Praktikum Kimia Analisa (Kompleksometri)

ohayou gozaimasu minna-san, genki desu ka.

so yeah, dikesempatan kali ini minzo akan berbagi mengenai laporan praktikum KA atau biasa yang dikenal dengan Kimia Analisa. Bagi mahasiswa Tekkim pastinya ga asing dengan praktikum ini hehe, kalau di kampus minzo praktikum KA dilaksanakan ketika semester 1 dan itu setelah praktikum mikrobiologi industri. Semoga dapat memberi gambaran yaaaa

8.1.    Tujuan Percobaan

-       Memahami prinsip-prinsip dasar titrasi kompleksometri.

-       Menentukan kesadahan air.

8.2.       Tinjauan Pustaka

Titrasi pembentukan kompleks adalah salah satu tipe reaksi kimia yang berlaku sebagai sadar penentuan titrimetrik melibatkan pembentukan (formasi) kompleks atau ion kompleks yang larut namun sedikit terdisosiasi. Suatu contoh adalah reaksi dari ion perak dengan ion sianida untuk membentuk ion kompleks Ag(CN)₂^- yang sangat stabil.

     Ag⁺ + 2CN^-     ↔      Ag(CN)₂^-

 (perak) (sianida)                (perak sianida)

Tritasi kompleksometri yaitu titrasi berdasarkan pembentukan persenyawaan komplek (ion komplek atau garam yang sukar mengion). Kompleksometri merupakan jenis titrasi dimana titran dan titrat saling mengompleks, membentuk hasil berupa kompleks. Kompleks yang dimaksud di sini adalah kompleks yang dibentuk melalui reaksi ion logam, sebuah kation, dengan sebuah anion atau molekul netral. Ion logam dalam kompleks itu disebut atom pusat, dan gugus yang terikat pada atom pusat disebut ligan (Underwood,1994).

-       EDTA dan Complexon

Ini dikenal juga dengan nama Versen, Complexon III, Sequesterene, Nullapon, Trilon B, Idranat III, dan sebagainya. 

Gambar 8.1. Struktur EDTA

Terlihat dari strukturnya bahwa molekul tersebut mengandung baik donor elektron dari atom oksigen maupun donor dari atom nitrogen sehingga dapat mengahasilkan khelat bercincin sampai dengan enam secara serempak. Zat pengomplek lain adalah asam nitriliotriasetat N(CH₂COOH)₃. Berbagai logam membentuk kompleks pada ph yang berbeda-beda. Peristiwa pengompleksan tergantung pada aktivitas anion bebas, misalkan Y^4- (jika asamnya H₄Y dengan tetapan ionisasi pK₁ = 2,0; pK₂ = 2,64; pK₃ = 6,16 dan pK₄ = 10,26). Ternyata variasi aktivitas Y^4- bervariasi terhadap perubahan pH dari 1,0 sampai 10 dan secara umum perubahan ini sebanding dengan (H⁺) pada ph 3,0 – 6,0. Kompleks logam dengan muatan lebih tinggi umumnya lebih stabil. EDTA mudah larut dalam air. dapat diperoleh dalam keadaan murni. Tetapi harus distandarisasi dahulu misalkan dengan menggunakan larutan kadmium. EDTA adalah heksadetat, tetapi bila digunakan dalam bentuk garam dinatrium menjadi kuadridentat.

Empat tetapan disosiasi H₄R adalah sebagai berikut :

H₄R + H₂O        H₃O+ + H₃R^-       K₁ = 1,02 X 10^-2

H₃R^- + H₂O       H₃O + H₂R^2-        K₂ = 2,1 X 10^-3       

H₂R^2- + H₂O     H₃O + HR^3-          K₃ = 6,9 X 10^-7       

HR^3- + H₂O       H₃O+ + R^4-          K₄ = 5,5 X 10^-11 

dengan nilai K merupakan tetapan pembentukan bertahap.         

Nilai R^4- yang berasal dari H₄R yang ada dalam jumlah yang dominan sedang pada pH agak lebih rendah HR^3-yang terdapat dominan. fraksi konsentrasi R^4-dapat diperoleh  dari C₂ = (konsentrasi zat yang dianalisis) (Khopkar, 2010).

Faktor-faktor yang membuat EDTA sebagai titrimetri:

1.    Selalu membentuk kompleks ketika direaksikan dengan ion logam

2.    Kestabilannya dalam membentuk kelat sangat konstan sehingga reaksi berjalansempurna (kecuali dengan logam alkali)

3.    Dapat bereaksi cepat dengan banyak jenis ion logam

4.    Telah dikembangkan indikatornya secara khusus

5.    Mudah diperoleh bahan baku primernya

6.    Dapat digunakan baik sebagai bahan yang dianalisis maupun sebagai bahan untuk standardisasi.

Dalam titrasi kompleksometri ada beberapa prosedur yang digunakan, yaitu:

-       Titrasi langsung

Titrasi langsung merupakan metode yang paling sederhana dan sering dipakai. Larutan ion yang akan ditetapkan ditambahkan dengan bufer, misal bufer pH 10 lalu ditambah indikator logam yang sesuai dan dititrasi langsung dengan larutan baku dinatrium edetat.

-       Titrasi kembali

Cara ini penting untuk logam yang mengendap dengan hidroksida pada pH yang dikehendaki untuk titrasi, untuk senyawa yang tidak larut misalnya sulfat, kalsium oksalat, untuk senyawa yang membentuk kompleks yang sangat lambat dan ion logam yang membentuk kompleks lebih stabil dengan natrium edetat daripada dengan indikator. Titik akhir ditunjukkan dengan pertolongan indikator logam.

-       Titrasi subtitusi

Cara ini dilakukan bila ion logam tersebut tidak memberikan titik akhir yang jelas apabila dititrasi secara langsung atau dengan titrasi kembali, atau juga jika ion logam tersebut membentuk kompleks dengan dinatrium edetat lebih stabil daripada logam lain seperti magnesium dan kalsium. Kalsium, timbal, dan raksa dapat ditetapkan dengan cara ini dengan indikator hitam eriokrom dengan hasil yang memuaskan.

-       Titrasi tak langsung

Cara titrasi tidak langsung dapat digunakan untuk menetukan kadar ion-ion seperti anion yang tidak bereaksi dengan pengkelat. Sebagi contoh barbiturat tidak bereaksi dengan EDTA, akan tetapi secara kuantitatif dapat diendapkan dengan ion merkuri dalam keadaan basa sebagai ion kompleks. Setelah pengendapan dengan kelebihan Hg (II), kompleks dipindahkan dengan carapenyaringan dan dilarutkan kembali dalam larutan baku EDTA berlebihan.

-       Titrasi Alkalimetri

Pada metode ini, proton dari dinatrium edetat, Na2H2Y dibebaskan oleh logam berat dan dititrasi dengan larutan baku alkali sesuai dengan persamaan reaksi berikut:

Mn⁺ + H²Y^2-      ↔      (MY)^+n-4 + 2H^-

Logam larutan yang ditetapkan dengan metode ini sebelum dititrasi harus dalam suasana netral terhadap indikator yang digunakan. Penetapan titik akhir menggunakan indikator asam-basa atau secara potensiometri (Gandjar dan Rohma,2007).

Kelebihan titrasi kompleksometri adalah EDTA stabil, mudah larut dan menunjukkan komposisi kimiawi yang tertentu. Selektifitas kompleks dapat diatur dengan pengendalian pH, misal Mg, Cr, Ca dan Ba dapat dititrasi pada pH = 11, Mn²⁺, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Al, Pb, Cu, Ti, dan V dapat dititarsi pada pH 4,0–7,0. Terakhir logam seperti Hg, Bi, Co, Fe, Cr, Ca, In, Se, Ti, V dan Ih dapat dititrasi pada pH 1,0– 4,0. EDTA sebagai garam natrium N, Na₂H₂Y sendiri merupakan standard primer sehingga tidak perlu standarisasi lebih lanjut. Kompleks yang mudah larut dalam air ditemukan. Suatu titik ekivalen segera tercapai dalam titrasi demikian dan akhirnya titrasi kompleksometri dapat digunakan untuk penentuan beberapa logam pada operasi skala semi-mikro (Khopkar, 2010).

Sebagian besar titrasi kompleksometri mempergunakan indikator yang juga bertindak  sebagai  pengompleks  dan  tentu  saja  kompleks  logamnya mempunyai warna yang berbeda dengan pengompleksnya sendiri. Indikator demikian  disebut  indikator  metalokromat.  Indikator  jenis  ini  contohnya adalah Eriochrome black T, pyrocatechol violet; xylenol orange; calmagit; 1-(2-piridil-azonaftol),  PAN,  zincon,  asam  salisilat, metafalein  dan  calcein blue.

Indikator yang dapat digunakan untuk titrasi kompleksometri ini antara lain:

-       Erichrome Black T

Kelat logam terbentuk dengan molekul Erichrome Black T dengan hilangnya ion-ion hidrogen dari fenola-gugur OH dan pembentukan ikatan antara ion logam dan atom-atom oksigen dan juga gugus azo. Molekul Erichrome Black T biasanya dihadirkan dalam bentuk singkatan sebagai asam triprotik, H₃In. Bentuk indikator ini berwarna merah. Indikator ini membentuk kompleks-kompleks 1:1 yang stabil berwarna anggur merah, dengan sejumlah kation, seperti Mg²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, dan Ni²⁺. Erochrome Black T merupakan indikator yang sesuai untuk titrasi Zn²⁺ dengan EDTA dalam buffer amoniak sebesar pH 9 (Underwood, 1994).

-       Calmagite

Erichrome Black T sayang tidak stabil dalam larutan dan larutannya harus dibuat yang baru (segar) agar memperoleh perubahan warna yang betul. Indikator lain, dinamakan Calmagite telah dikembangkan.  Calmagite dalam larutan berair stabil dan dapat digantikan untuk Eriochrome Black T dalam prosedur-prosedur yang memerlukan indikator yang tersebut belakangan. Calmagite juga menggunakan asam triportik, H₃In, dan spesies asam sulfonat terurai secara kuat dalam larutan berair.

-       Calcein Blue

Calcein Blue adalah indikator pendar-fluor yang efektif pada pH netral. Kadangkala kompleks yang terlalu kuat atau terlalu lemah terbentuk dengan EBT dalam titrasi langsung. Kompleks yang kuat dapat mengurangi fungsi sebagai indikator seperti Cu, Co, Ni membentuk kompleks logam EBT yang stabil dan kita menggunakan KCN untuk menyembunyikan logam ini (Khopkar, 2010).

Kesadahan adalah salah satu sifat kimia yang dimiliki oleh air. Penyebab air menjadi sadah adalah karena adanya ion-ion Ca²⁺, Mg²⁺, atau juga dapat disebabkan karena adanya ion-ion lain dari Polyvalent Metal (logam bervalensibanyak) seperti Al, Fe, Mn, Sr, dan Zn dalam bentuk garam sulfat, klorida dan bikarbonat dalam jumlah kecil. Pengertian kesadahan air adalah kemampuan air mengendapkan sabun,dimana sabun ini diendapkan oleh ion-ion Ca²⁺ dan Mg²⁺. Karena penyebab dominan/utama kesadahan adalah Ca²⁺ dan Mg²⁺, khususnya Ca²⁺ maka arti darikesadahan dibatasi sebagai sifat/karateristik air yang menggambarkan konsentrasi jumlah dari ion Ca²⁺ yang dinyatakan sebagai CaCO₃.

Kesadahan ada dua jenis, yaitu:

-       Kesadahan sementara adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam-garam bikarbonat, seperti Ca(HCO₃)₂, kesadahan sementara ini dapat dengan mudah dieliminir dengan pemanasan (pendidihan), sehingga terbentuk endapan CaCO₃ atau MgCO₃.

Ca(HCO₃)₂         →         CO_{2 (g)} + H₂O _(aq) + CaCO₃ ↓

                      (kalsium bikarbonat)             (oksigen)        (air)       (kalsium karbonat)

Mg(HCO₃)₂        →         CO_{2 (g)} + H₂O _(aq) + MgCO₃ ↓

     (magnesium bikarbonat)           (oksigen)       (air)    (magnesium karbonat)

_-        Kesadahan tetap adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya garam-garam klorida, sulfat dan karbonat, misal CaSO4, MgSO4, Ca2, MgCl2. Kesadahantetap dapat dikurangi dengan penambahan larutan soda kapur (terdiri dari larutan natrium karbonat dan magnesium hidroksida) sehingga terbentuk endapan kalium karbonat (padatan/endapan) dan magnesium hidroksida (padatan/endapan) dalam air. Penambahan larutan karbonat dimaksudkan untuk mengendapkan ion Ca²⁺ dan Mg²⁺, sehingga terjadi persamaan reaksi berikut

CaCl_2(aq) + Na₂CO_3(aq)           →                  CaCO_3(s) + 2NaCl_(aq)

(kalsium klorida)(natrium karbonat)          (kalsium karbonat)(natrium kloroda)

Mg(NO₃)_2(aq) + K₂CO_3(aq)       →          MgCO_3(s)  + 2 KNO_3(aq)

               (magnesium nitrat)(kalium karbonat) (magnesium karbonat)(kalium nitrat)

Tabel 8.1. Derajat kesadahan air

Derajat Kesadahan	Ca2+ (ppm)	Mg2+ (ppm)	CaCO3 mg/L
Lunak	<50	<2,9	1-75
Agak Sadah	50-100	2,9-5,9	75-150
Sadah	100-200	5,9-11,9	150-300
Sangat Sadah	>200	>11,9	>300

 

8.3.       Tinjauan Bahan

A.       Ammonia

-       Bau                           : bau tajam mirip dengan garam berbau

-       Bentuk                      : gas

-       Berat molekul           : 17,031 g/mol

-       Rumus molekul         : NH₃

-       Titik beku                 : -77,7 °C

-       Titik didih                 : -33,4 °C

-       Warna                       : tak berwarna

B.       Ammonium klorida

-       Bau                           : berbau

-       Bentuk                      : bubuk kristal padat

-       Berat molekul           : 53,49 g/mol

-       Rumus molekul         : NH₄Cl

-       pH                             : 5,5 (asam)

-       Titik didih                 : 520 °C

-       Titik leleh                 : 338 °C

-       Warna                       : putih

C.  Aquadest    

-       Bau                                : tidak berbau

-       Bentuk                           : cair

-       Berat molekul                : 18,02 g/mol

-       pH                                  : 7 (netral)

-       Rumus molekul              : H₂O

-       Warna                            : tidak berwarna

D.  EDTA

-       Bentuk                           : solid

-       Berat molekul                : 416,23 g/mol

-       pH                                  : 1,5

-       Rumus molekul              : C₁₀H₁₂N₂Na₄O₈.2H₂O

-       Titik lebur                      : 237-245 °C

-       Warna                            : putih

E.   Indikator EBT       

-       Bau                                : berbau

-       Bentuk                           : padatan bubuk

-       Berat molekul                : 461,39 g/mol

-       Rumus molekul              : C₂₀H₁₂N₃O₇S

-       Warna                            : hitam kecoklatan

F.   Indikator murexide

-       Bau                                : tidak berbau

-       Bentuk                           : padatan bubuk

-       Berat molekul                : 284,19 g/mol

-       Rumus molekul              : C₈H₈N₆O₆

-       Titik lebur                      : > 300 °C

-       Warna                            : ungu merah

G.  Natrium hidroksida

-       Bentuk                           : zat padat

-       Berat molekul                : 39,9971 g/mol

-       Rumus molekul              : NaOH

-       Titik didih                     : 1390 °C

-       Titik leleh                      : 318 °C

-       Warna                            : putih

H.  Natrium klorida

-       Bau                                : sedikit berbau

-       Bentuk                           : bubuk kristal padat

-       Berat molekul                : 58,44 g/mol

-       Rumus molekul              : NaCl

-       Warna                            : putih

I.     Seng sulfat

-       Bau                                : tidak berbau

-       Bentuk                           : solid

-       Berat molekul                : 179,43 g/mol

-       Rumus molekul              : ZnSO₄

     -    Warna                              : tidak berwarna

8.4.       Pembahasan

A.       Standarisasi larutan EDTA 0,01M

Pada penentuan larutan standart EDTA 0,01M sebanyak 25 mL. Tujuan dari penetuan larutan standart EDTA adalah utuk mengetahui konsentrasi EDTA pada larutan. Konsentrasi EDTA yang didapat adalah 0,01840 M hal ini berbeda dengan konsentrasi EDTA yang diinginkan yakni 0,01 M, perbedaan ini  dikarenakan oleh, perubahan warna  sangat dekat dengan titik ekivalen titrasi, penambahan buffer yang berlebihan, kurang teliti saat penimbangan bahan, dan  pengenceran yang tidak sempurna.

B.       Menentukan kesadahan total

Pada penentuan kesadahan total ditambahkan larutan NaOH 1 M bertujuan untuk memberikan suasana basa. Penambahan sedikit indikator Murexid-NaCl, warna larutan menjadi merah dan dititrasi dengan larutan EDTA sampai warna larutan menjadi merah anggur. Sehingga, dari hasil pengamatan dan perhitungan diperoleh kadar Ca²⁺ dan Mg²⁺ dalam sampel air PDAM adalah 49,12 ppm. Sedangkan kadar Ca²⁺ dan Mg²⁺ pada sampel air mineral adalah 78,56 ppm.. Sehingga kedua sampel tersebut dapat digolongkan kedalam kategori air agak sadah.

C.       Menentukan kesadahan tetap

Pada penentuan kesadahan tetap ditambahkan larutan NaOH 1 M. Penambahan buffer bertujuan untuk menjaga pH agar tetap stabil. Indikator EBT-NaCl mengakibatkan warna larutan menjadi merah dan kemudian dititrasi dengan EDTA sampai warna larutan menjadi biru. Dari hasil pengamatan dan perhitungan dalam sampel air PDAM, diperoleh kadar  Ca²⁺ dan kadar  Mg²⁺ adalah 198,8 ppm dan 36,372  ppm. Sedangkan kadar Ca²⁺ dan kadar Mg²⁺ pada sampel air sumur adalah 392,4 ppm dan 76,2631 ppm.

8.5.       Kesimpulan

- Kompleksometri merupakan jenis titrasi dimana titran dan titrat saling mengompleks, membentuk hasil berupa kompleks. Kompleks yang dimaksud di sini adalah kompleks yang dibentuk melalui reaksi ion logam, sebuah kation, dengan sebuah anion atau molekul netral

-   Kesadahan air disebabkan karena keberadaan ion-ion Ca²⁺ dan Mg²⁺dalam air. sampel air PDAM, diperoleh kadar  Ca²⁺ dan kadar  Mg²⁺ adalah 198,8 ppm dan 36,372  ppm. Sedangkan kadar Ca²⁺ dan kadar Mg²⁺ pada sampel air sumur adalah 392,4 ppm dan 76,2631 ppm.