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
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
lebih sering digunakan
berat ekuivalen tinggi (204,2 gram/ek) kemurnian tinggi
stabilitas termal tinggi
reaksi dengan NaOH / KOH cepat 2-Furanic acid
lebih kuat dari asam kalium ftalat
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
COOH
COO- K+
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
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
CO32- + 2H+ → H2CO3
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:
PERHITUNGAN VOLUMETRI
Molaritas
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
Karena 1 mol SO3 menghasilkan 1 mol H2SO4 dalam air maka ada 5,3 mol/L H2SO4 dalam
larutan itu
Normalitas
Berat Ekuivalen untuk reaksi:
1. Asam-basa: berat (dalam gram) suatu zat yang diperlukan untuk bereaksi dengan 1 mol (1,008 gram) H+ 22,12 ml HCl x (6,36 mg Na2CO3 / ml HCl) 500 mg sampel x 100% = 28,13% M = mol A Liter larutan = mmol A mL larutan M =(424g) / (80,06 g/mol) 1 liter = 5,3 mol/L N = ek A Liter larutan = mek A mL larutan
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+ + SO42-
1 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)
= 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 0,1 mol Na2CO3
L
mol Na2CO3 = 5 L x = 0,5 mol Na2CO3
g Na2CO3 = 0,5 mol Na2CO3 x 105,99 g Na2CO3 1 mol Na2CO3
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:
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
dalam larutan ini 73% HA terdisosiasi menjadi H+ dan A- HA 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
[H+] = [A-] 0,1 mmol Na+ L g Na2CO3 = 500 mL x x 1 mmol Na2CO3 x = 0,265 g 2 mmol Na+ 0,10599 g Na2CO3 1 mmol Na2CO3 1 mol C2H5OH 46,07 g C2H5OH mol C2H5OH = 2,3 g C2H5OH x = 0,04992 mol C2H5OH 0,04992 mol C2H5OH M C2H5OH = = 0,0143 mol C2H5OH / L 3,5 L 1 g HA 1 mol HA mol HA = 285 mg HA x x 1000 mg HA 163,4 g HA = 1,744 x 10-3 mol HA 1,744 x 10-3 mol HA 1000 mL
konsentrasi molar analitik = x = 0,174 mol HA /L 10 mL 1L
73 mol A- mol HA
[A-] = x 0,174 = 0,127 mol A- / L 100 mol HA L
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
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 K
3Fe(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
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 0,108 mol BaCl2.2H2O 1 L 2 L x = 0,216 mol BaCl2.2H2O 244,3 g BaCl2.2H2O mol BaCl2.2H2O
0,216 mol BaCl2.2H2O x = 52,8 g BaCl2.2H2O
63,3 g K3Fe(CN)6 106 g larutan
[K+] = 1 mol K3Fe(CN)6
329,2 g K3Fe(CN)6 106 g larutan
L larutan 1 mol K3Fe(CN)6 3 mol K+ x x x = 5,77 x 10-4 mol K+ L g HNO3 L reagen 103 mL reagen L reagen 1,42 g reagen mL reagen 100 g reagen 70 g HNO3 x x = = 994 g HNO3 L reagen C HNO3 = 994 g HNO3 L reagen 1 mol HNO3 63,0 g HNO3 L reagen 15,8 mol HNO3 x =
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)
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
= 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.
Reaksi yang berlangsung: 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O
jawab: dari reaksi di atas 2 mmol KMnO4 ∝ 5 mmol Na2C2O4
C HCl = 1,18 x 103g reagen L reagen 37 g HCl 100 g reagen 36,5 g HCl 1mol HCl x x = 12 M mol HCl = 100 mL 1 L 1000 mL L 6 mol HCl x x = 0,6 mol
Banyaknya volume larutan pekat
Vol HCl pekat = 0,6 mol HCl 1 L reagen 12 mol HCl
x = 0,05 L atau 50 mL Encerkan 50 mL HCl pekat sampai 100 mL
Banyaknya mol HCl yang dibutuhkan
mmol Ba(OH)2 = 29,71 mL Ba(OH)2 x 0,01963
mmol Ba(OH)2 mL Ba(OH)2
mmol HCl = (29,71x 0,01963) mmol Ba(OH)2 x 2 mmol HCl 1 mmol Ba(OH)2 (29,71x 0,01963 x 2) mmol HCl 50 mL HCl CHCl = mmol KMnO4 = 0,2121 g Na2C2O4 x x 1 mmol Na2C2O4 134 mg Na2C2O4 2 mmol KMnO4 5 mmol Na2C2O4
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+
1 mmol MnO4 -
∝ 5 mmol Fe2+ 1 mmol Fe3O4 ∝ 3 mmol Fe2+
5 mmol Fe3O4 ∝ 3 mmol MnO4-
SOAL 12: suatu sampel bahan organik yang mengandung merkuri seberat 3,776 g diuraikan dengan HNO3. Setelah pengenceran, Hg
2+
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
0,2121 134 x 2 5 mmol KMnO4 43,31 mL KMnO4 = 0,01462 M
C
KMnO4 = 0,02242 mmol KMnO4 1 mL KMnO4 berat Fe2+ = 47,22mL KMnO 4 x x x 5 mmol Fe2+ 1 mmol KMnO4 55,847 mg Fe2+ 1 mmol Fe2+ % Fe2+ = berat Fe x 100% = 36,77% 2+ berat sampel 0,02242 mmol KMnO4 1 mL KMnO4berat Fe3O4 = 47,22mL KMnO4 x x 5 mmol Fe3O x4
3 mmol KMnO4 231,54 mg Fe3O4 1 mmol Fe3O4 % Fe3O4= berat Fe x 100% = 50,81%3O4 berat sampel 0,1144 mmol NH4SCN 1 mL NH4SCN berat Hg2+ = 47,22mL NH 4SCN x x x 1 mmol Hg2+ 2 mmol NH4SCN 200,59 mg Hg2+ 1 mmol Hg2+
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 2NH4++ SO4
H2SO4 bereaksi dengan NaOH dimana H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O
1 mol H2SO4 ∝ 2 mol NH3 1 mol H2SO4 ∝ 2 mol NaOH
=2,5175 mmol H2SO4
=0,6756 mmol H2SO4
Maka mmol H2SO4 yang bereaksi dengan NH3 = 2,5175 - 0,6756 = 1,8419 mmol H2SO4
= 3,6838 mmol N
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 % Hg2+ = berat Hg x 100% = 6,47% 2+ berat sampel mmol H2SO4 total mmol H2SO4 = 50 mL H2SO4 x 0,05035 mL H2SO4 mmol NaOH mmol H2SO4 pada titrasi balik= 11,13 mL NaOH x 0,1214 x
mL NaOH
1 mmol H2SO4 2 mmol NaOH
1 mol H2SO4 ∝ 2 mol NH
3 ∝ 2 mol N
mmol N = 1,8419 mmol H2SO4 x 2 mmol N 1 mmol H2SO4 mg N mmol N Berat N = 3,6838 mmol N x 14,007 %N = Berat N x 100% = 10,85% Berat sampel
mmol (NH4)2C2O4 = 1,8419 mmol H2SO4 x 1 mmol (NH4)2C2O4 1 mmol H2SO4
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 8,25 mL 0,01101 M Na2S2O3 I2 (g) + 2S2O32- (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 Na2S2O3
5 mol CO∝ 2 mol Na2S2O3
= 0,09083 mmol Na2S2O3
mmol Na2S2O3 yang digunakan dalam titrasi balik
= 0,04091 mmol Na2S2O3
Maka mmol Na2S2O3 yang bereaksi dengan I2 = 0,09083 - 0,04091 mmol
= 0,1248 mmol CO
Berat (NH4)2C2O4 = 1,8419 mmol (NH4)2C2O4 x 124,1 mg (NH4)2C2O4 1 mmol (NH4)2C2O4
%(NH4)2C2O4 = Berat (NH4) x 100% = 48,07%2C2O4
Berat sampel
mmol total Na2S2O3 = 8,25 mL Na2S2O3 x 0,01101 mmol Na2S2O3 mL Na2S2O3
= 2,16 mL I2 x 0,00947 mmol I x 2 mL I2
2 mmol Na2S2O3 1 mmol I2
mmol CO= (0,09083 - 0,04091) mmol Na2S2O3 x 5 mmol CO 2 mmol Na2S2O3 berat CO= 0,1248 mmol CO x 28,01 mg CO = 3,4956 mg mmol CO 3,4956 mg CO 20,3 L = 0,172 mg CO L
