan Barium (Ba). Pemisahan Strontium dari filtrate yag mengandung Sr dan Ca dapat dilakukan dengan menggunakan pereaksi NH3, (NH4)2CO3 dan Na2CO3.
Larutan diubah menjadi basa dengan
penambahan NH3, kemudian ditambahkan (NH4)2CO3 dan Na2CO3 dan kemudian dididihkan, sehingga akan terbentuk endapan berwarna putih. Pisahkan endapan dari filtratnya. Kemudian endapan putih tersebut dilarutkan kembali dalam asam asetat. Pemisahan kation Sr2+ dari padatan ini memungkinkan dilakukan melalui dua metode yaitu metode sulfat dengan menggunakan pereaksi ammonium sulfat (NH4)2SO4 dan metode nitrat dengan menggunakan pereaksi asam nitrat HNO3. 1)
Metode Sulfat Metode sulfat dilakukan dengan cara menambahkan (NH4)2SO4 kedalam larutan, kemudian ditambahkan natrium tiosulfat Na2S2O3 kemudian larutan dipanaskan. Hasil dari reaksi ini akan dihasilkan endapan
strontium
sulfat
SrSO4
yang
berwarna
pembentukan endapan tersebut sebagai berikut :
Kimia Analisa 1
120
putih.
Reaksi
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Sr2+ + SO42- → SrSO4↓ (endapan putih)
+ (NH4)2SO4
Larutan mengandung Sr dan Ca
SrSO4
Gambar 11.2. Reaksi Pemisahan kation Sr2+ metode sulfat
2) Metode nitrat Metode nitrat dilakukan dengan cara menambakan pereaksi HNO3 kedalam larutan. Penambahan asam nitrat ini akan menghasilkan reaksi pengendapan berupa endapan Sr(NO3)2 yang berwarna putih. Sedangkan kalsium dalam bentuk Ca(NO3)2 akan tetap terlarut. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Sr2+ + NO3- → Sr(NO3)2↓ (endapan putih) + HNO3
Larutan mengandung Sr dan Ca
Sr(NO3)2
Gambar 11.3. Reaksi Pemisahan kation Sr2+ metode nitrat
c. Pemisahan kation Ca2+ Pengendapan
kation
kalsium
(Ca2+)
dapat
dilakukan
dengan
2+
menggunakan sisa larutan dari pengendapan kation Sr . Larutan ditambahkan pereaksi berupa larutan ammonium oksalat (NH4)2C2O4 dan asam asetat CH3COOH kemudian dilakukan pemanasan. Hasil dari reaksi ini adalah terbentuknya endapan kalsium oksalat CaC2O4 yang berwarna putih.
Kimia Analisa 1
121
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Ca2+ + C2O4- → CaC2O4↓ (endapan putih)
+ (NH4)2C2O4
Larutan mengandung Ca
CaC2O4
Gambar 11.4. Reaksi Pemisahan kation Ca+
3.
Uji Konfirmasi Kation Golongan IV a. Barium (Ba2+) Uji konfirmasi keberadaan kation Barium (Ba2+) dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa reaksi. Uji konfirmasi dilakukan untuk memastikan adanya kation barium Ba2+ di dalam sampel. Beberapa reaksi uji konfirmasi keberadaan barium sebagai berikut ini. 1)
Penambahan air Padatan barium ditambahkan air tetes demi tetes dengan dilakukan pengadukan. Barium akan membentuk barium hidroksida dan hydrogen dalam udara yang lembab. Barium hidroksida mempunyai kelarutan dalam air sebesar 4.68 g/100 mL (25 °C). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: Ba2+(s) + 2H2O (l) → Ba(OH)2 (aq) + H2 (g)
2) Penambahan amonium karbonat ((NH4)2CO3) Larutan yang mengandung barium dapat direaksikan dengan larutan amonium karbonat (NH4)2CO3). Reaksi ini akan menghasilkan endapan BaCO3 yang berwarna putih. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: Ba2+(s) + (NH4)2CO3 (aq) → BaCO3 (s) + 2NH4+ (aq)
Kimia Analisa 1
122
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
+ (NH4)2CO3
endapan warna putih
Gambar 11.5. Reaksi konfirmasi kation Ba2+ dengan (NH4)2CO3 Endapan BaCO3 jika ditambahkan asam asetat dan dalam asam mineral encer akan larut kembali, dan sedikit larut dalam larutan garam-garam amonia dari asam-asam kuat. 3) Penambahan asam sulfat encer (H2SO4) Larutan mengandung kation Barium Ba2+ jika direaksikan menggunakan pereaksi asam sulfat encer yang dilakukan secara sedikit demi sedikit melalui tetesan akan dihasilkan endapan BaSO4 yang berwarna putih. Sesuai dengan reaksi berikut Ba2+ (aq)+ H2SO4 (aq) → BaSO4(s) + 2H+ (aq)
+ H2SO4
endapan putih
Gambar 11.6. Reaksi konfirmasi kation Ba2+ dengan H2SO4
Kimia Analisa 1
123
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
4) Penambahan larutan kalium kromat (K2CrO4) Larutan mengandung barium jika direaksikan dengan pereaksi kalium kromat (K2CrO4) akan dihasilkan endapan dari barium kromat yang berwana kuning. Sesuai dengan reaksi berikut Ba2+(aq) + K2CrO4 (aq) → BaCrO4 (s) + K2 (s)
+ K2CrO4
endapan kuning
Gambar 11.7. Reaksi konfirmasi kation Ba2+ dengan K2CrO4 5) Uji nyala Endapan mengandung barium ditambahkan asam klorida pekat, kemudian diuapkan hingga kering. Endapan kemudian dilakukan uji nyala. Endapan yang mengandung barium akan memberikan nyala warna hijau-kekuningan.
b. Strontium (Sr2+) Uji konfirmasi dapat dikerjakan untuk meyakinkan keberadaan kation 2+
Sr dari pemisahan kation golongan IV terdiri dari beberapa uji sebagai mana yang akan dijelaskan.
Kimia Analisa 1
124
Universitas Pamulang
1)
S-1 Teknik Kimia
Penambahan air Larutan yang mengandung kation strontium (Sr2+) ditambahkan dengan air yang dilakukan pada kondisi udara yang lembab dihasilkan senyawa hidroksida. Logam ini, pada suhu ruang akan bereaksi dengan air menghasilkan strontium hidroksida dan gas berupa gas hidrogen. Kelautan strontium hidroksida dalam air sebesar 1.77 g/100 mL (40 °C). Sr(s) + 2H2O(l) → Sr(OH)2 (aq) + H2(g) 2) Penambahan ammonium karbonat Larutan yang mengandung kation strontium (Sr2+) direaksikan dengan larutan amonium karbonat ((NH4)2CO3) akan membentuk endapan strontium karbonat yang berwarna putih seperti pada gambar. Sr2+(s) + (NH4)2CO3(aq) → SrCO3(s) + 2NH4(aq)
+ (NH4)2CO3
endapan putih
Gambar 11.8. Reaksi konfirmasi kation Sr2+ dengan (NH4)2CO3 3) Penambahan asam sulfat encer Larutan yang mengandung kation strontium (Sr) direaksikan dengan larutan asam sulfat encer (H2SO42-) akan menghasilkan endapan strontium sulfat yang berwarna putih seperti pada gambar. Sr2+(s) + H2SO4 (aq) → SrSO4(s) + H2(g)
Kimia Analisa 1
125
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
+ H2SO4
endapan putih
Gambar 11.9. Reaksi konfirmasi kation Sr2+ dengan H2SO4 4) Penambahan kalium kromat Larutan yang mengandung kation strontium (Sr) direaksikan dengan larutan kalium kromat (K2CrO4) akan menghasilkan endapan strontium kromat yang berwarna kuning seperti pada gambar Sr2+(s) + K2CrO4 (aq) → SrCrO4(s) + K2 (s)
+ K2CrO4
endapan kuning
Gambar 11.10. Reaksi konfirmasi kation Sr2+ dengan K2CrO4
5) Uji nyala Uji nyala dapat dilakukan untuk mengkonfirmasi kebedaan strontium. Kation strontium akan menghasilkan nyala merah-keunguan
Kimia Analisa 1
126
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
c. Kalsium (Ca) Uji konfirmasi dapat dikerjakan untuk meyakinkan keberadaan kation Ca2+ dari pemisahan kation golongan IV terdiri dari beberapa uji sebagai mana yang akan dijelaskan 1)
Penambahan amonium karbonat ((NH4)2CO3) Larutan yang mengandung Ca2+ direaksikan dengan larutan amonium karbonat ((NH4)2CO3) akan menghasilkan endapan kalsium karbonat yang berwarna putih Ca2+(s) + (NH4)2CO32-(aq) → CaCO3(s) + 2NH4(aq)
+ (NH4)2CO3
endapan putih
Gambar 11.11. Reaksi konfirmasi kation Ca2+ dengan ((NH4)2CO3)
Jika dididihkan, maka endapan akan berubah membentuk Kristal. Endapan kalsium karbonat akan kembali mengalami pelarutan jika direaksikan dengan air yang mengandung asam karbonat berlebih, akibat terjadi reaksi pembentukan dari kalsium hidrogen karbonat yang larut : CaCO3(aq)↓ + H2O(l) + CO2(g) ↔ Ca2+(s) + 2HCO-3(aq) Jika larutan dididihkan akan terbentuk kembali endapan kalsium karbonat, karena dengan dipanaskan karbon dioksida akan terbntuk dan keluar menjadi gas. Endapan yang dihasilkan ini dapat larut
Kimia Analisa 1
127
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
dalam asam baik asam kuat maupun asam lemah seperti asam asetat sebagai mana reaksi di bawah ini. CaCO3(aq) + 2H+(g) → Ca2+(s) + H2O(l) + CO2(g) CaCO3(aq) + 2CH3COOH(aq) → Ca2+(s) + H2O(l) + CO2(g) + 2CH3COO(aq)
2)
Penambahan asam sulfat encer Larutan yang mengandung kation kalsium direaksikan dengan larutan asam sulfat encer (H2SO4) maka akan membentuk endapan kalsium sulfat yang berwarna putih.
Ca2+(s) + H2SO4 (aq) → CaSO4 (s) + H2 (g)
+ H2SO4
endapan putih
Gambar 11.12. Reaksi konfirmasi kation Ca2+ dengan H2SO4
3)
Penambahan kalium kromat Larutan yang mengandung kation kalsium direaksikan menggunakan pereaksi kalium kromat (K2CrO4), hasil dari reaksi ini akan didapatkan endapan kalsium kromat yang berwarna kuning seperti pada gambar Ca2+(s) + K2CrO4 (aq) → CaCrO4 (s) + K2(s)
Kimia Analisa 1
128
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
+ K2CrO4
endapan kuning
Gambar 11.13. Reaksi konfirmasi kation Ca2+ dengan K2CrO4
4)
Uji Nyala Untuk memastikan adanya kation kalsim dapat dilakuka dengan uji nyala. Kation kalsium akan memberikan warna nyala merah-bata. Secara umum
untuk mempermudah perbandingan dalam
mengidentifikasi kation-kation golongan IV, maka dapat diresumekan dalam Tabel 1. Tabel 1 menjelaskan beberapa perbandingan dari kation golongan IV dengan menggunakan reagen yang sama. Kation golongan IV bereaksi dengan reagen-reagen tersebut menghasilkan endapan yang dapat digunakan dalam identifikasi keberadaan kation.
Tabel 11.1. Uji Konfirmasi Kation Golongan IV
Reagen NH3 Air (NH4)2CO3 + NH4Cl H2SO4(encer) +(NH4)2SO4 CaSO4(jenuh)
Kimia Analisa 1
Ba2+ Tak terjadi endapan Larutan Ba(OH)2 Endapa Putih, BaCO3 Sedikit larut Endapan Putih, BaSO4 Tidak larut Endapan Putih, BaSO4
129
Kation Sr2+ Tak terjadi endapan Larutan Sr(OH)2 Endapan Putih, SrCO3 Sedikit larut Endapan Putih, SrSO4 Tidak larut Endapan Putih, SrSO4
Ca2+ Tak terjadi endapan Larutan Ca(OH)2 Endapan putih, CaCO3 Sedikit larut Endapan Putih, CaSO4 Larut, [Ca(SO4)2]2-
Universitas Pamulang
K2CrO4 +CH3COOH +HCl Uji Nyala
S-1 Teknik Kimia
Endapan Kuning, BaCrO4 Tidak larut Larut
Endapan Kuning, SrCrO4 Larut -
Endapan kuning CaCrO4 -
hijau-kekuningan
merah-keunguan
merah-bata
C. SOAL LATIHAN/TUGAS 1. Sebutkan jenis-jenis kation golongan IV 2. Jelaskan cara-cara melakukan identifikasi dari kation golongan IV 3. Gambarkan skema melakukan identifikasi dari kation golongan IV
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
130
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 12 KATION GOLONGAN V
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai kation golongan V dan cara identifikasinya. Setelah menyelesaikan materi pertemuan dua belas ini mahasiswa mampu mengerti tentang kation golongan V dan cara identifikasinya.
B. URAIAN MATERI 1.
Kation golongan V Golongan terakhir dari kation adalah kation golongan V. Golongan kation ini tidak bereaksi dengan reagen-reagen pada uji kation sebelumnya, sehingga kation golongan V terkadang disebut juga sebagai kation sisa. Kation ini tidak mengendap bila larutannya direaksikan baik dengan larutan HCl encer, larutan KI, larutan NaOH maupun larutan (NH4)2CO3. Berbeda dengan kation golongan I-IV, dalam uji kation golongan V ini tidak ada reagen yang dikhususkan. Kation yang termasuk dalam golongan V ini diantaranya Mg2+, Na+, K+, dan NH4+.
2.
Identifikasi Kation Gol V Identifikasi kation golongan V umumnya dilakukan dengan reaksi khusus atau dengan menggunakan uji nyala. Kation ini tidak mengendap dengan adanya asam klorida, hidrogen sulfida, amonium sulfida dan amoniumkarbonat. a. Identifikasi Mg+2 Magnesium merupakan logam yang berwarna putih, Kation dari Magnesium membentuk kation bivalen Mg2+. Senyawa-senyawa garam oksida, hidroksida, karbonat, dan fosfat dari kation magnesium ini umumnya tidak larut, sedangkan garam-garam lainnya akan larut. Beberapa dari garam-garam dari kation magnesium bersifat higroskopis, yaitu mudah menyerap molekul air. Magnesium jika direaksikan dengan air akan membentuk senyawa hidroksida Mg(OH)2. Senyawa ini tidak larut dalam air. Pembentukan senywa ini terjadi secara lambat pada suhu ruang, namun jika dipanaskan hingga mencapai titik didih air, dekomposisi Mg(OH)2 akan terjadi dengan cepat.
Kimia Analisa 1
131
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Identifikasi dari kation Mg+2 dapat dilakukan dari filtrate sisa identifikasi kation golongan IV maupun dari senyawa garamnya seperti magnesium sulfat. Identifikasi dengan menggunakan sisa filtrate dapat dilakukan dengan mereaksikannya dengan beberapa reagen seperti berikut 1) Filtrat yang mengandung kation Mg2+ direaksikan dengan ammonium klorida NH4Cl dan ammonium hidroksida NH4OH hingga larutan bersifat basa. Kemudian larutan tersebut ditambahkan reagen disodium posfat Na2HPO4 sehingga akan terbentuk endapan magnesium ammonium posfat NH4MgPO4 yang berwana putih,
+ NH4Cl + NH4OH NH4MgPO4
endapan putih
Mg2+
Gambar 12.1 Identifikasi Mg+2 dengan ammonium klorida 2) Filtrat yang mengandung kation Mg2+ ditambahkan pereaksi kuning titan C28H19N5Na2O6S4 dan larutan NaOH, Jika ada Mg maka akan terbentuk endapan berwarna biru.
+ C28H19N5Na2O6S4 + NaOH
endapan biru
Mg2+
Gambar 12.2 Identifikasi Mg+2 dengan C28H19N5Na2O6S4 3) Filtrat yang mengandung kation Mg2+ ditambahkan dengan reagen Magneson C12H9N3O4. Reagen magneson ini dapat disebut juga dengan senyawa warna azo violet. Larutan sodium hidroksida NaOH kemudian
Kimia Analisa 1
132
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
ditambahkan ke dalam larutan ini, sehingga akan menghasilkan endapan berwarna biru.
+ C12H9N3O4 + NaOH
endapan biru
Mg2+
Gambar 12.3 Identifikasi Mg+2 dengan reagen Magneson
Identifkasi keberadaan magnesium dapat dilakukan dengan menggunakan reaksi-reaksi pada ion magnesium. Larutan yang digunakan pada identifikasi ini bisa menggunakan larutan magnesium sulfat MgSO4 4) Reaksi dengan ammonia NH3 Jika larutan mengandung Mg2+ direaksikan dengan larutan ammonia NH3 maka akan terjadi endapan sebagian berwarna putih dari Mg(OH)2. Senyawa ini akan mudah larut sempurna dalam larutan garam-garam ammonium. Reaksi yang terjadi adalah Mg2+ + 2NH3 + 2H2O → Mg(OH)2 (s) + 2 NH4+
+ NH3 Mg(OH)2 endapan putih
Mg2+
Gambar 12.4 Identifikasi Mg+2 dengan larutan ammonia
Kimia Analisa 1
133
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
5) Reaksi dengan larutan NaOH Jika larutan mengandung Mg2+ direaksikan dengan larutan sodium hidroksida, maka akan membentuk endapan putih dari Mg(OH)2. Endapan ini mudah larut dalam larutan garam-garam amonium. Reaksi yang terjadi adalah Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 (s)
+ NaOH Mg(OH)2 endapan putih
Mg2+
Gambar 12.5 Identifikasi Mg+2 dengan larutan NaOH
6) Reaksi dengan larutan (NH4)2CO3 Jika
larutan
mengandung
Mg2+
direaksikan
dengan
larutan
ammonium karbonat (NH4)2CO3 akan membentuk endapan putih dari magnesium karbonat basa MgCO3.Mg(OH)2. 5Mg2+ + 6CO32- + 7H2O → 4MgCO3.Mg(OH)2.5H2O (s) + 2HCO3-
+ (NH4)2CO3 MgCO3.Mg(OH)2 endapan putih
Mg2+
Gambar 12.6 Identifikasi Mg+2 dengan larutan (NH4)2CO3
Kimia Analisa 1
134
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Jika didalam larutan terdapat senyawa garam-garam ammonium maka tidak terjadi endapan, hal ini karena terjadi kesetimbangan antara ammonium dengan karbonat. NH4+ + CO3- → NH3 + HCO37) Reaksi dengan larutan Na2CO3 Jika larutan mengandung Mg2+ direaksikan dengan larutan sodium karbonat Na2CO3 maka akan dihasilkan endapan magnesium karbonat basa Mg(MgCO3)4(OH)2 yang berwarna putih. Endapan ini larut dalam asam dan larutan garam-garam ammonium namun tidak larut pada larutan basa.
8) Reaksi dengan larutan Na2HPO4 Jika larutan mengandung Mg2+ direaksikan dengan larutan disodium posfat Na2HPO4, maka akan terjadi reaksi pengendapan membentuk endapan kristal putih dari Mg(NH4)PO4 Pengendapan ini terjadi dengan adanya larutan yang mengandung ammonium klorida NH4Cl dalam larutan ammonia. Mg2+ + NH3 + HPO42- → Mg(NH4)PO4 (s)
+ Na2HPO4 Mg(NH4)PO4 endapan kristal putih
Mg2+
Gambar 12.7 Identifikasi Mg+2 dengan larutan Na2HPO4 Endapan ini akan larut dalam air, asam asetat dan asam-asam mineral. Kelarutan endapan Mg(NH4)PO4 akan meningkat dalam air karena terjainya reaksi hidrolisis seperti dalam persamaan .
Kimia Analisa 1
135
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Mg(NH4)PO4 + H2O → Mg2+ + HPO42- + NH3 + H2O 9) Reaksi dengan reagen diphenylcarbazide Larutan mengandung Mg2+ direaksikan dengan larutan sodium hydroksida maka akan terbentuk endapan magnesium hidroksida Mg(OH)2
kemudian
ditambahkan
beberapa
tetes
reagen
diphenylcarbazide (C6H5.NH.NH.CO.NH.NH.C6H5) dan disaring. Jika endapan dicuci dengan air panas maka akan dihasilka warna merah violet yang menandakan terbentuknya senyawa garam kompleks mengandung Mg.
b. Identifikasi Na+ Kation sodium/natrium (Na+) merupakan kation yang bersifat monovalent. Umumnya garam-garam dari kation ini tidak berwarna, adanya warna merupakan kontribusi dari anion. Hampir semua dari garam-garam kation sodium larut dalam air. Identifikasi kation Natrium/sodium (Na+) dapat dilakukan dengan mereaksikan dengan beberapa reagen. 1)
Reaksi dengan larutan Uranil magnesium asetat. Larutan mengandung Na+ direaksikan dengan larutan uranil magnesium
asetat
MgUO4(CH3COO)2
dengan
pengocokan.
Pengendapan dapat juga dibantu dengan menambahkan alcohol. Setelah didiamkan beberapa menit maka akan terbentuk endapan kristalin kuning dari NaMg(UO2)3(CH3COO)9.9H2O. Na+ + Mg2+ + 3U2 2+ + 9CH3COO- → NaMg(UO2)3(CH3COO)9 (s)
+ MgUO4(CH3COO)2
endapan kristal kuning
Na+
Gambar 12.8 Identifikasi Na+ dengan Uranil magnesium asetat.
Kimia Analisa 1
136
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2) Reaksi dengan larutan Uranil zink asetat Jika larutan mengandung Na+ direaksikan dengan larutan uranil zink asetat maka akan terjadi reaksi pengendapan membentuk endapan
kristal kuning dari NaZn(UO2)3(C2H3O2)9.
+ZnUO2(CH3CO O)4
endapan kristal kuning
Na+
Gambar 12.9 Identifikasi Na+ dengan Uranil zink asetat
3) Reaksi dengan larutan asam kloro platinat Garam-garam dari kation sodium tidak akan mengendap pada reaksi dengan penambahan asam kloro panitat H2PtCl6. 4) Reaksi dengan larutan asam tartat Garam-garam dari kation sodium tidak akan mengendap pada reaksi dengan penambahan asam tartat C4H6O6. 5) Reaksi dengan larutan sodium hexanitrilcobaltat (III) Jika ditambahkan larutan sodium hexanitrilcobaltat Na3Co(NO2)6, maka garam-garam dari kation sodium tidak akan mengendap.
3.
Identifikasi Kalium (K+)
Kation potassium atau kalium (K+) juga merupakan kation monovalent. Kation ini umumnya mudah larut dan menghasilkan larutan yang tidak berwarna. Jika terjadi warna dalam larutan, maka hal itu disebabkan oleh warna dari anion. Identifikasi kalium dapat dilakukan dengam menggunakan filtrate sisa analisa kation maupun dengan menggunakan larutan garamnya.
Kimia Analisa 1
137
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Identifikasi dengan menggunakan filtrate sisa dari analisa kation, dapat dilakukan dengan menambahkan larutan natrium heksanitritokobaltat (III) Na3(Co(NO2)6 sambil diaduk dan diasamkan dengan menggunakan asam asetat encer. Reaksi ini akan menghasilkan endapan K3[Co(NO2)6] yang berwarna kuning. Endapan yang terbentuk ini menandakan adanya kation K dalam filtrat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut 3K+ + [Co(NO2)6]3- → K3[Co(NO2)6] (s)
+ Na3(Co(NO2)6 K3[Co(NO2)6] endapan kuning
K+
Gambar 12.10 Identifikasi K+ Endapan yang dihasilkan tidak larut dalam asam asetat encer, namun jika direaksikan dalam suasana basa/larutan alkali maka akan terbentuk endapan hitam atau coklat yang berasal dari kobalt trihidroksida Co(OH)3. Jika larutan tersebut ditambahkan dengan pereaksi yang berlebih makan akan terbentuk garam campuran K2Na[Co(NO2)6] yang mengandung kalium dan natrium. Pembentukan endapan ini dapat dipercepat jika dilakukan dalam suasana panas (pemanasan). Identifikasi kalium berikutnya dapat dilakukan dengan menggunakan garamnya, salah satunya dengan menggunaan larutan KCl. Beberapa reaksi yang terjadi dengan beberapa reagen terhadap kation kalium (K+) dapat ditunjukkan dalam beberapa reaksi berikut ini.
1)
Reaksi dengan menggukan larutan asam tartarat atau dengan larutan sodium hydrogen tartarat. Larutan mengandung K+ direaksikan dengan larutan asam tartarat C4H6O6 atau sodium hydrogen tartarat C4H5O6Na maka akan terbentuk endapan kristal putih potassium asam tartarat KH.C4H4O6. Pengendapan
Kimia Analisa 1
138
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
dapat dipercepat dengan penambahan alcohol pada larutan. Reaksi yang terjadi adalah K+ + H2.C4H4O6 → KHC4H4O6 (s) + H+ atau K+ + H.C4H4O6- → KHC4H4O6 (s)
+ C4H6O6 KH.C4H4O6 endapan kristal putih
K+
Gambar 12.11 Identifikasi K+ dengan asam tartarat
2) Reaksi dengan menggukan larutan asam perklorat Larutan mengandung kation kalium K+ direaksikan dengan larutan asam perklorat HClO4 yang tidak terlalu encer akan menghasilkan endapan kristal kalium perklorat KClO4 yang berwarna putih. Reaksi yang tejadi sebagai berikut K+ + ClO4- → KClO4 (S)
+ HClO4 KClO4 endapan kristal putih
K+
Gambar 12.12 Identifikasi K+ dengan larutan asam perklorat
Kimia Analisa 1
139
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
3) Reaksi dengan menggunakan larutan asam heksakloroplatinat Larutan mengandung kation kalium K+ direaksikan dengan larutan asam heksakloroplatinat H2[PtCl6] akan menghasilkan endapan kristal potassium kloroplatinat K2(PtCl6) yang berwarna kuning. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: K+ + CLO4- → KClO4 (s)
+ H2[PtCl6] K2(PtCl6) endapan kristal kuning
K+
Gambar 12.13 Identifikasi K+ dengan larutan asam heksakloroplatinat
4) Reaksi dengan menggunakan larutan sodium tetraphenylboron Larutan mengandung kation kalium K+ direaksikan dengan larutan sodium tetraphenylboron (C6H5)4BNa dengan penambahan asam asetat akan menghasilkan endapan yang berwarna putih. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: K+ + [B(C6H5)4]- → K[B(C6H5)4] (s)
+ (C6H5)4BNa K[B(C6H5)4] endapan putih
K+
Gambar 12.14 Identifikasi K+ dengan larutan sodium tetraphenylboron
Kimia Analisa 1
140
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
4. Identifikasi Ammonium (NH4+) Identifikasi kation ammonium
(NH4+) dapat dilakukan dengan
menggunakan larutan NH4Cl. Beberapa reaksi yang terjadi dengan beberapa reagen terhadap kation ammonium (NH4+) dapat ditunjukkan dalam beberapa reaksi berikut ini. 1)
Reaksi dengan menggunakan larutan sodium hidroksisa Larutan mengandung ammonium (NH4+) direaksikan dengan larutan sodium hidroksida NaOH dan dipanaskan akan menghasilkan gas ammonia NH3 yang ditunjukkan dengan baunya yang khas. Selain itu akan terbentuk juga asap putih pada batang pengaduk jika ditambahkan asam klorida pekat. Jika dibasahi dengan merkuri nitrat Hg2(NO3)2 akan mengubah kertas
saring menjadi hitam. Dan jika kertas saring dibasahi dengn larutan manganese (IV) okida MnO2 akan berubah menajdi coklat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : NH4+ + OH- → NH3 + H2O 2NH3 + Hg22+ + NO3- → Hg(NH2)NO3 (s) + Hg (s) + NH4+ 2NH3 + Mn2+ + H2O2 + H2O → MnO(OH)2 (s) + 2NH4+ 2) Reaksi dengan menggunakan reagen Nessler’s Larutan mengandung ammonium (NH4+) direaksikan dengan reagen Nessler’s Kalium tetraiodomerkurat(II) K2[HgI4] akan menghasilkan endapan 3HgO.Hg(NH3)2I2 berwarna coklat atau HgO.Hg(NH2)I warna kuning. Perbedaan warna ini bergantung kepada jumlah NH4+ dalam larutan. Reaksi yang terjadi NH4+ + 2[HgI4]2- + 4 OH- → HgO.Hg(NH2)I (s) + 7 I- + 3 H2O
+ K2[HgI4] HgO.Hg(NH2)I
endapan coklat
NH4+
Gambar 12.15 Identifikasi NH4+ dengan reagen Nessler’s
Kimia Analisa 1
141
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
3) Reaksi dengan menggunakan Sodium Cobaltinitrite Larutan mengandung ammonium (NH4+) direaksikan dengan sodium cobaltinitrite Na3[Co(NO2)6] akan menghasilkan endapan kristal kuning dari ammonium hexanitritocobaltat (NH4)3(Co(NO2)6 NH4+ + [Co(NO2)6]3- → (NH4)3[Co(NO2)6]
+ Na3[Co(NO2)6]
(NH4)3[Co(NO2)6]
endapan kristal kuning
NH4+
Gambar 12.16 Identifikasi NH4+ dengan Sodium Cobaltinitrite
4) Reaksi dengan menggunakan larutan asam kloroplatinat Larutan mengandung ammonium (NH4+) direaksikan dengan larutan asam kloroplatinat H2[PtCl6] menghasilkan endapan kristal kuning dari (NH4)2[PtCl6]. Padatan ini akan terdekomposisi jika dipanaskan dengan larutan sodium hidroksida menghasilkan gas NH3. Reaksi yang terjadi 2NH4+ + [PtCl6]2- → (NH4)2[PtCl6]
+ H2[PtCl6]
(NH4)3[Co(NO2)6]
endapan kristal kuning
NH4+
Gambar 12.17 Identifikasi NH4+ dengan asam kloroplatinat
Kimia Analisa 1
142
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
5) Reaksi dengan menggunakan larutan Na-hidrogen tartarat Larutan mengandung ammonium (NH4+) direaksikan dengan larutan Na-hidrogen tartarat akan menghasilkan endapan putih dari amonium asam tartarat NH4.H.C4H4O6. NH4+ + HC4H4O6- → NH4HC4H4O6 (s)
+ HC4H4NaO6
(NH4)3[Co(NO2)6]
endapan putih
NH4+
Gambar 12.18 Identifikasi NH4+ dengan Na-hidrogen tartarat
6) Reaksi dengan menggunakan larutan asam perklorat Larutan mengandung ammonium (NH4+) direaksikan dengan larutan asam perklorat HClO4 tidak meghasilkan endapan. Hasil analisa ini berbeda dengan hasil kalium sehinga dapat dijadikan pembeda dalam menentukan kalium dan amonium.
Secara umum untuk analisa kation dari golongan I dan V dapat ditunjukkan pada Gambar 1. Kation-kation akan mempunyai sifat tertentu terutama dalam sifat kelarutan terhadap beberapa reagen/pereaksi.
Kimia Analisa 1
143
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Gambar 12.19. diagram identifikasi kation
C. SOAL LATIHAN/TUGAS 1. Sebutkan jenis-jenis kation golongan V 2. Jelaskan cara-cara identifikasi kation golongan V
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
144
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 13 ANION
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai anion, jenis anion dan uji anion. Setelah menyelesaikan materi pertemuan tiga belas ini mahasiswa mampu mengerti tentang anion, jenis-jenis anion dan dapat menguji anion.
B. URAIAN MATERI 1.
Anion Pada senyawa ion, selain ion kation kita juga mengenal istilah anion. Berdasarkan sifat dan karakteristiknya, anion adalah sebuah ion yang bermuatan negatif. Ion ini bermuatan negative karena untuk kesetabilannya, anion perlu untuk menerima atau mengambil satu atau lebih elektron. Pada umumnya, anionanion yang ada berasal dari non-logam. Hal ini disebabkan senyawa non logam memiliki mobilitas elektron yang rendah, selain itu juga senyawa non logam memerlukan elektron untuk menjadi lebih stabil. Ukuran anion umumnya akan lebih besar dibandingkan kation, karena pada anion memiliki eklektron ekstra. Pada inti atom, jumlah electron akan bertambah ketika atom menerima electron, sehingga ion akan bermuatan negative karena kelebihan muatan electron negatif. Beberapa contoh dari anion adalah sebagai berikut : ion klorida Cl–, ion oksida O2-, ion iodida I–, ion sulfida S2-, dan ion karbonat CO32-. Anion secara umum dapat dibagi menjadi beberapa golongan. Pembagian ini bisa berdasarkan dari sifatnya, karakteristikanya maupun dari kemampuan dalam reaksinya. Dengan adaya penggolongan ini akan mempermudah dalam menentukan jenis dari anion. Penggoloangan ini juga akan mempermudah dalam mengidentifikasi dari sebuah anion. Anion digolongkan menjadi dua golongan yaitu anion golongan A dan anion golongan B. Penggolongan anion ini berdasarkan reaksi dengan zat tertentu.
Kimia Analisa 1
145
Universitas Pamulang
2.
S-1 Teknik Kimia
Penggolongan Anion a. Anion golongan A Pembagian yang pertama pada golongan anion adalah anion golongan A. Anion pada golongan A ini akan menguap atau menghasilkan gas jika bereaksi dengan asam. Anion golongan ini dibagi menjadi anion yang bereaksi dengan asam encer dan anion yeng bereaksi dengan asam pekat. Contoh golongan anion yang menghasilkan gas bila bereaksi dengan asam encer (asam klorida encer dan asam sulfat encer) adalah karbonat, sulfit, tiosulfat, nitrit, hypoklorit, sianida dan sianat. Selain dengan asam encer, golongan anion ini juga jika direaksikan dengan asam pekat (contohnya asam sulfat pekat) akan menghasilkan gas. Contoh dari anion ini adalah fluorida, klorida, bromida, iodida, asetat, borat, format, oksalat, perklorat, nitrat, sitrat, bromate, heksacyanoferrat(ii) dan (iii), tiosianat, tartrat, dan permanganat. b. Anion golongan B Anion golongan B adalah kelompok anion yang bereaksi di dalam larutan. Anion ini dibagi menjadi anion yang mengalami reaksi pengendapan dan anion yang menghasilkan reaksi okidasi dan reduksi. Anion yanng mengalami reaksi pengendapan adalah anion yang membentuk endapan jika anion tersebut bereaksi di larutannya. Anion yang termasuk dalam golongan ini adalah sulfat, fosfat, sussinat, arsenat, kromat, silikat, salisilat, fosfit, hipofosfit, arsenit, dikromat, dan benzoat. Selain itu, ada golongan anion yang mennghasilkan reaksi oksidasi dan reduksi jika bereaksi dalam larutan. Anion yang termasuk dalam golongan ini adalah manganat, permanganat, kromat, dikromat. Tabel 13.1. Pengelompokan Anion Berdasarkan Golongan Anion A dan Anion Golongan B Anion Golongan A karbonat, sulfit, tiosulfat, fluorida, klorida, bromida, sulfida, nitrit, hypoklorit, format, asetat, dan sanida dan sianat oksalat, perklorat, permanganat: bromate, heksacyanoferrat (ii) dan (iii), tiosianate, tartrat, dan sitrat Anion Golongan B sulfat, fosfat, sussinat, manganat, permanganat, arsenat, kromat, silikat, kromat, dikromat. salisilat, fosfit, hipofosfit,
Kimia Analisa 1
146
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
arsenit, dikromat, benzoat.
dan
Anion juga dapat dibedakan berdasarkan dari penyusunnya yaitu anion monoatomik dan anion poliatomik.
c. Anion monoatomik, Anion monoatomik sesuai dengan namanya, anion ini terbentuk dari satu unsur saja, bukan merupakan campuran dari beberapa unsur. Contoh yang termasuk dalam anion monoatomic ini diantaranya adalah anion ion klorida. Anion ini hanya terdiri dari unsur klorida saja yang bermuatan negative. Tabel 13.2. Anion monoatomik Anion Monoatomik Ion Hidrogen Ion Oksigen Ion Flor Ion Sulfur Ion Clor Ion Brom Ion Iodida
Rumus kimia Anion HO2FS2ClBrI-
d. Anion poliatomik Anion poliatomik adalah anion yang terbentuk lebih dari satu unsur atau atom. Pada anion poliatomik ini, tidak hanya satu unsur saja, tetapi gabungan dari beberapa atom atau unsur. Contoh dari anion poliatomik ini misalnya anion SO42- atau Kation NH4+, anion SO42- terdiri dari unsur S dan unsur O membentuk SO4. Beberapa contoh dari ion poliatomik lainnya ditunjukkan pada Tabel 13.2 Tabel 13.3. Anion poliatomik Anion Poliatomik Arsenat Arsenit Bikarbonat Bromat Dikromat Dihydrogen Phospat Hydrogen Phospat Hipoklorit
Kimia Analisa 1
Rumus kimia Anion AsO43AsO33HCO3BrO3Cr2O72H2PO4HPO42Ocl-
147
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Hipobromit Hydrogen Sulfat Iodat Karbonat Kromat Klorat Klorit Nitrat Nitrit Perklorat Phospat Sulfat Sulfit Thiosulfat
OBrHSO4IO3CO32CrO42ClO3ClO3NO3NO2ClO4PO43SO42SO32S2O32-
Anion juga dapat dibagi berdasarkan sifatnya dalam reaksi reduksi dan oksidasi. Anion dapat digolongkan sebagai anion pengoksidasi dan anion pereduksi. e. Anion Pengoksidasi Anion yang termasuk ke dalam golongan ini adalah ClO4-, ClO3-, NO3, SO42, Cr2O72-, IO3, dan lain-lain. f.
Anion Preduksi Anion dalam golongan ini adalah S2-, S2O32-, SO3-, Cl-, CNS-, CN, [Fe(CN)6)4]. Anion juga dapat digolongkan menjadi golongan sulfat, golongan halida dan anion golongan nitrat. Anion yang termasuk dalam golongan sulfat adalah SO42-, SO32-, PO43-, Cr2O42-, BO2-, CO32-, C2O42-,AsO43-. Anion golongan halide diantaranya Cl–, Br–, I–, S2-. Sedangkan anion golongan nitrat tediri dari NO3–, NO2–,C2H3O2–.
3. Sifat-Sifat Anion Setiap anion mempunyai karaktersitik masing-masing, tergantung pada reaksi yang terjadi. Pada reaksi-reaksi tertentu anion akan memiliki sifat kesetibangan yang berbeda seperti pada kesetimbangan asam basa, kesetimbangan redoks dan juga kesetimbangan larutan. Perbedaan hasil dari reaksi-reaksi tersebutlah yang mendasari dalam identifkasi antara anion.
Kimia Analisa 1
148
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
a. Sifat-sifat asam-basa Anion dapat bereaksi dengan kation, ketika anion bereaksi maka muncul sifat-sifat asam dan basa dari anion. Jika suatu garam yang larut dalam air dan mengandung kation dari basa kuat, maka ketika bereaksi dengan anion dari asam lemah akan dihasilkan larutan yang bersifat basa. Hal ini juga berlaku sebaliknya.
b. Sifat redoks Seperti yang telah disebutkan, anion ada yang bersifat sebagai reduktor dan ada yang bersifat sebagai oksidator. Sifat oksidator dan reduktor ini juga terkadang dipengaruhi oleh suasana larutan asam atau basa. Contoh dari sifat redoks ini adalah pada anion CrO42- yang dalam suasana asam akan bersifat sebagai oksidator kuat.
Sedangkan contoh anion yang bersifat
sebagai reduktor adalah anion I-, SO32- yang dalam suasana asam akan bersifat reduktor.
c. Kesetimbangan larutan Analisis anion dapat dilakukan salah satunya adalah berdasarkan reaksi pengendapan. Pada reaksi pengendapan ada sebuah konstanta yang dikenal sebagai konstanta kelarutan (Ksp). Nilai Ksp ini menentukan apakah suatu senyawa akan terlarutkan atau dapat terendapkan. Beberapa uji spesifik dari anion ditentukan berdasarkan dari nilai kelarutannya, sebagai contoh reaksi antara anion dengan kation barium. Reaksi dengan barium dijadikan identifikasi dari anion karena menghasilkan produk yang berbeda nilai kelarutannya. Berdasarkan nilai kelarutan berbagai garam, hanya barium sulfat yang dapat diendapkan dari larutan suasana asam yang dihasilkan dari asam kuat encer.
4. Identifikasi Anion Berbeda dengan analisa kation, analisa anion tidak sistematik. Penggolongan anion diantaranya dapat dilakukan berdasarkan kelarutan garamgaram perak, garam-garam kalsium, barium dan seng. Analisa anion akan lebih mudah jika dilakukan dalam keadaan larutannya. Larutan ekstrak soda dapat digunakan untuk meningkatkan kelarutan dari anion. Uji pendahuluan anion
Kimia Analisa 1
149
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
dilakukan untuk mengetahui keberadaan anion di dalam larutan. Setelah uji pedahuluan, kemudian dapat dilanjutkan dengan uji spesifik tergantung daria kandungan anion yang ada.
a. Uji Pendahuluan untuk Anion Uji pendahuluan anion bertujuan untuk mengetahui ada tidaknya anion dalam larutan/sampel. Uji pendahuluan dilakukan untuk memisahkan anion yang bersifat oksidator dengan anion yang bersifat reduktor berdasarkan reaksinya dengan larutan asam perklorat, HCLO4 encer dan kation perak Ag+. Identifikasi uji pendahuluan berdasarkan pada ciri-ciri reaksi kimia berdasarkan sifat fisika yang terjadi seperti terjadinya endapan, perbedaan warna dan terbentuknya gas. 1)
Deteksi adanya anion pengoksidasi Anion pengoksidasi dapat diketahui keberadaanya dalam larutan jika larutan tersebut terbentuk endapan jika direaksikan dengan larutan mangan (II) klorida MnCl2.. Jika sampel larutan mengandung anion pengoksidasi, maka ketika diteteskan kedalam larutan MnCl2 dalam larutan HCl pekat akan terbentuk endapan berwarna merah – coklat sampai hitam.
analit anion
atau
MnCl2
endapan merah
atau
endapan coklat
Gambar 13.1. Uji pendahuluan anion
Kimia Analisa 1
150
endapan hitam
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
2) Deteksi adanya anion pereduksi Anion mereaksikan
pereduksi sampel
dapat
diketahui
mengandung
anion
keberadannya dengan
dengan
larutan
yang
mengandung besi klorida FeCl3, K3[Fe(CN)6] dan asam klorida HCl encer. Endapan biru gelap dari senyawa kompleks KFe[Fe(CN)6] akan terbentuk ketika anion pereduksi bereaksi dengan larutan-larutan tersebut.
analit anion
FeCl3 atau K3[Fe(CN)6]
endapan biru
Gambar 13.2. Deteksi adanya anion pereduksi
3) Sifat-sifat anion terhadap asam sulfat pekat Penggunaan
larutan
asam
sulfat
pekat
dalam
analisis
anion tergantung pada kemampuan anion sebagai bahan pengoksidasi dan sifat keasamannya. 4) Kesetimbangan larutan Pada analisis anion, kesetimbangan larutan seperti terbentuknya endapan menjadi salah satu hal penting. Karena dapat digunakansebagai
Kimia Analisa 1
151
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
identifikasi keberadaan anion. Sebagai contoh ketika anion direaksikan dengan kation barium, Ba2+ menjadi uji spesifik dari anion tertentu.
b. Identifikasi ion bromine (Br- ) Jika larutan mengandung ion bromin (Br-) direaksikan dengan Cl2, maka akan dihasilkan larutan berwarna kuning. Larutan yang berwarna kuning tersebut dikocok dengan karbon disulfide CS2 akan membuat warna larutan berubah menjadi coklat, hal ini diakibatkan dari larutnya Br2 kedalam karbon disulfida. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :
Cl2(g) + 2Br-(aq)
→
2Cl-(aq) [kuning] + Br2(g)
Cl2
CS2
Br-
Gambar 13.3. Identifikasi ion bromine (Br- )
c. Identifikasi ion klorida (Cl-) Jika larutan mengandung ion klorida Cl- direaksikan dengan larutan perak nitrat AgNO3 maka akan terbentuk endapan AgCl berwarna putih. Endapan perak klorida ini akan larut dalam larutan amoniak. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: Ag+(aq) + Cl-(aq)
Kimia Analisa 1
→
AgCl(s) (endapan putih)
152
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
→
AgCl(s) + 2NH3(aq)
Ag(NH3)2 + Cl-(aq)
Ion Cl-
+ NH3
endapan putih
AgNO3
Endapan larut
Gambar 13.4. Identifikasi ion bromine (Cl- )
d. Identifikasi ion karbonat (CO32-) Jika larutan mengandung ion karbonat CO32- direaksikan dengan larutan asam klorida HCl maka akan terbentuk gas karbon dioksida CO2. Gas karbondioksida ini jika dialirka ke dalam larutan kapur Ca(OH)2, maka larutan tersebut akan berubah menjadi keruh. Reaksi yang terjadi adalah sebaai berikut: 2H+(aq) + CO32-(g) CO2(g) + Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Ion CO32-
→
→
H2O(l) + CO2(g)
CaCO3(s) (endapan putih) + H2O(l)
Gas CO2
Ca(OH)2 Endapan putih
HCl
Gambar 13.5. Identifikasi ion karbonat (CO32-)
Kimia Analisa 1
153
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
e. Identifikasi ion iodida (I-) Identifikasi ion iodida sama seperti identifikasi ion bromida. Jika larutan mengandung ion iodida direaksikan dengan gas Cl2 maka akan terbentuk larutan bewarna kuning dari ion Cl-. Pada reaksi ini juga membentuk endapan I2 yang jika dikocok dengan karbon disulfide, I2 akan larut ke dalam karbon disulfide dan merubah warna larutan menjadi ungu. Reaksi yang terjadi sebagai berikut Cl2(g) + 2I-(aq)
2Cl-(aq) [kuning] + I2(s)
Cl2
CS2
Br-
Gambar 13 6. Identifikasi ion iodida (I-)
f.
Identifikasi ion nitrat (NO3-) Jika larutan mengandung anion nitrat NO3- direaksikan dengan asam sulfat pekat dan larutan besi(II) sulfat FeSO4 pekat maka akan terbentuk cincin cokelat. Reaksi yang terjadi sebagai berikut: NO3-(aq) + 4H+(aq) + 3Fe2+(aq) → NO(g) + 2H2O(l) + 3Fe3+(aq) NO(g) + Fe2+(aq)
Kimia Analisa 1
→ FeNO2+(aq) [cokelat]
154
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
+H2SO4 + FeSO4 Cincin coklat
NO3-
Gambar 13 7. Identifikasi ion nitrat (NO3-)
g. Beberapa analisa anion yang lain Selain dari anion-anion yang telah disebutkan diatas, ada beberapa anion lain yang dapat dianalisa melalui analisa kualitatif. Beberapa analisa tersebut diantaranya sebagai berikut: 1) Anion SO32- dapat dianalisa dengan melihat perubahan dari warna KMNO4. Anion SO32- jika direaksikan dengan KMnO4 akan mereduksi MnO4 menjadi Mn2+. Keberadaan anion ini dapat diidentifikasi dengan hilangnya warna ungu dari KMnO4. 2) Anion
SO42- dapat diidentifikasi keberadaanya dengan menggunakan
pereaksi barium klorida yang ditandai dengan terbentuknya endapan putih. Endapan ini tidak larut dalam asam klorida encer, namun larut dalam asam klorida pekat. 3) Anion S2O32- dapat diidentifikasi keberadaanya jika direaksikan dengan larutan iodin. Jika didalam sampel mengandung anion S2O32- maka larutan iodin yang semula berawarna ungu/biru akan menghilang karena terbentuknya larutan tetrationat. 4) Anion CN- dapat diidentifikasi keberadaanya jika terbentuk endapan putih ketika direaksikan dengan perak nitrat AgNO3. Endapan putih tersebut merupakan endapan AgCN.
Kimia Analisa 1
155
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
C. SOAL LATIHAN/TUGAS 1.
Sebutkan golongan-golongan anion
2.
Sebutkan cara identifikasi anion
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
156
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
PERTEMUAN 14 ION HALIDA
A. TUJUAN PEMBELAJARAN Pada pertemuan ini akan dijelaskan mengenai jenis ion penggangu dan uji ion halida. Setelah menyelesaikan materi pertemuan tiga belas ini mahasiswa mampu mengerti tentang jenis ion penggangu dan uji ion halida.
B. URAIAN MATERI 1.
Ion Halida Pada pertemuan sebelunya telah dibahas mengenai identifikasi anion secara umum. Pembahasan lebih spessifik terhadap uji ion halida dan juga beberapa anion pengangu akan lebih detail dibahas pada pertemuan ini. Secara umum untuk mengidentifikasi anion dapat dilakukan dengan tiga cara. Cara yang pertama adalah dengan menggolongkan anion berdasarkan pada kelarutan garam-garam seperti garam kalsium, garam perak, dan garam barium. Cara yang pertama ini dilakukan oleh Bunsen sehingga dikenal dengan penggolongan berdasarkan Bunsen. Penggolongan yang kedua dilakukan oleh Gilreath. Penggolongan anion yang dilakukan Gilreath adalah berdasarkan kepada kelarutan garam-garam kalsium, garam-garam barium, garam-garam cadmium dan garam-garam peraknya, Sedangkan penggolongan yang ketiga adalah yang dilakukan oleh Vogel. Penggolongan yang ketiga ini berdasarkan kepada proses reaksinya pada larutan dan proses identifikasi dari anion yang dapat menguap jika direaksikan dengan asam. Identifkasi dengan reaksi yang terjadi pada larutan dapat dibagi menjadi identifikasi yang dilakukan dengan berdasarkan pada reaksi redoks, dan juga identifkasi denga berdasarkan pada reaksi pengendapan. Kedua jenis reaksi ini dapat dilakukan untuk identifikasi keberadaan anion, karena dapat memberikan hasil reaksi yang khas untuk menandakan keberadaan anion tertentu. Sedangkan identifkasi anion dengan menggukan sifatnya jika direaksikan dengan asam dapat dilakukan dengan menggunakan asam encer dan asam
Kimia Analisa 1
157
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
pekat. Larutan asam encer yang digunakan pada identifikasi anion adalah asam sulfat dan asam klorida encer. Selain asam encer, juga digunakan asam sulfat pekat dalam identfikasi anion. Identifkasi ini dapat dilakukan karena ada beberapa golongan anion yang menghasilkan gas bila direaksikan dengan asam sulfat atau asam klorida encer, namun ada juga anion yang baru menghasilkan gas jika direaksikan dengan asam pekat seperti asam sulfat pekat. Pada analisa anion, jika anion tersebut berada pada kondisi terlarut atau larutan, maka dapat dilakukan uji reaksi basah. Sedangkan jika anion tersebut berada pada fase padatan, maka dapat dilakukan dengan uji reaksi kering. Pada reaksi kering dapat dilakukan dengan bantuan larutan ekstrak soda. Yaitu larutan yang dibuat dari proses pemasakan cuplikan dalam larutan jenuh natrium karbonat. Larutan ekstrak soda ini berfungsi untuk meningkatkan kelarutan anion. Umumnya berdasarkan identifikasi atau reaksi-reaksi uji ini, anion dibagi menjadi 3 golongan, yaitu anion golongan sulfat, anion golongan halide dan anion golongan nitrat. a. Anion golongan sulfat Anion-anion yang termasuk dalam anion golongan sulfat adalah SO42, SO32, PO43-, Cr2O42-, BO2-, CO32-, C2O42-,AsO43-. Garam-garam barium dari golongan sulfat seperti garam BaSO4, BaSO3, Ba2(PO4)3, BaCr2O4, Ba(BO2)2, BaCO3, BaC2O4, Ba3(AsO4)2 merupakan golongan garam yang tidak larut dalam kondisi basa. Sedangkan garam-garam barium dari anion lainnya akan mudah larut pada kondisa basa. Sehingga penggunaan kation barium seperti barium klorida BaCl2 dapat digunakan untuk identifkasi anion golongan sulfat ini. Identifikasi keberadaan anion golongan sulfat ini dapat diketahui dari endapan yang terbentuk jika direaksikan dengan barium kloida. Endapan yang terbentuk dari reksi dengan barium ini adalah endapan putih karena garam-garam barium yang mengendap berwarna putih, kecuali untuk garam barium kromat. Garam barium kromat menghasilkan warna kuning. b. Anion golongan halida Anion-anion yang termasuk dalam anion golongan halide adalah Cl–, Br–, I–, S2-. Anion-anion halide ini akan membentuk endapan jika direaksikan
Kimia Analisa 1
158
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
dengan asam nitrat yang ditambahkan dengan perak nitrat. Anion halide ini akan bereaksi dengan pereaksi diatas menghasilkan endapan yang berbedabeda warnanya yang merupakan ciri khas dari masing-masing endapan anion tersebut. Garam-garam yang terjadi memberikan endapan AgCl yag berwarna putih, endapan AgBr yang berwarna kuning, endapan AgI yang berwarna kuning muda, dan endapan Ag2S yang berwarna hitam. c. Anion golongan nitrat Anion-anion yang termasuk dalam anion golongan nitrat adalah NO3, NO2–,
dan C2H3O2–. Anion-anion golonan nitrat ini adalah golongan anion
yang tidak bereaksi dengan pereaksi-pereaksi atau uji dari golongangolongan sulfat dan halide. 2. Jenis dan manfaat Ion Halida Ion halida merupakan anion yang mengandung salah satu atom halogen seperti fluorida (F−),
klorida (Cl−), bromida (Br−), iodida (I−),
dan astatin (At−).
Secara umum, halide dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu halide logam dan halide non logam. a. Halida Logam Senyawa halide logam adalah senyawa yang terbentuk dari logamlogam dengan salah satu dari empat senyawa halogen. Pada senyawa halide logam ini tedapat beberapa senyawa halide logam transisi yang banyak digunakan sebagai bahan awal pada preparasi senyawa-senyawa logam. Halida logam transisi anhidrat biasanya berwujud
padat dan hidratnya
adalah senyawa koordinasi dengan ligan air. Beberapa contoh dari senyawa halide logam adalah sebagai berikut 1)
Merkuri(II) klorida, HgCl2. Merkuri(II) klorida memiliki bentuk kristal berwarna putih yang dapat larut dalam air. Selain itu merkuri(II) klorida juga dapat larut dalam etanol. Merkuri(II) khlorida jika berada dalam fasa bebasnya akan berbentuk molekul lurus triatomic. Senyawa merkuri(II) klorida ini sangat bersifat toksik atau beracun jika terpapar dalam dosis yang berlebih, sehingga penggunaanya harus hati-hati. Senyawa merkuri(II) klorida dapat digunakan untuk mengawetkan kayu, sebagai katalis dalam pembuatan
Kimia Analisa 1
159
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
vinil klorida, dan digunakan sebagai pereaksi kimia dalam beberapa reaksi kimia. 2) Aluminum triklorida, AlCl3. Aluminum triklorida merupakan kristal berwarna putih yang dapat tersublimasi bila dilakukan proses pemanasan. Aluminum triklorida dapat larut dalam eter dan juga dapat larut dalam etanol. Senyawa ini bersifat higroskopis. Aluminum triklorida sering digolongkan sebagai asam lewis dari beberapa basa. Aluminum triklorida dapat digunakan dalam katalis asam Lewis Friedel Craft untuk menghasilkan detergen. Selain itu senyawa ini banyak digunakan pada reaksi yang melibatkan kimia organik. 3) Timah (II) klorida, SnCl2 Timah (II) klorida merupakan padatan putih, dan dalam keadaan cair merupakan cairan tak bewarna. Senyawa ini jika berada dalam fasa gas akan berbentuk molekul tetrahedral. Timah (II) klorida sering digunakan sebagai agen pereduksi dalam suatu reaksi. Penggunaan senyawa ini diantaranya sebagai pelapisan baja, dapat juga digunakan dalam industri pewarna. Timah (II) klorida sering juga digunakan sebagai katalis. 4) Titanium (IV) khlorida, TiCl4. Titanium (IV) khlorida merupakan cairan tak bewarna yang memiliki molekul gas berbentuk tetrahedral mirip dengan timah(IV) khlorida. Titanium (IV) khlorida banyak digunakan pada produksi logam titanium. Titanium (IV) khlorida juga digunakan sebagai katalis. b. Halida non Logam Hampir semua halida non logam telah dikenal diantaranya fluoride, dan klorida. Selain itu, gas-gas mulia seperti kripton, Kr, dan xenon, Xe juga telah dikenal luas. Halida-halida non logam banyak digunakan sebagai reaktan untuk berbagai rekasi kimia. Beberapa contoh dari halide non logam akan dijabarkan lebih lanjut sebagai berikut :
Kimia Analisa 1
160
Universitas Pamulang
1)
S-1 Teknik Kimia
Boron trifluorida, BF3, Boron trifluorida, merupakan gas yang tidak bewarna (mempunyai titik leleh -127oC dan titik didih -100 oC). Gas ini memiliki bau yang bersifat mengiritasi dan beracun. Boron triflourida umumnya digunakan sebagai katalis untuk reaksi jenis Friedel-Crafts. Boron triflourida juga dapat digunakan sebagai katalis pada reaksi polimerisasi kationik. Senyawa ini berada di fasa gas sebagai molekul monomer triangular dan membentuk senyawa adduct berdasarkan ikatan koordinasi dengan basa Lewis amonia, amina, eter, fosfin, dan lainnya. Hal ini disebabkan oleh sifat asam Lewisnya yang kuat. Senyawa adduct dietileter, (C2H5)2O:BF3, merupakan cairan yang dapat didistilasi dan digunakan sebagai reagen biasa seperti reaktan untuk preparasi diboran, B2H6. Tetrafluoroborat, BF4-, merupakan anion tetrahedral yang dibentuk sebagai sebagai senyawa adduct BF3 dengan garam logam alkali, garam perak dan NOBF4 serta asam bebas HBF4 mengandung anion ini. Salah satu kegunaan senyawa ini diantaranya digunakan pada kristalisasi kompleks kation logam transisi sebagai ion lawan seperti ClO4 AgBF4.
2) Tetrakhlorosilan, SiCl4, Tetrakhlorosilan merupakan cairan yang tidak bewarna (mempunai titik leleh -70oC dan titik didih 57.6oC). Senyawa ini berupa molekul tetrahedral reguler, dan bereaksi secara hebat dengan air membentuk asam silisik dan asam khlorida. Salah satu dari kegunaan tetrakhlorosilan adalah sebagai bahan baku produksi silikon murni, senyawa silikon organik dan silicon. 3) Fosfor trifluorida, PF3, Fosfor trifluorida merupakan gas yang tidak bewarna, tak berbau, dan sangat beracun (mempunyai titik leleh -151.5oC dan titik didi -101.8oC). Bentuk molekul dari Fosfor trifluorida adalah piramida segitiga. Fosfor trifluorida bersifat penarik elektron seperti CO,PF3 sehingga dapat menjadi ligan untuk membentuk senyawa kompleks logam yang analog/mirip dengan senyawa kompleks logam karbonil.
Kimia Analisa 1
161
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
4) Fosfor pentakhlorida, PCl5, Fosfor pentakhlorida merupakan zat kristalin yang tidak bewarna (tersublimasi tetapi terdekomposisi pada 160 °C). Molekulnya berbentuk trigonal bipiramid dalam wujud gas, tetapi dalam kristal berupa pasangan ion [PCl4]+[PCl6]- pada fasa padat. Walaupun senyawa ini bereaksi hebat dengan air dan menjadi asam fosfat dan asam khlorida, PCl5 larut dalam CS2 dan CCl4. Fosfor pentakhlorida sangat bermanfaat untuk klorinasi senyawa organik. 5) Arsen pentafluorida, AsF5, Arsen pentafluorida merupakan gas yang tidak bewarna (memiliki titik leleh -79.8 °C dan titik didih -52.9°C). Molekulnya adalah trigonal bipiramida. Walaupun senyawa ini terhidrolisis, senyawa ini larut dalam pelarut organik. Arsen pentafluorida adalah penangkap elektron yang kuat, senyawa ini dapat membentuk kompleks donor-akseptor dengan donor elektron. 6) Belerang heksafluorida, SF6, Belerang heksafluorida merupakan gas yang bewarna dan tak berbau (memiliki titik leleh -50.8°C dan titik sublimasi -63.8 °C). Molekulnya berbentuk oktahedral. Belerang heksafluorida secara kimia tidak stabil dan sukar larut dalam air. Belerang heksafluorida memiliki sifat penahan panas yang istimewa, tidak mudah terbakar dan tahan korosi, sehingga sering digunakan sebagai insulator tegangan tinggi. 7) Belerang klorida, S2Cl2, Belerang klorida merupakan cairan bewarna jingga (memiliki titik leleh 80 °C dan titik didih 138°C). Belerang klorida mempunyai struktur yang sama dengan hidrogen peroksida dan bersifat mudah larut dalam pelarut organik. Belerang klorida umunnya sering digunakan untuk vulkanisasi karet.
3. Analisa Titrimetri atau Volumetri Pada identifikasi senyawa baik kation maupun anion, sangat erat kaitannya dengan analisa titimetri atau volumetri. Analisa volumetri merupakan
Kimia Analisa 1
162
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
salah satu dari analisa kimia kuantitatif. Analisa volumetri dilakukan berdasarkan prinsip pengukuran volume dari suatu larutan standar yang bereaksi secara langsung dengan larutan yang akan dianalisis. Pada analisa ini, kadar atau konsentrasi dan komposisi dari sampel ditentukan berdasarkan pada volume pereaksi yang ditambahkan ke dalam larutan zat uji. Prinsip ini sama dengan proses titrasi. Oleh karena itu, analisa volumetri juga dapat disebut sebagai analisa titrimetri. Metode analisis kuantitatif volumetri (titrimetri), umumnya menggunakan metode titrasi, Proses ini dilakukan dengan cara menambahkan suatu larutan yang telah diketahui konsentrasinya ke dalam larutan yang ingin diketahui konsentrasinya. Larutan yang ditambahkan disebut sebagai larutan pereaksi atai bisa juga disebut sebagai titran, sedangkan larutan yang ingin diketahui konsentrasinya dikenal sebagai analit. Ketika larutan pereaksi bereaksi sempurna dengan analit maka dapat ditentukan dengan terbentuknya produk yang dapat diidentifikasi. Selain itu pada proses titrasi juga dapat digunakan penambahan indicator untuk membantu menentukan titik akhir titrasi. Secara umum, prinsip dasar volumetri adalah sebagai berikut 1) pencapaian reaksi titik akhir ekuivalen harus berlangsung secara stoikiometri, hal ini akan membantu dalam menghitung/menentukan konsentrasi dari analit 2) Titik ekuivalen merupakan titik pada saat senyawa yang ditambahkan (pereaksi) telah tepat bereaksi dengan analit. Contoh yang umum dalam proses titrasi adalah pada penentuan reaksi asam dan basa. Titik Ekuivalen adalah titik dimana terjadi kesetaraan reaksi secara stokiometri antara zat yang dianalisis dan larutan standar atau dapat disebut juga sebagai titik pada saat asam dan basa tepat habis bereaksi. Titik akhir titrasi adalah titik dimana terjadi perubahan warna pada indicator. Pada titrasi umumnya digunakan indicator untuk mempermudah dalam titik akhir titrasi. Umumnya indikator yang digunakan adalah indikator azo dengan warna yang spesifik pada berbagai perubahan pH. Ketelitian dalam penentuan titik akhir titrasi sangat mempengaruhi hasil analisis pada suatu senyawa. Oleh karena itu proses titrasi harus dilakukan secara teliti dan hati-hati. Penentuan indicator yang tepat dapat membantu dalam mempermudah melihat titik akhir titrasi. Analisa volumetri (titrimetric) akan lebih baik jika dilakukan pengulangan. Umunya dilakukan proses pengulangan
Kimia Analisa 1
163
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
sebanyak tiga kali atau dikenal dengan istilah triplo. Hal ini dilakukan agar hasil yang diperoleh menjadi lebih akurat.
a. Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk dapat dilakukan analisis volumetric Pada analisa volumetric perlu dipenuhi beberapa syarat-syarat agar analisa dapat berhasil dan dinilai valid. Persayaratan ini menjadi penting, karena jika tidak dipenuhi, maka penentuan konsentrasi dari analit tidak dapat ditentukan. Syarat-syarat tersebut adalah sebagai berikut : 1) Reaksi yang terjadi dari analisa ini adalah reaksi yang berlangsung sangat cepat, sehingga perubahan warna/indicator dapat secara cepat diamati. 2) Reaksi yang terjadi harus reaksi yang sederhana serta dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi yang kuantitatif atau memenuhi prinsip stokiometrik. 3) Pada reaksi antara pereaksi dengan analit harus ada perubahan yang terlihat pada saat titik ekuivalen tercapai, baik secara kimia maupun secara fisika. 4) Perlu digunakan indikator jika reaksi yang terjadi tidak menunjukkan perubahan kimia atau fisika secara langsung. Indikator potensiometrik dapat pula digunakan.
b. Macam-Macam Analisa Volumetri Beberapa jenis analisa yang termasuk ke dalam analisa volumetric dapay dijabarkan sebagai berikut, 1)
Gasometri Gasometri adalah analis volumetri untuk mengukur kadar gas. Pada analisa ini yang diukur (kuantitatif) adalah volume gas yang direaksikan atau hasil reaksinya.
2)
Titrimetri Titrimetri atau titrasi adalah pengukuran volume dalam larutan yang diperlukan untuk bereaksi sempurna dengan sevolume atau sejumlah
Kimia Analisa 1
164
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
berat zat yang akan ditentukan. Dalam setiap metode titrimetri selalu terjadi reaksi kimia antara komponen analit dengan zat pendeteksi yang disebut titran. 3) Alkalimetri Alkalimetri adalah analisa volumetric berdasarkan pada prinsip asam dan basa. Metode ini digunakan untuk menentukan kadar suatu zat yang bersifat asam dengan menggunakan larutan standar yang bersifat basa. 4) Acidimetri Acidimetri adalah metode yang digunakan untuk menentukan kadar suatu zat yang bersifat basa dengan menggunakan larutan standar yang bersifat asam. Pada titrasi acidimetri terjadi penetralan asam basa menurut reaksi. 5) Permanganometri Permanganometri adalah analis avolumetri digunakan untuk menentukan kadar suatu zat yang bersifat reduktor dengan menggunakan larutan standar KMnO4yang bersifat oksidator. Pada titrasi permanganometri terjadi reaksi redoks. Titrasi permanganometri tidak menggunakan indikator karena KMnO4 sudah berfungsi sebagai auto indikator. 6) Iodometri Iodometri adalah metode yang digunakan untuk menentukan kadar suatu zat yang bersifat reduktor dengan menggunakan larutan standar I2 yang bersifat oksidator. Penambahan amylum dilakukan menjelang titik akhir titrasi. Bila amylum ditambahkan lebih dahulu akan mengganggu jalannya pengamatan pada titik akhir titrasi. Hal ini terjadi karena disebabkan I2 dapat mengikat amylum sedangkan ikatan iod amylum sukar dipisah. Iodometri juga dapat digunkaan untuk menentukan kadar suatu zat yang bersifat oksidator (I2) dengan menggunakan larutan standar yang bersifat reduktor.
Kimia Analisa 1
165
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
C. SOAL/LATIHAN 1.
Jelaskan cara- uji ion halide
2.
Jelaskan jenis-jenis pembagian anion
3.
Gambarkan diagram alir anallisa anion
D. DAFTAR PUSTAKA Well, Tread, and Hall, Analytical Chemistry vol 1 Ahmadi, 1992, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jakarta Erlangga Vogel. BUku teks analisis anorganik kualitatif makro dan semimikro bagian I dan II. Direvisi oleh G.Svehla. diterjemahkan oleh Setiono dkk. Kalman Media Pustaka. 1985
Kimia Analisa 1
166
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER (RPS)
Program Studi Prasyarat Semester Deskripsi Matakuliah
: : : :
Penyusun
: Muryanto, M.T.
PERTEMUAN KE(1) 1
2
Kimia Analisa 1
Teknik Kimia S-1 3 Mata kuliah ini adalah mata kuliah wajib Program Studi S-1 Teknik Kimia yang mempelajari tentang jenis larutan elektrolit dan non elektrolit, kesetimbangan disosiasi asam-basa, prinsip dan perhitungan pH, reaksi redoks, reaksi pembentukan kompleks dan klasifikasi anion dan kation.
KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN (2) Mampu menjelaskan jenis larutan elektrolit dan non elektrolit Mampu menjelaskan larutan asam, basa dan garam
POKOK BAHASAN
Mata Kuliah/Kode Sks Kurikulum Capaian Pembelajaran
METODE PEMBELAJARAN
(3) (4) Larutan elektrolit Diskusi dan non elektrolit Simulasi
Kimia Analisa 1 / TKM0092 2 Sks KKNI Setelah menyelesaikan mata kuliah ini pembelajaran, mahasiswa mampu mengidentifikasi zat-zat (unsur/senyawa) yang terdapat di dalam sampel, kation dan anion dengan beberapa metode test secara kualitatif dengan tepat sesuai dengan standar yang berlaku.
PENGALAMAN BELAJAR
(5) dan Tugas 1
Larutan asam-basa, Diskusi dan Latihan Latihan 1 kekuatan asambasa
167
: : : :
KRITERIA PENILAIAN
BOBOT NILAI
(6) Ketepatan jawaban
(7) 7%
Ketepatan jawaban
7%
Universitas Pamulang
PERTEMUAN KE3
4
S-1 Teknik Kimia
KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN Mampu menjelaskan tetapan kesetimbangan dissosiasi Mampu menjelaskan penentuan pH secara teoritis
5
Mampu menjelaskan tentang hidrolisis
6
Mampu menjelaskan tentang reaksi redoks Mampu menjelaskan pembentukan senyawa kompleks
7
POKOK BAHASAN
METODE PEMBELAJARAN
PENGALAMAN BELAJAR
KRITERIA PENILAIAN
BOBOT NILAI
Tetapan Diskusi dan Latihan Latihan 2 kesetimbangan dissosiasi, dissosiasi air Eksponen ion Diskusi dan Latihan Tugas 2 hydrogen, penentuan ion hydrogen dan hidroksil Kesetimbangan Diskusi dan Latihan Latihan 3 hidrolisis, derajat hidrolisis
Ketepatan jawaban
7%
Ketepatan jawaban
8%
Ketepatan jawaban
7%
Reaksi redoks
Diskusi dan Latihan Latihan 4
Ketepatan jawaban
8%
Pembentukan kompleks
Diskusi dan Latihan Latihan 5
Ketepatan jawaban
7%
Ketepatan analisis jawaban Ketepatan analisis jawaban
7%
UTS 8
9
Kimia Analisa 1
Mampu menjelaskan klasifikasi kation, identifikasi kation gol I Mampu menjelaskan identifikasi kation gol II
Klasifikasi kation dan Identifikasi kation gol I Identifikasi kation gol IIa dan II b
168
Diskusi Simulasi
dan Latihan 6
Diskusi Simulasi
dan Latihan 7
7%
Universitas Pamulang
PERTEMUAN KE10
11
12
13
14
KEMAMPUAN AKHIR YANG DIHARAPKAN Mampu menjelaskan identifikasi kation gol III Mampu menjelaskan identifikasi kation gol IV Mampu menjelaskan identifikasi kation gol V Mampu menjelaskan klasifikasi anion
Mampu menjelaskan tentang ion halida
S-1 Teknik Kimia
POKOK BAHASAN
METODE PEMBELAJARAN
PENGALAMAN BELAJAR
Identifikasi kation Diskusi gol III a dan IIIb Simulasi
dan Latihan 8
Identifikasi gol IV
kation Diskusi Simulasi
dan Latihan 9
Identifikasi gol V
kation Diskusi Simulasi
dan Latihan 10
Klasifikasi Anion dan uji pendahuluan terhadap pemisahan anion Pemisahan ion-ion halid
Diskusi Simulasi
dan Latihan 11
Diskusi Simulasi
dan Tugas 3
UAS
Referensi: H. Petrucci, Suminar Achmadi 1992
“Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern” Jakarta : Erlangga
Well, Tread and Hall. “Analitycal Chemistry vol 1” 1985, “Ringkasan Kimia” Bandung: Ganesha Exact Bandung Vogel, Kimia Analisa Kuantitatif dan Kualitatif I
Kimia Analisa 1
169
KRITERIA PENILAIAN
BOBOT NILAI
Ketepatan analisis jawaban Ketepatan analisis jawaban Ketepatan analisis jawaban Ketepatan analisis jawaban
7%
Ketepatan analisis jawaban
7%
7%
7%
7%
Universitas Pamulang
S-1 Teknik Kimia
Tangerang Selatan, 5 September 2018 Ketua Program Studi
Ketua Tim Penyusun
Ir. Wiwik Indrawati, M.Pd.
Muryanto, M.T.
NIDN. 0429036203
NIDK. 8867750017
Kimia Analisa 1
170
