Titrimetri Pembahasan Dan Soal [PDF]

Citation preview

VOLUMETRI / TITRIMETRI Volumetri atau titrimetri merupakan suatu metode analisis kuantitatif didasarkan pada pengukuran volume titran yang bereaksi sempurna dengan analit. Titran merupakan zat yang digunakan untuk mentitrasi. Analit adalah zat yang akan ditentukan konsentrasi/kadarnya.



Gambar 1. Peralatan yang dipergunakan dalam volumetri (Chang, 2005) Gambar 1 menunjukkan peralatan sederhana yang diperlukan dalam titrasi, yaitu buret untuk menempatkan larutan titran dan labu erlenmeyer untuk menempatkan larutan analit. Persyaratan Titrasi Reaksi yang dapat digunakan dalam metode volumetri adalah reaksi-reaksi kimia yang sesuai dengan persyaratan sebagai berikut: 1. Reaksi harus berlangsung cepat 2. Tidak terdapat reaksi samping 3. Reaksi harus stoikiometri, yaitu diketahui dengan pasti reaktan dan produk serta perbandingan mol / koefisien reaksinya 4. Terdapat zat yang dapat digunakan untuk mengetahui saat titrasi harus dihentikan (titik akhir titrasi) yang disebut zat indikator



Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



1



Standar primer Larutan titran haruslah diketahui komposisi dan konsentrasinya. Idealnya kita harus memulai dengan larutan standar primer. Larutan standar primer dibuat dengan melarutkan zat dengan kemurnian yang tinggi (standar primer) yang diketahui dengan tepat beratnya dalam suatu larutan yang diketahui dengan tepat volumnya. Apabila titran tidak cukup murni, maka perlu distandardisasi dengan standar primer. Standar yang tidak termasuk standar primer dikelompokkan sebagai standar sekunder, contohnya NaOH; karena NaOH tidak cukup murni (mengandung air, natrium karbonat dan logam-logam tertentu) untuk digunakan sebagai larutan standar secara langsung, maka perlu distandardisai dengan asam yang merupakan standar primer misal: kalium hidrogen ftalat (KHP) Persyaratan standar primer 1. Kemurnian tinggi 2. Stabil terhadap udara 3. Bukan kelompok hidrat 4. Tersedia dengan mudah 5. Cukup mudah larut 6. Berat molekul cukup besar Contoh standar primer: Kalium hidrogen ftalat (KHP) KHC8H4O4



COOH



lebih sering digunakan berat ekuivalen tinggi (204,2 gram/ek)



COO- K+



kemurnian tinggi stabilitas termal tinggi reaksi dengan NaOH / KOH cepat 2-Furanic acid lebih kuat dari asam kalium ftalat



O



COOH



Larutan standar yang ideal untuk titrasi 1. Cukup stabil sehingga penentuan konsentrasi cukup dilakukan sekali 2. Bereaksi cepat dengan analit sehingga waktu titrasi dapat dipersingkat 3. Bereaksi sempurna dengan analit sehingga titik akhir yang memuaskan dapat dicapai 4. Melangsungkan reaksi selektif dengan analit



Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



2



Keakuratan hasil metode titrasi amat bergantung pada keakuratan penentuan konsentrasi larutan standar. Untuk menentukan konsentrasi suatu larutan standar dapat digunakan 2 cara 1. Dengan cara langsung, menimbang dengan tepat standar primer, melarutkannya dalam pelarut hingga volume tertentu 2. Dengan standarisasi, yaitu titran yang akan ditentukan konsentrasinya digunakan untuk mentitrasi standar primer/sekunder yang telah diketahui beratnya Titrasi balik (back-titration) Terkadang suatu reaksi berlangsung lambat dan tidak dapat diperoleh titik akhir yang tegas. Untuk itu metoda titrasi balik dapat digunakan untuk mengatasinya. Caranya dengan menambahkan titran secara berlebih, setelah reaksi dengan analit berjalan sempurna, kelebihan titran ditentukan dengan menitrasi dengan larutan standar lainnya. Dengan mengetahui mmol titran dan menghitung mmol yang tak bereaksi, akan diperoleh mmol titran yang bereaksi dengan analit. T (mmol titran yang bereaksi) = mmol titran berlebih - mmol titrasi balik mg analit = T x faktor (mmol analit/mmol titran yang bereaksi) x BM analit Contoh suatu sampel 0,500 g yang mengandung Na2CO3 dianalisa dengan menambahkan 50 mL 0,100 M HCl berlebih, dididihkan untuk menghilangkan CO2, kemudian dititrasi balik dengan 0,100 M NaOH. Jika 5,6 mL NaOH diperlukan untuk titrasi balik, berapa persen Na2CO3 dalam sampel CO32- + 2H+ → H2CO3 tiap Na2CO3 bereaksi dengan 2H+ mmol titrasi balik = (0,1 mmol/mL) x (5,6 mL) = 0,56 mmol HCl T = mmol titran berlebih - mmol titrasi balik = {(0,100 mmol/mL) x 50 mL} - 0,56 mmol = 5 - 0,56 mmol = 4,44 mmol mg Na2CO3 =(4,44 mmol HCl) x (1 mmol Na2CO3 / 2 mmol HCl) x (106 mg/mmol Na2CO3) =235,32 mg Titer Untuk titrasi yang bersifat rutin, lebih disukai untuk menghitung titer dari titran. Titer adalah berat analit yang ekuivalen dengan 1 mL titran, biasanya dinyatakan dalam mgram. Satuannya= mg analit / mL titran Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



3



Contoh: dalam penentuan Na2CO3. Berat sampel 0,50 gram. Untuk mencapai titik akhir diperlukan 22,12 mL 0,120 M HCl diasumsikan semua karbonat adalah Na2CO3. mgNa2CO3 = (1,0 mL HCl) x (0,120 mmol / mL HCl) x (1mmol Na2CO3 / 2mmol HCl) x (106 mg/mmolNa2CO3) = 6,36 mg titer adalah 6,36 mg Na2CO3 / mL HCl sehingga % dalam sampel adalah: 22,12 mlHClx(6,36mg Na2CO3 / mlHCl) 500 mg sampel



x 100% = 28,13%



PERHITUNGAN VOLUMETRI Molaritas M =



mol A Liter larutan



=



mmol A mL larutan



Hitung molaritas suatu larutan H2SO4 yang mempunyai densitas 1,30 g/mL dan mengandung 32,6% bobot SO3. BM SO3=80,06 jawab: 1 liter larutan mengandung 1,30 g/mL x 1000mL/L x 0,326 = 424 g SO3 (424g) / (80,06 g/mol) M = = 5,3 mol/L 1 liter Karena 1 mol SO3 menghasilkan 1 mol H2SO4 dalam air maka ada 5,3 mol/L H2SO4 dalam larutan itu Normalitas ek A N = Liter larutan



=



mek A mL larutan



Berat Ekuivalen untuk reaksi: 1. Asam-basa: berat (dalam gram) suatu zat yang diperlukan untuk bereaksi dengan 1 mol (1,008 gram) H+



Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



4



2. Redoks: berat (dalam gram) suatu zat yang diperlukan untuk memberikan atau bereaksi dengan 1 mol elektron. Contoh Perhitungan berat ekuivalen Berat ekuivalen SO3 dalam larutan air (aqueous solution) SO3 + H2O → H2SO4 → 2H+ + SO4 21 mol SO3 memberikan 2 mol H+ BE= BM/2 = 80,06/2 = 40,03 g/ek Hitung berapa gram Na2CO3 murni diperlukan untuk membuat 250 mL larutan 0,150 N. natrium karbonat itu dititrasi dengan HCl menurut persamaan CO32- + 2H+ → H2CO3 tiap Na2CO3 bereaksi dengan 2H+ , oleh itu berat ekuivalennya setengah BMnya, 106/2 = 53 g/ek jadi, banyaknya Na2CO3 yang diperlukan: ek = g/BE g = (0,15 ek/L) x (0,25 L) x (53 g/ek) = 1,99 g



Perhitungan Molaritas Larutan Standar SOAL 1 : jelaskan pembuatan 5,0 L larutan 0,1 M Na2CO3 (105,99 g/mol) dari padatan standar primer jawab: mol Na2CO3 = volume larutan (L) x CNa2CO3 (mol/L) 0,1 molNa2CO3 mol Na2CO3 = 5 L x = 0,5 mol Na2CO3 L 105,99g Na2CO3 g Na2CO3 = 0,5 mol Na2CO3 x 1 mol Na2CO3 = 53,0 g Na2CO3 Larutan disiapkan dengan melarutkan 53 g Na2CO3 dalam air hingga volume larutan tepat 5L SOAL 2: 0,1M larutan standar Na+ diperlukan untuk mengkalibrasi metode fotometri nyala. Jelaskan bagaimana 500 mL larutan tersebut disiapkan dari standar primer Na2CO3 jawab: karena satuan larutan dalam mL maka gunakan mmol



Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



5



0,1 mmol Na+



g Na2CO3 = 500 mL x



L



1mmolNa2CO3



x



2 mmol



Na+



x



0,10599gNa2CO3 1 mmol Na2CO3



= 0,265 g



Larutan disiapkan dengan melarutkan 0,265 g Na2CO3 dalam air hingga volume larutan tepat 500 mL SOAL 3: Hitung konsentrasi molar etanol dalam suatu larutan aqueous yang mengandung 2,3 g C2H5OH (46,07 g/mol) dalam 3,5 L larutan jawab: 1 mol C2H5OH



mol C2H5OH = 2,3 g C2H5OH x



46,07 g C2H 5OH



= 0,04992 mol C2H5OH M C2H5OH



=



0,04992 mol C2H5OH



= 0,0143 mol C2H5OH / L



3,5 L



SOAL 4: Hitung konsentrasi molar analitik dan kesetimbangan dari spesi solut dalam suatu larutan aq yang mengandung 285 mg asam trikloro asetat Cl3CCOOH (163,4 g/mol) dalam 10 mL (asam mengalami 73% ionisasi dalam air) jawab: Cl3CCOOH merupakan asam lemah, dinotasikan dg HA mol HA = 285 mg HA x



1 g HA 1000 mg HA



x



1 mol HA 163,4 g HA



= 1,744 x 10-3 mol HA konsentrasi molar analitik =



1,744 x 10-3 mol HA 10 mL



x



1000 mL 1L



= 0,174 mol HA /L



dalam larutan ini 73% HA terdisosiasi menjadi H+ dan AHA



H+ + A-



molaritas spesi HA mjd 27% [HA] = CHA x 0,27 = 0,174 x 0,27 = 0,047 mol/L [A-] sebanding dengan 73% dari CHA [A-]



=



73 mol A100 mol HA



x 0,174



mol HA L



= 0,127 mol A- / L



[H+] = [A-]



Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



6



SOAL 5: Terangkan cara pembuatan 2 L larutan 0,108 M BaCl2 dari BaCl2.2H2O (244,3 g/mol) jawab: untuk menghasilkan larutan tersebut berapa gram BaCl2.2H2O yang diperlukan 0,108molBaCl2.2H2O 2L x = 0,216 mol BaCl2.2H2O 1L 0,216 mol BaCl2.2H2O x



244,3gBaCl2.2H2O



= 52,8 g BaCl2.2H2O



mol BaCl2.2H2O



Timbang dengan tepat 52,8 g BaCl2.2H2O larutkan dalam air, tambahkan air hingga volume larutan mencapai 2 L



SOAL 6: Hitung molaritas K+ dalam larutan aq yang mengandung 63,3 ppm K3Fe(CN)6 (329,2 g/mol) jawab: larutan ini mengandung 63,3 g solut per 106 g larutan. Anggap kerapatan larutan sama dengan kerapatan air murni yaitu 1 g/mL atau 1000g/L 63,3 g K3Fe(CN)6 106 g larutan 1 mol K3Fe(CN)6 x x x [K+] = L larutan 329,2 g K3Fe(CN)6 106 g larutan = 5,77 x 10-4



3 mol K+ 1 mol K3Fe(CN)6



molK+ L



SOAL 7: Hitung konsentrasi molar HNO3 (63,0 g/mol) dalam suatu larutan dengan specific gravity 1,42 dan 70% HNO3 (w/w) jawab: hitung dulu berapa g asam dalam 1 L larutan kemudian ubah g asam/L



mol



asam/L gHNO3 reagen



=



L



mL reagen =



C



HNO3



1,42greagen



=



x



103 mL reagen L reagen



x



70gHNO3 100 g reagen



994gHNO3 L reagen 994gHNO3 L reagen



Sonny Widiarto, 2009



x



1molHNO3 63,0 g HNO3



=



Kimia Analitik



15,8molHNO3 L reagen



7



SOAL 8: Terangkan cara pembuatan 100 mL 6 M HCl dari larutan pekat dengan specific gravity 1,18 dan mengandung 37% (w/w) HCl (36,5 g/mol) C



HCl



=



1,18 x 103g reagen L reagen



x



37 g HCl 100 g reagen



1mol HCl



x



36,5 g HCl



= 12 M



Banyaknya mol HCl yang dibutuhkan mol HCl = 100 mL x



1L 1000 mL



x



6 mol HCl L



= 0,6 mol



Banyaknya volume larutan pekat Vol HCl pekat = 0,6 mol HCl x



1 L reagen 12 mol HCl



= 0,05 L atau 50 mL



Encerkan 50 mL HCl pekat sampai 100 mL Perhitungan molaritas dari data standardisasi SOAL 9 : 50 mL larutan HCl memerlukan 29,71 mL larutan Ba(OH)2 0,01963 M untuk mencapai titik akhir dengan indikator bromokresol hijau. Hitung molaritas HCl. Jawab: 2 mmol HCl ∝ 1 mmol Ba(OH)2 mmol Ba(OH)2 = 29,71 mL Ba(OH)2 x 0,01963 mmol HCl = (29,71 x 0,01963) mmol Ba(OH)2 x



CHCl =



mmol Ba(OH)2 mL Ba(OH) 2 2 mmol HCl 1 mmol Ba(OH)2



(29,71 x 0,01963 x 2) mmol HCl 50 mL HCl



= 0,023328 mmol/mL HCl = 0,023328 M



SOAL 10: Titrasi 0,2121 g Na2C2O4 ( 134,00 g/mol) murni memerlukan 43,31 mL KMnO4. Hitung molaritas larutan KMnO4. 2Reaksi yang berlangsung: 2MnO4- + 5C2O4 + 16H+



2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O



jawab: dari reaksi di atas 2 mmol KMnO4 ∝ 5 mmol Na2C2O4 1mmolNa2C2O4 2mmolKMnO4 mmol KMnO4 = 0,2121 g Na2C2O4 x x 134 mg Na2C2O4 5 mmol Na2C2O4



Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



8



C KMnO4 =



2 0,2121 x 134 5



mmol KMnO4 = 0,01462 M



43,31 mL KMnO4



Perhitungan jumLah analit dari data titrasi SOAL 11: suatu sampel bijih besi seberat 0,8040 g dilarutkan dalam asam. Besi kemudian direduksi menjadi Fe2+ dan dititrasi dengan 0,02242 M KMnO4 ternyata diperlukan 47,22 mL sampai tercapainya titik akhir. Hitung a) %Fe (55,847 g/mol) dan b) %Fe3O4 (231,54 g/mol) di dalam sampel. Reaksi analit dengan reagen adalah: MnO4- + 5Fe2+ 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O jawab: 1 mmol MnO4- ∝ 5 mmol Fe2+ berat Fe2+ = 47,22mL KMnO4 x



% Fe2+ =



0,02242mmolKMnO4



x



1 mL KMnO4



2+ 5mmolFeR



x



1 mmol KMnO4



55,847mgFe2R+ 1 mmol Fe2+



berat Fe2+



x 100% = 36,77% berat sampel 1 mmol MnO4- ∝ 5 mmol Fe2+ 1 mmol Fe3O4 ∝ 3 mmol Fe2+ 5 mmol Fe3O4 ∝ 3 mmol MnO4berat Fe3O4 = 47,22mL KMnO4 x



% Fe3O4 =



beratFe3O4 berat sampel



0,02242mmolKMnO 1 mL KMnO4



4



x



5mmolFe3O4



x



3 mmol KMnO4



231,54mgFe3O4 1 mmol Fe3O4



x 100% = 50,81%



SOAL 12: suatu sampel bahan organik yang mengandung merkuri seberat 3,776 g diuraikan dengan HNO3. Setelah pengenceran, Hg2+ dititrasi dengan 21,30 mL larutan NH4SCN 0,1144 M. Hitung %Hg (200,59 g/mol) di dalam sampel. Jawab: titrasi ini melibatkan pembentukan kompleks stabil Hg(SCN)2 Hg2+ + 2SCN-



Hg(SCN)2 (aq)



pada titik ekuivalen 1 mmol Hg2+ ∝ 2 mmol NH4SCN 2+ 1mmolHgR 0,1144 mmol NH4SCN x berat Hg2+ = 47,22mL NH 4SCN x x 1 mL NH4SCN 2 mmol NH4SCN



Sonny Widiarto, 2009



Kimia Analitik



2+ 200,59 mgHgR



1 mmol Hg2+



9



% Hg2+ =



berat Hg2+ berat sampel



x 100% = 6,47%



SOAL 13: sampel seberat 0,4755 g mengandung (NH4)2C2O4 dilarutkan dengan air kemudian ditambah KOH sehingga semua NH4+ berubah menjadi NH3. Selanjutnya NH3 yang dilepaskan didistilasikan kedalam 50 mL 0,05035 M H2SO4. Kelebihan H2SO4 kemudian dititrasi balik dengan 0,1214 M NaOH sebanyak 11,13 mL. Hitung a)%N (14,007 g/mol) dan b) % (NH4)2C2O4 (124,10 g/mol) dalam sampel jawab: a) H2SO4 bereaksi dengan NH3 dimana H2SO4 + 2NH3



2NH 4+ + SO42-



H2SO4 bereaksi dengan NaOH dimana H2SO4 + 2NaOH



Na2SO4 + 2H2O



1 mol H2SO4 ∝ 2 mol NH3



1 mol H2SO4 ∝ 2 mol NaOH mmolH2SO4 total mmol H2SO4 = 50 mL H2SO4 x 0,05035 mL H2SO4 =2,5175 mmol H2SO4 mmol H2SO4 pada titrasi balik= 11,13 mL NaOH x 0,1214



mmolNaOH mL NaOH



x



1mmolH2SO4 2 mmol NaOH



=0,6756 mmol H2SO4 Maka mmol H2SO4 yang bereaksi dengan NH3 = 2,5175 - 0,6756 = 1,8419 mmol H2SO4 1 mol H2SO4 ∝ 2 mol NH3 ∝ 2 mol N mmol N = 1,8419 mmol H2SO4 x



2 mmol N 1 mmol H2SO4



= 3,6838 mmol N Berat N = 3,6838 mmol N x 14,007



%N =



Berat N Berat sampel



mg N mmol N



x 100% = 10,85%



b) 1 mmol (NH4)2C2O4 menghasilkan 2 mmol NH3, sedangkan 2 mmol NH3 bereaksi dengan 1 mmol H2SO4 maka: 1 mmol (NH4)2C2O4 ∝ 1 mmol H2SO4 mmol (NH4)2C2O 4 = 1,8419 mmol H2SO 4 x



Sonny Widiarto, 2009



1 mmol(NH4)2C 2O4 1 mmol H2SO4



Kimia Analitik



10 10



124,1mg(NH4)2C2O4



Berat (NH4)2C2O4 = 1,8419 mmol (NH4)2C2O4 x



%(NH4)2C2O4 =



Berat (NH4)2C2O4



1 mmol (NH4)2C2O4



x 100% = 48,07%



Berat sampel



SOAL 14: Gas CO dalam 20,3 L suatu sampel gas diubah mjd CO2 dengan melewatkan sampel gas pada I2O5 dengan pemanasan 150oC. I2O5 (s) + 5CO



(g)



I2 (g) + CO2 (g)



gas



iodin yang dihasilkan didistilasi dan dikumpulkan pada suatu absorber yang mengandung I2 (g) + 2S2O32-



8,25 mL 0,01101 M Na2S2O3



(aq)



2I- (aq) + S4O62- (aq)



kelebihan



Na2S2O3 dititrasi balik dengan 2,16 mL larutan 0,00947 M I2. Hitung mg CO (28,01 g/mol) dalam 1 liter sampel. Jawab: 5 mol CO ∝ 1 mol I2



1 mol I2 ∝ 2 mol Na2S 2O3



5 mol CO ∝ 2 mol Na2S2 O3



mmol total Na2S2O3 = 8,25 mL Na2S2O3 x 0,01101



mmol Na2S2O3 mL Na2S2O3



= 0,09083 mmol Na2S 2O3



mmol Na2S2O3 yang digunakan dalam titrasi balik



= 2,16 mL I2 x 0,00947



mmol I2 mL I2



x



2 mmol Na2S2O3 1 mmol I2



= 0,04091 mmol Na2S2O3 Maka mmol Na2S2O3 yang bereaksi dengan I2 = 0,09083 - 0,04091 mmol



mmol CO = (0,09083 - 0,04091) mmol Na2S2O3 x



5 mmol CO 2 mmol Na2S2O3



= 0,1248 mmol CO



berat CO = 0,1248 mmol CO x 3,4956 mg CO 20,3 L



= 0,172



Sonny Widiarto, 2009



28,01 mg CO mmol CO



= 3,4956 mg



mg CO L



Kimia Analitik



11 11