KEASAMAN ION LOGAM TERHIDRAT
A. Tujuan
Berdasarkan motode pH-metri akan ditunjukkan bahwa ion metalik terhidrat memiliki perilaku seperti suatu mono asam dengan konstanta keasaman yang tergantung pada suasana lingkungan dan derajat oksidasi kation logam.
B. Tinjauan Pustaka
Menurut K.H. Sugiyarto (2009 : 1.4 – 1.5), ion-ion logam transisi lebih kecil ukurannya dibanding dengan ion-ion logam kelompok s dalam periode yang sama. Hal ini menghasilkan rasio muatan per jari-jari yang lebih besar bagi logam-logam transisi. Atas dasar ini, relatif terhadap logam kelompok s diperoleh sifat-sifat logam transisi sebagai berikut:
1) Oksida-oksida dan hidroksida logam-logam transisi ( M2+ dan M3+ ) kurang
bersifat basa dan lebih sukar larut.
2) Garam-garam logam transisi kurang bersifat ionik dan juga kurang stabil terhadap pemanasan.
3) Garam-garam dan ion-ion logam transisi dalam air mudah terhidrat dan juga lebih mudah terhidrolisis menghasilkan sifat agak asam.
4) Ion-ion logam transisi lebih mudah tereduksi.
Tabel 1. Jari-jari atom dan ion logam transisi Unsur K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Jari-jari atom M (dalam pm) 23 5 19 7 16 1 14 5 13 2 12 7 12 4 12 4 12 5 12 5 12 8 133 Ion M+ 15 2 91 Ion M2+ 11 4 -10 0 93 87 81 75 79 83 87 -Ion M3+ - - 89 81 78 76 72 79 * 69 79 * 69 75 *
Catatan: Tanda * menunjukkan nilai tertinggi ( high-spin) dan yang tidak memakai tanda adalah nilai terendah ( low-spin).
Walaupun senyawa logam-logam transisi dengan tingkat oksidasi +2 dan +3 sering dipertimbangkan ionik, namun tingginya muatan kation atau tingginya tingkat oksidasi ini dan pengaruhnya pada polarisasi anion sekalipun hanya kecil mengakibatkan beberapa oksida menunjukkan sifat asam dan senyawanya menjadi bersifat kovalen. Sebagai contoh, Cr2O3 dam Mn2O3
menunjukkan sifat amfoterik, dan semakin tinggi tingkat oksidasinya seperti pada CrO3 dan Mn2O7, oksida ini menjadi oksida asam.
Sementara itu menurut aturan yang dikemukakan oleh Kasmir Fajans dalam K.H. Sugiyarto & Retno D.S (2010 : 40) perihal polarisasi adalah sebagai berikut.
a. Kation dengan ukuran semakin kecil dan muatan positif semakin besar mempunyai daya mempolarisasi semakin kuat.
b. Anion dengan ukuran semakin besar dan muatan negatif semakin besar akan semakin mudah terpolarisasi.
c. Kation yang mempunyai konfigurasi elektronik bukan konfigurasi elektronik gas mulia mempunyai daya mempolarisasi lebih kuat.
Menurut K.H. Sugiyarto, (2009 : 1.5), perubahan ukuran ion yang sangat kecil dari Sc hingga Cu, mengakibatkan senyawa-senyawa hidrat untuk ion-ion dengan tingkat oksidasi +2 dan +3 mempunyai struktur kristal, jumlah air kristal dan sifat kelarutan yang mirip satu sama lain. Misalnya, semua M3+
( M = Sc s.d. Cu ) membentuk senyawa tawas (alum) dengan tipe K2SO4
M2(SO4)3.24H2O, tetapi semua M2+ membentuk isomorf sulfat rangkap yakni
(NH4)2 SO4 MSO4.6H2O.
Penentuan pKa setiap ion terhidrat adalah:
[M(H2O)6]x+ + H2O ↔ [M(H2O)5(OH)](x-1)+ + H+ atau
[M(H2O)6]x+ ↔ [M(H2O)5(OH)](x-1)+ + H+
Dalam kesetimbangan konsentrasi [M(H2O)5(OH)](x-1)+ = H+, maka
pKa = -log Ka dan pH = -log [H+], maka pKa = 2 pH + log C garam C. Metode
1. Alat dan Bahan
a. Alat : - pH-meter - Tiga buah labu takar 50 mL
- Tiga buah gelas beker - Batang pengaduk
- Tiga buah kaca arloji - Neraca analitik
b. Bahan : - Aluminium (III) Nitrat nanohidrat atau Al(NO3)3.9H2O
- Kobal (II) Nitrat heksahidrat atau Co(NO3)2.6H2O
- Aquades
2. Cara Kerja
Preparasi ion logam dengan konsentrasi 0,04 M dengan menimbang:
1) 0,751 g aluminium (III) nitrat nanohidrat dan memasukkan dalam labu ukur ke-1 berukuran 50 mL,
2) 0,483 g kobal (II) nitrat heksahidrat dan memasukkan dalam labu ukur ke-2 berukuran 50 mL,
3) 0,582 g tembaga (II) nitrat trihidrat dan memasukkan dalam labu ukur ke-3 berukuran 50 mL.
Menambahkan akuades ke dalam masing-masing labu ukur tersebut hingga tanda, dan goyang-goyang hingga larut sempurna. Menuangkan 50 mL masing-masing larutan tersebut ke dalam masing-masing gelas beker, dan selanjutnya mengukur pH masing-masing larutan tersebut dengan pH-meter secara berulang-ulang sampai didapatkan hasil pengukuran yang konstan.
D. Data Hasil Percobaan
No. Percobaan pH Hasil Pengukuran
1. 50 mL Al(NO3)3.9H2O 0,04 M 3,80
2. 50 mL Co(NO3)2.6H2O 0,04 M 6,25
3. 50 mL Cu(NO3)2.3H2O 0,04 M 4,65
E. Pembahasan
Dari data hasil pengukuran pH larutan garam Al(NO3)3.9H2O = 3,80 dan
konsentrasi garam Al(NO3)3.9H2O = 0,04 M, maka besarnya pKa
Al(NO3)3.9H2O dapat ditentukan besarnya dengan menggunakan rumus
sebagai beriku:
pKa = 2 pH + log Cgaram
pKa = 2 . 3,80 + log 0,04 pKa = 7,60 – 1,398
pKa = 6,202 atau; Ka = 6,281 . 10-7
b. Perhitungan pKa Co(NO3)2.6H2O
Dari data hasil pengukuran pH larutan garam Co(NO3)2.6H2O = 6,25 dan
konsentrasi garam Co(NO3)2.6H2O = 0,04 M, maka besarnya pKa
Co(NO3)2.6H2O dapat ditentukan besarnya dengan menggunakan rumus
sebagai beriku:
pKa = 2 pH + log Cgaram
pKa = 2 . 6,25 + log 0,04 pKa = 12,50 – 1,398 pKa = 11,102 atau; Ka = 7,907 . 10-12
c. Perhitungan pKa Cu(NO3)2.3H2O
Dari data hasil pengukuran pH larutan garam Cu(NO3)2.3H2O = 6,25 dan
Cu(NO3)2.3H2O dapat ditentukan besarnya dengan menggunakan rumus
sebagai beriku:
pKa = 2 pH + log Cgaram
pKa = 2 . 4,65 + log 0,04 pKa = 9,30 – 1,398
pKa = 7,902 atau; Ka = 1,253 . 10-8
Dari perhitungan harga pKa garam, diperoleh pKa Al(NO3)3.9H2O =
6,202 ; pKa Co(NO3)2.6H2O = 11,102 ; dan pKa Cu(NO3)2.3H2O = 7,902.
Dengan demikian maka pKa Al(NO3)3.9H2O < pKa Cu(NO3)2.3H2O < pKa
Co(NO3)2.6H2O. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin besar harga pKa
garam, maka tingkat keasaman larutan garam tersebut makin berkurang ( polarisasi ikatan O-H makin berkurang). Ditinjau dari jari-jari ion Al3+ yang
berada pada periode 3 sedangkan ion Co2+ dan Cu2+ pada periode 4 di tabel
periodik unsur-unsur, maka dapat disimpulkan bahwa kation dengan ukuran semakin kecil dan muatan positif semakin besar mempunyai daya mempolarisasi semakin kuat dan kekuatan asam semakin besar ( harga pKa makin kecil ). Berarti kation Al3+ memiliki kemampuan polarisasi yang lebih
besar dibandingkan Cu2+ dan Co2+. F. Kesimpulan
Dari hasil percobaan diperoleh pKa Al(NO3)3.9H2O = 6,202 ; pKa
Co(NO3)2.6H2O = 11,102 ; dan pKa Cu(NO3)2.3H2O = 7,902. Dengan
Co(NO3)2.6H2O. Hal ini menandakan bahwa semakin besar harga pKa
garam, maka tingkat keasaman larutan garam tersebut makin berkurang. Salain itu, kation metalik terhhidrat dengan ukuran jari-jari semakin kecil dan muatan positif semakin besar mempunyai daya mempolarisasi semakin kuat dan kekuatan asam semakin besar (polarisasi ikatan O-H makin besar) sehingga harga pKa makin kecil.
G. Jawaban Pertanyaan
1. Bagaimanakah hubungan pKa dengan kekuatan asam, jelaskan?
Jawab:
Semakin besar harga pKa garam, maka tingkat keasaman larutan garam tersebut makin berkurang (polarisasi ikatan O-H makin berkurang) sehingga pH larutan semakin besar.
2. Bagaimanakah hubungan kukuatan asam logam terhidrat terhadap jari-jari ion logam, jelaskan?
Jawab:
Kation metalik terhidrat dengan ukuran jari-jari semakin kecil dan muatan positif semakin besar mempunyai daya mempolarisasi semakin kuat dan kekuatan asam semakin besar (polarisasi ikatan O-H makin besar) sehingga harga pKa makin kecil.
H. Daftar Pustaka
K.H Sugiyarto.(2009). Dasar-dasar kimia anorganik transisi. Yogayakarta : FMIPA UNY.
K.H. Sugiyarto., R.D. Suyanti. (2010). Kimia anorganik logam. Yogyakarta : Graha Ilmu
