LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA
KEASAMAN ION LOGAM TERHIDRAT
Dosen Pengampu : Dr.Hari Sutrisno, M.Si
Disusun oleh :
Amiratul Ratna Putri
16708251019
PRODI PENDIDIKAN SAINS
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2017
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. Dasar Teori
Asam (acid) dapat digambarkan sebagai zat yang menghasilkan ion Hidrogen (H+)
ketika dilarutkan di dalam air. Sedangkan basa dapat digambarkan sebagai zat yang menghasilkan ion hidrooksida (OH-) ketika dilarutkan dalam air (Chang, 2005). Konsep
yang cukup memuaskan tentang asam dan basa, dan yang tetap diterima hingga sekarang, dikemukakan oleh Arrhenius pada tahun 1884. Menurut Arrhenius, asam adalah zat yang dalam air melepaskan ion H+ sedangkan basa melepaskan ion OH- . Jadi, pembawa sifat asam adalah ion H+ sedangkan pembawa sifat basa adalah OH- . Asam Arrhenius dirumuskan sebagai HxZ yang dalam air mengalami ionisasi sebagai berikut :
Contoh : Asam klorida (HCl) dan asam sulfat (H2SO4) dalam air akan terionisasi
sebagai berikut:
Jumlah ion H+ yang dapat dihasilkan oleh 1 molekul asam disebut valensi asam. Sedangkan ion negatif yang terbentuk dari asam setelah melepas ion H+ disebut ion sisa asam. Nama asam sama dengan nama ion sisa asam dengan didahului kata asam.
Basa Arrhenius adalah hidroksida logam, M(OH)x, yang dalam air terurai sebagai berikut:
KOH (basa) K+ + OH
-NaOH (basa) Na+ + OH
-Jumlah ion OH- yang dapat dilepaskan oleh satu molekul basa disebut valensi basa.
Asam kuat dan basa kuat terionisasi seluruhnya dalam air, sedangkan asam lemah dan basa lemah terionisasi sebagian dalam air (Andian, 2008).
pH suatu larutan didefinisikan sebagai logaritma negatif dari konsentrasi ion hidrogen (dalam mol per liter) :
pH = - log [H3O+] atau pH = -log [H+]
pH suatu larutan akan meningkat seiring menurunya konsentrasi [H+] sehingga pH disebut
juga derajat atau ukuran keasaman suatu zat (Chang, 2005).
Asam kuat terionisasi seluruhnya, sehingga reaksi ionisasinya adalah reaksi yang berkesudahan.
Contoh : HCl (aq) → H+ (aq) + Cl- (aq)
Sebaliknya, asam lemah terionisasi sebagian sehingga membentuk reaksi kesetimbangan. Contoh : CH3COOH (aq) ⇔ CH3COO- (aq) + H+ (aq) Secara umum,
ionisasi asam lemah valensi satu dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:
Pada reaksi ionisasi asam lemah valensi satu, [H+ ] = [A- ]. Apabila konsetrasi awal
[HA] adalah sebesar M, maka :
dengan: Ka= tetapan ionisasi asam M = konsentrasi asam ( satuannya M atau mol/liter ) Makin kuat asam, maka semakin banyak ion yang terbentuk, sehingga harga Ka semakin besar. Oleh karena itu, harga Ka merupakan ukuran kekuatan asam.
Tabel 1. Nilai Ka Beberapa Ion Logam
Garam yang mengandung kation logam yang berukuran kecil dan bermuatan tinggi (misalnya Al3+ , Cr3+ , Fe3+ , Bi3+, dan Be3+ ) dan basa konjugat dari asam kuat juga
menghasilkan larutan asam. Beberapa kation logam memiliki sifat asam jika dilarutkan dalam air. Misalnya ketika aluminium klorida (AlCl3) larut dalam air, ion Al3+ mengambil
bentuk terhidrasi Al(H2O)3+6. Ion bermuatan positif Al3+ menarik rapatan elektron ke arah
dirinya sehingga menyebabkan ikatan O-H semakin polar. Akibatnya atom H memiliki kecenderungan lebih besar untuk terionisasi dibandingkan atom hidrogen yang ada dalam molekul air yang tidak terlibat dalam hidrasi. Proses ionisasi hasilnya dapat ditulis sebagai berikut :
Tingkat hidrolisis paling tinggi terjadi pada ion yang terkecil dan muatannya paling tinggi sebab ion bermuatan tinggi yang “kompak” lebih efektif dalam mempolarkan ikatan O-H dan memudahkan ionisasi. Keasaman dapat dikorelasikan dengan kekuatan polarisasi dari kation. Inilah sebabnya mengapa ion relatif besar yang bermuatan rendah seperti Na+ dan K+ tidak banyak mengalami hidrolisis (Chang 2005 : 118).
Logam hidroksida yang terlarut biasanya diukur keasaman kationnya. Kation asam yang lebih kuat kurang melarutkan hidroksida. Biasanya, ion logam transisi 3+ cukup asam untuk membentuk hidroksida yang mengendap dalam larutan yang agak asam yang dibentuk ketika garamnya terlarut dalam air. Sedikit endapan terbentuk ketika larutan tidak asam ditambahkan ke dalamnya. Ion yang terdapat dalam blok d dan yang memiliki tingkat 2+ seperti Bo2+ dan juga Mg2+ mengendap sebagai hidroksida dalam larutan netral
atau sedikit basa. Alkali dan dan alkali tanah yang tersisa ( Kecuali Mg2+) memiliki sifat
asam yang lemah dan bahkan tidak berada pada skala asam ketika diukur pH-nya.
Lewis pada tahun 1923 menyatakan bahwa asam adalah aseptor pasangan elektron, dan basa adalah donor pasangan elektron, misalnya Ag+ (asam) dan :NH
3 (basa).
Ion logam pada umumnya (M+, M2+, M3+, dst) merupakan aseptor pasangan elektron, dan
dapat diasumsikan bahwa sebagian besar ion logam bersifat asam. Ion logam yang dijumpai dalam eksperimen, sebagian dalam bentuk ion logam terhidrat. Keasaman kation dalam air dipahami sebagai hasil polarisasi ikatan O-H dari molekul air yang terikat. Polarisasi bertambah maka kation bersifat semakin asam.
Pada umumnya, ion logam yang memiliki muatan yang besar dan jari-jari yang kecil merupakan asam yang lebih kuat. Logam alkali tidak memperlihatkan sifat asam, alkali tanah yang memiliki bilangan oksidasi 2+ bersifat agak asam, unsur yang memiliki bilangan oksidasi 3+ memiliki sifat lebih asam, unsur yang memiliki bilangan oksidasi 4+ atau lebih memiliki sifat asam kuat dalam larutan karena keberadaanya sebagai ion yang teroksidasi. Berikut ini merupakan beberapa contoh ion yang terdisosiasi dalam larutannya:
Tabel 2. Jari jari atom
Z Ion Jari-jari atom
Jari-jari ion Bilangan Koordinasi 2 4 6 8 13 Al3+ 118 - 53 68 -27 Co2+ 116 - 72 89 -29 Cu2+ 117 - 71 87
-KH 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+
Memprepasi ion logam
Menimbang 0,25 gram Al(NO3)3.9H2OMenimbang 0,25 gram Co(NO3)2.6H2OMenimbang 0,25 gram Cu(NO3)2.3H2O
Memasukan Al(NO3)3.9H2O ke dalam labu ukur-1 yang berukuran 100 mLMemasukan Co(NO3)2.6H2O ke dalam labu ukur-2 yang berukuran 100 mLMemasukan Cu(NO3)2.3H2O ke dalam labu ukur-3 yang berukuran 100 mL
Menambahkan akuades ke dalam masing-masing labu ukur hingga tanda batas dan menggoyang-goyangkannya hingga larut sempurna
Menuangkan 50 ml masing masing larutan ke dalam masing-masing gelas beker
Mengukur pH masing-masing larutan dengan pH-meter H +¿2 ¿ H2O¿6¿x+¿ M¿ ¿ ¿ Ka=¿
pKa = -log Ka dan pH = -log [H+],
maka pKa = 2 pH + log Cgaram
C. Alat dan Bahan
Alat :
1. pH-meter 1 buah
2. Labu takar 100 mL 3 buah
3. Gelas beker 50 mL 3 buah
4. Batang pengaduk 1 buah
5. Neraca analitik 1 buah
6. Kertas 1 buah
Bahan :
1. Aluminium (III) Nitrat nanohidrat atau Al(NO3)3.9H2O
2. Kobal (II) Nitrat heksahidrat atau Co(NO3)2.6H2O
3. Tembaga (II) Nitrat trihidrat atau Cu(NO3)2.3H2O
4. Aquades
5. larutan standar untuk mengkalibrasi pH meter
D. Cara Kerja
E. Data Hasil Percobaan
No. Percobaan Massa
(gram) Mr pH
Konsentras
i (M) Warna Larutan
1. Al(NO3)3.9H2O 0,25 375 4,4 0.0067 Bening
2. Co(NO3)2.6H2O 0,25 291 6,6 0.0086 Merah muda
3. Cu(NO3)2.3H2O 0,25 241. 5 5,5 0.0104 Biru muda E. Analisis Data a. Perhitungan Al(NO3)3.9H2O Mr Al(NO3)3.9H2O = 375 M = massaMr x 1000V M = 0,25375 x 1000100 M = 0,0067 M pH = -log [H+] 4,4 = -log [H+], [H+] = 3,98 x 10-5
pKa = 2 pH + log Cgaram
pKa = 2 . (4,4) + log 0,0067 pKa = 8,8 – 2,17 pKa = 6,63 pKa = - log Ka 6,63 = - log Ka Ka = 2,344 x 10-7 b. Perhitungan Co(NO3)2.6H2O
Mr Co(NO3)2.6H2O = 291 M = massaMr x 1000V M = 0.25291 x 1000100 M = 0,0086 M pH = -log [H+] 6,6 = - log [H+] [H+] = 2,51 x 10-7
pKa = 2 pH + log Cgaram
pKa = 2 . (6,6) + log 0,0086 pKa = 13,2 – 2,06 pKa = 11,14 pKa = - log Ka 11,14 = - log Ka Ka = 7,35 x 10-12 c. Perhitungan Cu(NO3)2.3H2O Mr Cu(NO3)2.3H2O = 291 M = massaMr x 1000V M = 241.5 x 0,25 1000100 M = 0,0104 M pH = -log [H+] 5,5 = -log [H+], [H+] = 3,162 x 10-6
pKa = 2 pH + log Cgaram
pKa = 2 . (5,5) + log 0,0104 pKa = 11 – 1,98 pKa = 9,02 pKa = - log Ka 9,02 = - log Ka 8
Ka = 9,549 x 10-10
E. Pembahasan
Percobaan yang dilakukan pada tanggal 21 April 2017 adalah menguji keasaman ion logam terhidrat. Praktikum ini bertujuan untuk menunjukkan bahwa ion metalik terhidrat memiliki perilaku seperti suatu mono asam dengan konstanta keasaman yang tergantung pada suasana lingkungan dan derajat oksidasi kation logam berdasarkan metode pH-metri.
Alat alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah 1 buah pH-meter, 3 buah labu ukur 100 mL, 3 buah gelas beker 50 mL, pipet tetes, pengaduk, kertas dan gelas ukur. Adapaun bahan yang digunakan adalah Aluminium (III) Nitrat nanohidrat atau Al(NO3)3.9H2O, Kobal (II) Nitrat heksahidrat atau Co(NO3)2.6H2O, Tembaga (II) Nitrat
trihidrat atau Cu(NO3)2.3H2O, Aquades dan larutan standar untuk mengkalibrasi pH
meter.
Langkah pertama yang dilakukan pada percobaan ini adalah menimbang padatan Al(NO3)3.9H2O, Co(NO3)2.6H2O, dan Cu(NO3)2.3H2O masing-masing sebanyak
0,25gram menggunakan neraca analitik yang dikalibrasi dahulu dengan menggunakan kertas sebagai alasnya. Kemudian membuat larutan dengan cara melarutkan 0,25 gram Al(NO3)3.9H2O yang sudah ditimbang tadi ke dalam labu ukur 1 berukuran 100 mL
menggunakan akuades, melarutkan 0,25 gram Co(NO3)2.6H2O ke dalam labu ukur 2
berukuran 100 ml dengan menggunakan akuades dan melarutkan 0,25 gram Cu(NO3)2.3H2O ke dalam labu ukur 3 berukuran 100 ml dengan menggunakan akuades.
Kemudian larutan tersebut di goyang-goyangkan searah gravitasi bumi agar terlarut semua. Maka terbentuk larutan Al(NO3)3.9H2O berwarna bening, larutan
Co(NO3)2.6H2O merah muda, dan larutan Co(NO3)2.6H2O biru muda. Langkah
selanjutnya adalah menuangkan masing-masing 50 ml larutan ke dalam masing-masing gelas beker. Dan kemudian praktikan mengukur pH masing masing larutan dengan pH-meter yang sebelumnya telah dikalibrasi menggunakan larutan standar.
Pada praktikum ini, diperoleh bahwa :
1. pH pada larutan Al(NO3)3.9H2O dengan konsetrasi 0,0067 M adalah 4,4 dengan
konsentrasi [H+] = 3,98 x 10-5. Dari nilai pH yang diperoleh maka kita bisa
Al(NO3)3.9H2O adalah 6,63 maka diperoleh nilai Ka dari Al(NO3)3.9H2O adalah
2,344 x 10-7 .
2. Pada larutan Co(NO3)2.6H2O dengan konstrasi 0,0086 M diperoleh pH larutan
sebesar 6,6 dengan konsentrasi [H+] = 2,51 x 10-7. Sehingga dapat diperoleh bahwa
nilai pKa dari Co(NO3)2.6H2O adalah 11,14 sehingga diperoleh nilai Ka dari
Co(NO3)2.6H2O adalah 3.98 x 10-12
3. pH dari larutan Cu(NO3)2.3H2O dengan konsetrasi 0,0104 M berdasarkan pengujian
kami adalah 5,5 dengan konsentrasi [H+] = 3,162 x 10-6 . Sehingga nilai pKa dari
Cu(NO3)2.3H2O adalah 9,02 sehingga didapatkan nilai Ka dari Cu(NO3)2.3H2O
adalah 9,549 x 10-10
Konsentrasi [H+] dari Al(NO3)3.9H2O > Cu(NO3)2.3H2O > Co(NO3)2.6H2O . pH
suatu larutan akan meningkat seiring menurunya konsentrasi [H+] sehingga pH disebut
juga derajat atau ukuran keasaman suatu zat (Chang, 2005). Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh bahwa nilai pH dari Al(NO3)3.9H2O (4,4) < Cu(NO3)2.3H2O (5,5)
< Co(NO3)2.6H2O (6,6).
Berdasarkan hasil pengukuran pH dan perhitungan diperoleh bahwa Konstanta Ionisasi asam (Ka) Al(NO3)3.9H2O = 2,344 x 10-7 ; Ka Co(NO3)2.6H2O = 3.98 x 10-12;
dan Ka Cu(NO3)2.3H2O = 9,549 x 10-10. Dari data tersebut, maka dapat kita lihat bahwa
Ka terbesar adalah Ka Al(NO3)3.9H2O , kemudian Ka yang lebih kecil adalah Ka
Cu(NO3)2.3H2O dan pa terkecil pada praktikum ini adalah Co(NO3)2.6H2O atau dengan
kata lain Ka Al(NO3)3.9H2O> Ka Cu(NO3)2.3H2O > Ka Co(NO3)2.6H2O. Semakin besar
Ka, maka semakin kuat kekuatan asamnya – artinya semakin tinggi konsentrasi [H+] pada kesetimbangan karena ionisasinya maka semakin rendah pH nya (Chang, 2005).
Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh bahwa nilai pKa Al(NO3)3.9H2O = 6,63
; pKa Co(NO3)2.6H2O = 11,14; dan pKa Cu(NO3)2.3H2O = 9,02 . Dari data tersebut,
maka dapat kita lihat bahwa pKa terbesar adalah pKa Co(NO3)2.6H2O, kemudian pKa
yang lebih kecil adalah pKa Cu(NO3)2.3H2O dan pKa terkecil pada praktikum ini adalah
Al(NO3)3.9H2O atau dengan kata lain pKa Al(NO3)3.9H2O< pKa Cu(NO3)2.3H2O < Ka
Co(NO3)2.6H2O.
Berdasarkan data hasil perhitungan, terlihat adanya hubungan antara pKa dengan kekuatan asam, yaitu semakin kecil nilai pKa maka kekuatan asam larutan garam akan
semakin besar (ditunjukan oleh nilai [H+] yang semakin besar dan pH yang semakin
kecil). Kecenderungan keasaman ditinjau dari jari-jari ion, jari-jari ion Al3+ , Cu2+ dan
Co2+ berturut-turutadalah 68, 87 dan 89 untuk bilangan oksidasi 6 maka urutan kenaikan
jari jari ionnya adalah Al3+ < Cu2+ < Co2+. Sehingga dapat kita simpulkan bahwa seiring
jari jari ionnya yang semakin besar maka ada pHnya akan semakin besar dan keasamannya semakin melemah. Hal ini menunjukan adanya hubungan antara jari-jari ion dengan kekuatan asam. Karena jari – jari ion Al3+ < Cu2+ < Co2+ maka kekuatan
asamnya berbanding terbalik yaitu Al3+ memiliki kekuatan asam lebih kuat dibanding
Cu2+ kemudian Co2+ .
Kekuatan keasaman kation dipengaruhi oleh perbandingan antara rasio tinggi muatan/ukuran tersebut, yaitu semakin tinggi rasio muatan/ukuran maka polarisasi ikatan O-H bertambah, sehingga kekuatan keasaman kation semakin besar. Kation dengan ukuran semakin kecil dan muatan positif semakin besar mempunyai daya mempolarisasi semakin kuat dan kekuatan asam semakin besar. Ion yang memiliki muatan positif besar dan jari-jari ion kecil akan memiliki keasaman yang kuat. Logam terhidrat yang dilarutkan dalam H2O diukur keasaman kationnya. Keasaman kation logam dalam
larutan H2Osebagai akibat dari polarisasi ikatan O-Hdari molekul H2O yang terikat.
Semakin tinggi muatan kation maka kecenderungannya akan semakin polar. Dengan bertambahnya polarisasi ikatan maka kation akan bersifat semakin asam. Berarti kation Al3+ memiliki kemampuan polarisasi yang lebih besar dibandingkan Cu2+ dan Co2+.
F. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan diperoleh hasil bahwa
1. Semakin kecil nilai pKa maka kekuatan asam larutan garam akan semakin besar. semakin besar harga pKa garam, maka tingkat keasaman larutan garam tersebut makin berkurang.
2. Pada metalik terhidrat, semakin kecil ukuran jari jari dan semakin besar muatan kationnya maka kekuatan asam akan semakin besar sehingga harga pKa akan semakin kecil. Hal ini karena daya mempolarisasi ikatan O-H akan semakin besar atau kuat. Kekuatan keasaman kation dipengaruhi oleh perbandingan antara rasio tinggi muatan/ukuran. Semakin tinggi rasio muatan/ukuran maka kekuatan keasaman kation semakin besar.
G. Jawaban Pertanyaan
1. Bagaimanakah hubungan pKa dengan kekuatan asam, jelaskan?
Jawab:
Semakin besar nilai pKa garam maka nilai pHnya akan semakin besar. Semakin besar pH maka tingkat keasaman garam akan semakin berkurang. Sehingga semakin besar nilai pKa garam maka tingkat keasaman garam akan semakin berkurang karena polarisasi ikatan O-H akan semakin berkurang.
2. Bagaimanakah hubungan kukuatan asam logam terhidrat terhadap jari-jari ion logam, jelaskan?
Jawab:
Pada metalik terhidrat, semakin kecil ukuran jari jari dan semakin besar muatan kationnya maka kekuatan asam akan semakin besar. Semakin kuat asamnya maka harga pKa akan semakin kecil. Hal ini karena daya mempolarisasi ikatan O-H akan semakin besar atau kuat. Kekuatan keasaman kation dipengaruhi oleh perbandingan antara rasio tinggi muatan/ukuran. Semakin tinggi rasio muatan/ukuran maka kekuatan keasaman kation semakin besar.
H. Daftar Pustaka
Andian, Ari. 2008. Larutan Asam dan Basa. Yogyakarta : UNY.
Chang, Raymond (2005). Kimia Dasar Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta: Erlangga.
Chang, Raymond (2005). Kimia Dasar Edisi Ketiga “Konsep Konsep Inti” Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Hari Sutrisno., Senam. (2016). Praktikum Kimia.Yogyakarta : Program Pascasarja UNY. K.H Sugiyarto.(2009). Dasar-dasar kimia anorganik transisi. Yogayakarta : FMIPA
UNY.
LAMPIRAN FOTO
KEASAMAN ION LOGAM TERHIDRAT
