I. Judul Percobaan : Analisis Kation dan Anion
II. Tujuan Percobaan : 1. Menentukan Kation yang terdapat dalam analit 2. Menentukan anion yang terdapat dalam analit III. Dasar Teori :
Analisis kualitatif yang bertujuan utama untuk mengenali komposisi atau struktur bahan kimia, cukup banyak jenisnya, sesuai dengan jenis bahan kimia yang terdapat dalam sampel. Analisis kulitatif kation dan anion secara sistematis telah berkembang cukup lama. Berkat kajian yang dilakukan oleh Karl Remegius Frensenius sejak tahun 1840, yang kemudian diterbitkan sebagai buku pada tahun 1897. Langkah – langkah analisis kation dan anion dapat dilakukan secara sistematis melalui diagram alir, yang sampai saat ini menjadi standar untuk kajian analisis kualitatif bahan organik. Analisis kualitatif untuk anion lebih sederhana dibandingkan analisis kation, akan tetapi analisis anion memerlukan ketelitian dalam melakukan observasi dari gejala – gejala yang timbul.
Menentukan adanya kation dan anion dalam suatu analit, baik yang terdiri zat tunggal (satu kation dan satu anion) zat majemuk atau zat campuran (lebih dari satu kation atau anion), memerlukan sisitematika tertentu. Apabila analit berupa larutan, dapat langsung dianalisis, tetapi apabila berupa zat padat atau campuran zat padat dan cair, perlu dicari pelarut yangs sesuai.
A. Klasifikasi Analisis Kation
Untuk analisis kualitatif sistematik kation-kation dikalsifikasi dalam lima golongan berdasarkan sifat-sifat kation itu terhadap beberapa reagen. Reagen golongan yang dipakai untuk klasifikasi kation yang paling umum adalah asam klorida, hidrogen sulfida, amonium sulfida dan amonium karbonat. Klalisfikasi ini didasarkan atas apakah suatu kation bereaksi dengan reagen-reagen ini dengan membentuk endapan atau tidak.
Secara prinsip, zat yang akan diidentifikasi dilarutkan kemudian ditambahkan pereaksi tertentu yang sesuai, yang akan mengendapkan segolongan kation sebagai garam yang sukar larut atau hidroksidanya. Pereaksi haruslah sedemikian rupa sehingga pengendapan kation golongan kation selanjutnya tidak terganggu atau sebelumnya dapat dengan mudah dihilangkan dari larutan yang hendak dianalisis.
Untuk identifikasi senyawa organik, pada umumnya didasarkan atas kelarutannya dalam air. Jika senyawa tidak larut dalam air, maka harus dilakukan destruksi. Cara destruksi tergantung dari senyawa yang hendak dianalisis dan ditentukan dengan bantuan percobaan pendahuluan. Prinsip destruksi ini terdiri dari pelelehan campuran senyawa yang sukar larut dalam pereaksi yang sesuai dalam jumlah yang berlebih. Akibatnya reaksi akan digeser sempurna ke arah reaksi.
Menurut G. Svehla (1985), Kelima golongan kation dan ciri-ciri khas golongan-golongan ini adalah sebagai berikut:
1. Golongan I, kation golongan ini membentuk klorida, yang tidak larut. Namun, Timbal klorida sedikit larut dalam air, dan karena itu timbal tidak pernah mengendap dengan sempurna bila ditambahkan dengan HCl encer kepada suatu cuplikan ion timbal yang tersisa itu, diendapkan secara kuantitatif dengan H2S dalam suasana asam bersama-sama golongan.
2. Golongan II, kation golongan ini bereaksi dengan asam klorida, tetapi membentuk endapan dengan hidrogen sulfida dalam suasana asam mineral encer. Ion-ion golongan ini adalah merkurium(II), tembaga, bismut, kadmium, arsenik(III), arsenik(V), stibium(III), stibium(V), timah(II), dan timah(III) (IV). Keempat ion yang pertama merupakan sub-golongan IIa dan keenam yang terakhir sub-golongan IIb. Sementara sulfida dari kation dalam golongan IIa tak dapat larut dalam ammonium polisulfida, sulfida dari kation dalam golongan IIb justru dapat larut.
3. Golongan III, kation golongan ini tak bereaksi dengan asam klorida encer, ataupun dengan hidrongen sulfida dalam suasana asam mineral encer. Namun, kation ini membentuk endapan dengan ammonium sulfida dengan suasana netral atau amoniakal. Kation-kation golongan ini adalah kobalt(II), nikel(II), besi(II), besi(III), kromium(III), aluminium, zink, dan mangan(II).
4. Golongan IV, kation golongan ini tak bereaksi dengan reagen golongan I, II, III. Kation-kation ini membentuk endapan dengan ammonium karbonat dengan adanya ammonium klorida, dalam suasana netral atau sedikit asam. Kation-kation golongan ini adalah kalsium, strontium, dan barium.
Contoh identifikasi kation barium :
Ba2+ : dengan larutan aminium oksalat membentuk endapan putih BaC2O4 yang sedikit larut dalam air, mudah larut dalam asam asetat encer dan asam mineral.
5. Golongan V, kation-kation yang umum, yang tidak bereaksi dengan reagen-reagen golongan sebelumnya, merupakan golongan kation yang terakhir, yang meliputi ion-ion magnesium, natrium, kalium, amonium, litium, dan hidrogen.
B. Klasifikasi Analisis Anion
Anion merupakan ion yang muatan totalnya negatif akibat adanya kenaikan jumlah elektron. Misalnya : atom klorin (Cl) dapat memperoleh tambahan satu elektron untuk mendapat ion klorida (Cl). Natrium klorida (NaCl), yang dikenal sebagai garam dapur, disebut senyawa ionik (ionik compound) karena dibentuk dari kation dan anion. Atom dapat kehilangan atau memperoleh lebih dari satu elektron. Contoh ion-ion yang terbentuk dengan kehilangan atau memperoleh lebih dari satu elektron adalah Mg2+, Fe3+, S2-, dan N3-, Na+ dan Cl. Ion-ion ini disebut ion monoatomik karena ion-ion ini mengandung hanya satu atom. Pengujian anion dilakukan setelah uji kation. Pengujian terhadap anion relatif lebih sederhana karena gangguan-gangguan dari ion-ion lain yang ada dalam larutan minimal (dapat diabaikan). Pada umumnya anion-anion dapat digolongkan sebagai berikut :
1. Golongan sulfat: SO42-, SO32-, PO43-, Cr2O42-, Cr2O42-, AsO43-,AsO33-. Anion-anion ini mengendap dengan Ba2+ dalam suasana basa.
2. Golongan halida : Cl, Br, I, S
2-Anion golongan ini mengendap dengan Ag+ dalam larutan asam (HNO3). 3. Golongan nitrat : NO3, NO2,C2H3O2.
Semua garam dari golongan ini larut. NO3, NO2, CH3OO. Identifikasi ion nitrat :
Ambil 1 ml sampel, tambahkan 2 ml asam sulfat pekat. Miringkan tabung uji sehingga membentuk sudut 30oC, kemudian tambahkan beberapa tetes ferosulfat melalui dinding tabung perlahan-lahan. Jika terbentuk cincin coklat maka nitrat ada.
Menurut G. Svehla (1985), Proses reaksi anion dapat dibagi kedalan dua bagian yaitu:
Kelas A
a. Gas dilepaskan dengan asam klorida encer atau asam sulfat encer: Karbonat, hidrogen karbonat (bikarbonat), sulfit, tiosulfat, sulfide, nitrit, hipoklorit, sianida, dan sianat.
Kelas B
a. Reaksi pengendapan: sulfat, peroksodisulfat, fosfat, fosfit, hipofosfit, arsenat, arsenit, kromat, dikromat, silikat, heksafluorosilikat, salisilat, benzoate, dan suksinat.
IV. Alat dan Bahan : Alat-alat:
1. Tabung reaksi kecil 10 cm 6 buah 2. Tabung reaksi besar 1 buah 3. Gelas kimia 250 mL 1 buah 4. Gelas kimia 100 mL 1 buah 5. Rak tabung reaksi 1 buah
6. Spatula 1 buah
7. Pembakar spirtus 1 buah 8. Pipet tetes 15 buah 9. Lembaran Seng 1 buah 10. Penjepit kayu 1 buah
11. Kaki tiga 1 buah
12. Sentrifugasi 1 buah Bahan-bahan: 1. Analit (sampel) 2. Air suling 3. HCl 6 M 4. H2O2 3% 5. HCl 2 M 6. NH4Cl 20%
7.
NH4OH 6 M 8. (NH4)2CO3 9. Asam asetat 10. K2CrO4 11. H2SO4 pekat 12. FeSO4 jenuh13.
Na2CO3 jenuh14. Kertas lakmus merah 15. Spiritus
V. Alur Kerja
1. Analisis Kation
Endapan BaCO3
Endapan BaCrO4
sampel
- Diencerkan dengan 6 ml aquades
- Ditambah 5 tetes NH4Cl 20% dan 3 tetes NH4OH 6 M
Larutan analit
Larutan analit
- Ditambah 6 tetes (NH4)CO3 - Dipanaskan dalam penangas air - disentrifugasi
Endapan putih filtrat
- Dicuci dengan aquades - Ditambah (NH4)CO3
- Ditambah 3 tetes asam asetat 6 M - Ditambah 2 tetes K2CrO4
- Diaduk 1 menit
2. Analisis Anion
Endapan BaCO3 Larutan persiapan
VI. Data Pengamatan
Analisis kation
perlakuan Hasil pengamatan
sebelum sesudah
- Analit diencerkan dengan 6 mL aquades
Analit : Serbuk putih Aquades : tidak bewarna
Larutan tidak bewarna
- Ditambah 5 tetes NH4Cl 20% Tidak bewarna NH4Cl 20% : tidak bewarna Tidak bewarna - Ditambah 3 tetes NH4OH 6 M Tidak bewarna NH4OH 6 M : tidak Tidak bewarna
analit Na2CO3 Jenuh
- Dipanaskan dalam penangas air - disentrifugasi
- didekantasi
endapan dekantat
Larutan persiapan
Larutan bewarna hijau dan terbentuk cincin coklat
- Ditambah 5 tetes H2SO4 Pekat - Ditambah FeSO4 jenuh perlahan
bewarna - Ditambah 6 tetes (NH4)2CO3 Tidak bewarna (NH4)2CO3 : tidak bewarna Tidak bewarna - Dipanaskan dalam penangas air
Tidak bewarna Terbentuk endapan putih (BaCO3)
- disentrifugasi Endapan dan larutan bercampur
Terbentuk Endapan dan filtrat
- Endapan dicuci dengan aquades
- Ditambah (NH4)2CO3 Endapan putih BaCO3 (NH4)2CO3 : tidak bewarna
Endapan tidak melarut
- Ditambah asam asetat Asam asetat : tidak bewarna
Endapan melarut
- Ditambah K2CrO4 Larutan tidak bewarna K2CrO4 : kuning
Larutan bewarna kuning dan terbentuk endapan kuning BaCrO4
Analisis Anion
perlakuan Hasil pengamatan
sebelum sesudah
- Analit ditambah 5 tetes Na2CO3 Jenuh
Larutan tidak bewarna Na2CO3 Jenuh : tidak bewarna
Terbentuk endapan putih BaCO3
- Dipanaskan dalam penangas air
Larutan medidih
- disentrifugasi Terbentuk endapan dan
filtrat
- didekantasi Endapan dan filtrat
terpisah
persiapan ditambah H2SO4
gelembung
- ditambah FeSO4 perlahan lewat dinding tabung
Larutan bewarna hijau dan terbentuk cincin kuning
VII.Diskusi dan Pembahasan
Analisis Kation (Ba2+) :
Sampel berupa serbuk putih dilarutkan dengan ± 6 mL aquades dihasilkan larutan analit tidak berwarna. Kemudian larutan analit ditambah 5 tetes NH4Cl 20 % yang tidak berwarna sehingga larutan analit tetap tidak berwarna. Kemudian larutan analit ditambah 3 tetes NH4OH 6 M yang tidak berwarna sehingga larutan tetap tidak berwarna. Penambahan NH4Cl bertujuan untuk mencegah pengendapan Mg2+ sebagai Mg(OH)2 pada golongan IV sedangkan penambahan NH4OH untuk memberikan suasana basa, sebab dalam suasana asam akan terbentuk garam-garam bikarbonat yang kelarutannya lebih besar.
NH4+ + CO32- NH3 + HCO3
Setelah itu larutan analit ditambah (NH4)2CO3 yang tidak berwarna. Berdasarkan dasar teori, setelah ditambah 6 tetes (NH4)2CO3 akan terbentuk endapan putih (BaCO3, SrCO3, dan CaCO3) karena tujuan penambahan (NH4)2CO3 untuk mengendapkan kation-kation golongan IV yaitu Ba2+, Sr2+, dan Ca2+. Namun pada percobaan yang kami lakukan larutan analit tetap tidak berwarna dan tidak terbentuk endapan. Hal ini kemungkinan dikarenakan penambahan NH4OH terlalu banyak sehingga (NH4)2CO3 tidak dapat mengendapkan kation-kation golongan IV secara sempurna.
Langkah selanjutnya yaitu larutan analit dipanaskan pada penangas air. Pemanasan dilakukan untuk menghilangkan garam-garam ammonium. Hasil praktikum kami, endapan baru terbentuk setelah dilakukan pemanasan. Hal ini kemungkinan karena garam amonium telah hilang sehingga terbentuk endapan putih BaCO3.
Ba2+ + CO32- BaCO3 (s)
Setelah terbentuk endapan, dilakukan sentrifugasi untuk memisahkan endapan dengan filtrat. Endapan diduga merupakan BaCO3. Selanjutnya endapan dicuci
dengan aquades dan ditambah dengan (NH4)2CO3 endapan tidak larut. Kemudian ditambah 3 tetes asam asetat 6M yang tidak berwarna, sehingga endapan melarut. Penambahan asam asetat untuk menurunkan konsentrasi ion CrO42 sehingga hasil kali kelarutan dan SrCrO4 dan CaCrO4 tetap sebagai larutan.
BaCO3 (s) + 2CH3COOH (aq) Ba(CH3COO)2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l) Langkah selanjutnya yaitu ditambah K2CrO4 yang berwarna kuning sehingga larutan menjadi berwarna kuning dan terbentuk endapan kuning. Dengan terbentuknya endapan kuning (BaCrO4) menunjukkan adanya kation Ba2+.
Ba2+ + CrO42- BaCrO4 (s)
Analisis Anion (NO3):
Mula-mula membuat larutan persiapan dengan menambahkan larutan Na2CO3 jenuh kedalam larutan analit sehingga terbentuk endapan putih (BaCO3).
Ba(NO3)2 (aq) + Na2CO3 (aq) BaCO3 (s) + 2NaNO3 (aq)
Kemudian larutan dipanaskan dalam penangas air, dengan tujuan untuk mengendapkan endapan yang terbentuk. Selanjutnya larutan disentrifugasi dan didekantasi untuk memisahkan endapan dengan dekantat. Selanjutnya dekantat inilah yang digunakan sebagai larutan persiapan. Larutan persiapan ditambah 5 tetes H2SO4 pekat yang tidak berwarna menghasilkan larutan tidak berwarna dan timbul gelembung.
2NO3- (aq) + 4H2SO4 (aq) + 6Fe2+ (aq) 6Fe3+ (aq) + 2NO (g) + 4SO42- (aq) Setelah itu, ditambah FeSO4 jenuh perlahan melingkar lewat dinding tabung. Berdasarkan teori penambahan FeSO4 akan membentuk cincin coklat [Fe(NO)]2+ dan larutan berwarna hijau. Namun pada hasil praktikum kami, tidak terbentuk cincin coklat melainkan terbentuk cincin kuning. Hal ini dimungkinkan karena kurangnya penambahan H2SO4 pekat, dimana penambahan H2SO4 pekat dapat menghilangkan kandungan nitrit (NO2) dalam larutan. Bila dalam larutan terdapat NO2, maka kandungan nitrat (NO3 ) tidak dapat terdeteksi, karena NO2 akan positif dengan uji cincin.
Fe2+ (aq) + 2NO (g) [Fe(NO)]2+
VIII. Kesimpulan
1. Kation dari analit adalah Ba2+
2. Anion dari analit diprediksi adalah NO3- Jadi sampel yang kami peroleh adalah Ba(NO3)2 IX. Tugas dan Jawaban Pertanyaan
1) Tuliskan reaksi umum untuk masing-masing Golongan! a) Golongan I : M+ + Cl- MCl M+ + 2Cl- MCl2 Dimana: M+ = Ag+ dan Hg 2+ M2+ = Pb+, b) Golongan II: M2+ + S2- MS 3M3+ + 2S2- M2S3 M4+ + 2S2- MS2 Dimana: M2+ = Cu2+, Cd2+, Pb2+ M3+ = Bi3+, As3+, Sb3+ ; M4+ = Sn4+ c) Golongan IIIA: M2+ + S2- MS Dimana: M2+ = Zn2+, Co2+, Ni2+ d) Golongan IIIB: M3+ + 3OH- M(OH)3 Dimana: M3+ = Fe3+, Al3+, Cr3+ e) Golongan IV: M2+ + CO32- MCO3 Dimana: M2+ = Ba2+, Sr2+, Ca2+ f) M2+ + 2OH- M(OH)2 Dimana M2+ = Mn2+
2) Mengapa oksidator yang digunakan dalam analisis kation secara sistem H2S adalah H2O2 atau air brom, dan bukan HNO3?
Karena dalam mengoksidasi suatu senyawa, HNO3 akan membentuk gas Amonia yang akan memberikan hasil kelarutan yang kecil pada senyawa-senyawa
yang terbentuk senhingga endapan yang terbentuk antara golongan 1 dengan golongan lainnya tidak dapat dibedakan
3) Bagaimana cara mengetahui bahwa H2S, H2O2, atau Br2 sudah tidak terdapat di dalam larutan?
a. H2S tidak terdapat lagi dalam larutan apabila dalam larutan yang dipanaskaan sudah tidak mengeluarkan lagi bau hydrogen sulfide yang berbau telur busuk atau dengan menggunakan kertas saring yang dicelupkan dalam Timbal asetat dan diletakkan diatas mulut tabung larutan yang dipanaskan.
b. H2O2 sudah tidak terdapat di dalam larutan dapat diketahui dengan cara kertas saring dicelupkan pada HCl, kemudian dihadapkan pada lubang selang yang disalurkan ke H2O2. Jika pada kertas saring tidak ada noda hitam, maka H2O2 tidak ada.
c. Br2 sudah tidak terdapat di dalam larutan dapat diketahui melalui cara larutan diuapkan. Asap yang keluar diletakkan pada kertas yang dibasahi dengan kanji. Jika kertas kanji basah menjadi merah jingga, maka Br2 masih ada, tapi jika berwarna jingga maka Br2 sudah tidak ada.
4) Mengapa menentukan adanya kation NH4+ harus digunakan analitnya langsung? Karena dalam pengujian sebelumnya analit sudah ditambahkan NH4+ (berfungsi sebagai reagen) berulang kali sehingga apabila filtrat hasil pengujian golongan sebelumnya digunakan maka jelas akan terdapat terdapat NH4+ didalamnya, sehingga diperlukan analitnya langsung untuk menguji NH4+.
5) Bagaimana reaksinya secara umum pada pembuatan larutan persiapan untuk menentukan adanya anion?
6) Pengendapan garam sulfida pada analisis kation golongan II dan golongan IIIB dilakukan pada suasana larutan yang berbeda. Jelaskan?
a. Pada golongan II, H2S dialirkan kedalam larutan yang asam karena filtrat yang digunakan untuk mendapatkan endapan garam sulfida tersebut berasal dari filtrat golongan I yang masih mengandung HCl encer.
b. Pada Golongan IIIB larutan bersifat basa, karena filtrate yang digunakan untuk mengendapkan garam sulfidanya berasal dari filtrate golongan IIIA yang masih mengandung NH3 dan NH4Cl.
7) Mengapa pada pengendapan golongan IV harus dilakukan dalam suasana basa?
Pengendapan golongan IV harus dalam suasana basa, sebab dalam suasana asam akan terbentuk garam-garam bikarbonat dimana kelarutannya lebih besar.
X. Daftar Pustaka
Tim penyusun: 2013. Panduan Praktikum Dasar-dasar Kimia Analitik..Surabaya: Unesa University Press
Achmad, Hiskia.2012.Kimia Analitik Kualitatif.Bandung : PT. Citra Aditya Bakti Setiono, L dan Hadyana, P.A. 1985. Vogel: Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif
Makro dan Sentrimikro. Jakarta: PT. Kalman Media Pusaka Tim Penyusun. 2004. Analisis Anion Kation. Jakarta: Depdiknas
Witri. 2013. ANALISIS ANION KATION (Bagian 2). http://wytr33.wordpress.com /2013/01/03/analisis-anion-kation-bagian-2/. (diakses pada 1 Desember 2013; 17.27 WIB)
LAMPIRAN
Setelah ditambah K2CrO4 larutan menjadi berwarna kuning dan terbentuk endapan kuning (menunjukkan adanya kation Ba2+)
Uji anion nitrat (diduga anion yang terkandung NO3) dengan perubahan larutan menjadi hijau namun tidak terbentuk cincin
