Analisis Kimia
Analisis kimia
• Analisis kualitatif mengidentifikasi
komponen baik unsur maupun gugus dalam suatu zat
Analisis kuantitatif menghitung /
menentukan perbandingan banyaknya
masing-masing komponen yang terkandung dalam suatu zat yang dianalisis.
Metode Analisis
• Konvensional Gravimetri Volumetri
• Instrumental menggunakan instrumen / peralatan
Cara Elektrokimia
Cara Spektrofotometri Cara Kromatografik
Gravimetri
• Analisis gravimetri analisis kuantitatif
dengan menimbang, yaitu proses pemisahan dan penimbangan suatu komponen (unsur atau radikal) dalam suatu zat yang
banyaknya tertentu dalam keadaan semurni mungkin.
• Banyaknya komponen yang dianalisis
dihitung dari hubungan massa atom, massa molekul dan berat senyawa yang ditimbang
Persyaratan pd analisa gravimetri
1. Zat yg ditentukan hrs dpt diendapkan secara terhitung (99%)
2. Endapan yg terbentuk hrs cukup murnidan dapat diperoleh dlm bentuk yg cocok untuk pengolahan selanjutnya.
Metode Gravimetri
Analisis gravimetri dapat dilakukan dengan metode :
• Pengendapan • Penguapan • Elektrolisis
Pengendapan
• Komponen dari suatu zat yang dianalisis diendapkan dari larutan dengan suatu pereaksi menjadi suatu endapan.
• Contoh pereaksi anorganik yang dapat digunakan :
HCl encer untuk mengendapkan ion Ag+,
Hg2+, dan ion Pb2+
Buffer ammonia untuk mengendapkan ion Al3+, Cr3+, dan Fe3+.
Penguapan
• Digunakan untuk menetapkan komponen
suatu senyawa yang relatif mudah menguap. • Penguapan dapat dilakukan dengan :
Pemanasan dalam udara atau gas tertentu Penambahan pereaksi tertentu sehingga
Penguapan
• Metode penguapan ini dapat digunakan
untuk menentukan kadar air(hidrat) dalam suatu senyawa atau kadar air dalam suatu sampel basah.
• Perhitungan menimbang berat sampel sebelum dan sesudah penguapan
• Contoh : pada penentuan NH3 dalam garam amonium, penentuan kadar N dalam protein
Elektrolisis
• Dengan metode ini unsur suatu senyawa ionik akan ditentukan dengan diendapkan atau dibebaskan secara elektrolisis pada elektroda yang sesuai
• Hukum dasar elektrolisis : • Hukum Faraday
Elektrolisis
• Metode elektrolisis dilakukan dengan cara mereduksi ion-ion logam terlarut menjadi endapan logam.
• Ion-ion logam berada dalam bentuk kation apabila dialiri dengan arus listrik dengan
besar tertentu dalam waktu tertentu maka akan terjadi reaksi reduksi menjadi logam dengan bilangan oksidasi 0.
Elektrolisis
• Endapan yang terbentuk selanjutnya dapat ditentukan berdasarkan beratnya
• misalnya mengendapkan tembaga terlarut dalam suatu sampel cair dengan cara
mereduksi.
• Cara elektrolisis ini dapat diberlakukan pada sampel yang diduga mengandung kadar
logam terlarut cukup besar seperti air limbah.
Keuntungan metode gravimetri • sederhana
• Akurat (accurate)
• Kesalahan 0,1 – 0,3%
• Analisis makro, diperlukan endapan 10 mg atau lebih
Kerugian metode gravimetri
• Memakan waktu lama (time consuming), sekitar ½ hari
Langkah-langkah metode gravimetri
• Pengeringan dan penimbangan sampel • Pelarutan sampel
• Pengendapan dg cara penambahan pereaksi
(berlebih) yang sesuai
• Pemisahan/penyaringan endapan • Pencucian endapan
• Pengeringan atau pemijaran endapan ---> stabil dan diket komposisinya
Penambahan Pereaksi Pengendap
• Sebagai pereaksi pengendap dapat
digunakan senyawa anorganik atau senyawa organik tetapi dipilih yang spesifik dan
mudah menguap.
• Mengapa harus dipilih yang mudah menguap?
Pencucian endapan
• Tujuan: menghilangkan sisa pereaksi, hasil samping, impurities ---> endapan murni • Syarat cairan pencuci :
Tidak melarutan endapan tetapi melarutkan pengotor (imputities)
Tidak menyebabkan dispersi endapan
Tidak membentuk hasil yang atsiri ataupun tak dapat larut dengan endapan
Mudah menguap pada pengeringan
Pencucian endapan
• Pencucian endapan Fe(OH)3 menggunakan larutan elektrolit asam-nitrat, harus bebas ion Cl-,
dipijarkan pada suhu 600oC
• Pencucian endapan BaSO4 harus bebas ion sulfat, tidak dipijarkan untuk menghindari reduksi
endapan oleh karbon menjadi BaS
• Pencucian endapan Cu(OH)2 harus bebas ion sulfat • Endapan Ni-DMG disaring dalam kaca masir, tidak
Pengeringan
• Tujuan: menghilangkan sisa pelarut, mendapatkan senyawa stabil dengan komposisi tertentu/diketahui
• Pengeringan suhu rendah (1050 C) untuk senyawa yang termolabil, misalnya AgCl
• Pemijaran untuk senyawa yang termo stabil, mis BaSO4 atau untuk mendapatkan
Analisis gravimetri
Zat yang dianalisis
Endapan Zat yang ditimbang
Contoh
pemgganggu
Fe Fe(OH)3 Fe2O3 Al, Ti, Cr
Al Al(OH)3 Al2O= Fe, Ti, Cr
Al(OX)3 Al(OX)3 Banyak, kecuali Mg
Ba BaCrO4 BaCrO4 Pb
SO42- BaSO
4 BaSO4 NO3-,PO43-,ClO
3-Cl- AgCl AgCl Br-,I-,SCN-,CN
-Ag AgCl AgCl Hg(I)
PO43- MgNH
Penentuan kadar besi
• Besi diendapkan sebagai besi (III) hidroksida, kemudian di pijarkan pada suhu tinggi menjadi Fe2O3.
• Contoh untuk analisis batuan dimana besi dipisahkan dahulu dari unsur-unsur yang mengganggu.
• Bijih besi biasanya dilarutkan dalam asam klorida, dan asam nitrat digunakan untuk mengoksidasi besi ke keadaan oksidasi +3.
• Jadi larutan yang mengandung besi (III)
ditambahkan larutan amonia yang sedikit berlebih untuk mengendapkan Fe(OH)3 (sebenarnya
disebut oksida berair, Fe2O3.XH2O). Fe3++ 3NH3 + 3H2O Fe(OH)3+ 3NH4+
• Endapan mirip gelatin yang sangat tidak larut dalam air. Endapan dicuci dengan air yang
mengandung sedikit amonium nitrat untuk mencegah peptisasi.
• Penyaringan dilakukan dengan menggunakan kertas saring, kemudian kertas dan endapan dibakar pada suhu yang cukup tinggi.
Prosedur kerja:
1. Panaskan cawan krus sampai pijar, kemudian dinginkan dalam desikator
selanjutnya timbang. Ulangi pekerjaan ini sampai diperoleh berat cawan krus yang konstan (selisih penimbangan tidak lebih dari 3,10-4gram)
2. Timbang dengan teliti kira-kira 0,8 gram amonium besi (II) sulfat pro analisis;
(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O ke dalam gelas kimia 400 mL.
3. Larutkan zat dalam 50 mL air dan 10 mL HCl encer (1:1)
4. Tambahkan 1-2 mL asam nitrat pekat dan didihkan perlahan-lahan sampai warnanya kuning jernih, selanjutnya ujilah larutan untuk mengetahui
apakah oksidasi besi telah sempurna atau belum dengan larutan kalium heksasianoferat (II)
5. Encerkan larutan menjadi 200 mL, panaskan
sampai mendidih kemudian tambahkan larutan amonia (1:1) sedikit demi sedikit sampai semua besi mengendap.
6. Didihkan campuran selama 1 menit lalu saring.
7. Cuci endapan dengan amonium nitrat 1% sampai bebas klorida
8. Pijarkan, dinginkan dalam desikator kemudian timbang. Pekerjaan no 8 ini diulangi sampai beratnya konstan.
Hal-hal yang harus diperhatikan
• Unsur atau senyawa yang ditentukan harus terendapkan secara sempurna.
• Bentuk endapan yang ditimbang harus
diketahui dengan pasti rumus molekulnya. • Endapan yang diperoleh harus murni dan
Perhitungan
• Dari berat endapan yang ditimbang, maka • presentase analit A adalah:
• Dengan faktor gravimetri :
• P = endapan
berat A
%A x %
berat sampel
100
Ar atau Mr yang dicari faktor gravimetri=
Mr endapan yang ditimbang
berat A = berat P x faktor gravimetri
berat P x faktor gravimetri
%A x %
berat sampel
Contoh soal 1:
• 0,6025 gram sampel garam klorida dilarutkan dalam air dan kloridanya
diendapkan dengan menambahkan perak nitrat berlebih. Endapan perak klorida
disaring, dicuci, dikeringkan dan ditimbang. Ternyata beratnya 0,7134 gram. Hitunglah persentase klorida dalam sampel.
r r reaksi : Ag Cl AgCl(p) A Cl , , , M AgCl ( , , ) ,
berat Cl x faktor gravimetri
%Cl x % berat sampel , gx , = x % , % , g 35 5 35 5 0 25 107 9 35 5 143 4 100 0 7134 0 25 100 29 60 0 6025
Soal 1
• Dalam suatu sampel batuan fosfat seberat 0,5428 gram, fosfor diendapkan sebagai MgNH4PO4.6H2O dan dibakar menjadi Mg2P2O7. Jika berat endapan setelah
pembakaran adalah 0,2234gram, hitunglah persentase P2O5 dalam sampel !
Contoh soal 2
Gravimetri dengan pemanasan/penguapan Berapa % garam Glauber (Na2SO4.10 H2O)
kehilangan berat maksimum kalau garam tersebut dipanaskan pada suhu 1050 C selama 1 jam?
Reaksi : Na2SO4.10H2O Na2SO4 + 10 H2O
Dari reaksi tersebut setiap mol garam Glauber melepaskan (kehilangan) 10 mol H2O yang menguap kalau dipanaskan.
Berat 1 mol garam Glauber =(2x23+32+4x16) + 10(2+16) = 46+32+64+180 = 322 gram
Setelah dipanaskan kehilangan berat 10 mol air yang beratnya = 180 gram
Jadi besarnya kehilangan berat maksimum (semua air hidrat/kristal menguap) =
(180/322) x 100%
Soal 2
• Dengan cara yang sama dapat dihitung
berapa persen kehilangan berat kalau garam hidrat, misalnya CuSO4.5H2O (Prusi) atau
MgSO4.7H2O (garam Inggris) dipanaskan pada suhu sekitar 1000 C selama 1 jam atau lebih.
Analisis volumetri
• Analisis volumetri : analisis kuantitatif yang pada umumnya dilakukan dengan mengukur banyaknya volume larutan standar yang
dapat bereaksi kualitatif dengan larutan zat yang dianalisis yang banyaknya tertentu dan diketahui
Larutan standar
• Larutan standar : larutan yang konsentrasinya telah diketahui
• Konsentrasi dapat dinyatakan dalam molar (mol/L) atau normal (gram ekuivalen/L)
• Larutan standar ada 2 :
Larutan standar primer
Larutan standar
• Larutan standar primer merupakan larutan yang telah diketahui konsentrasinya (molaritas atau normalitas) secara pasti melalui pembuatan langsung. Larutan standar primer berfungsi untuk menstandarisasi / membakukan atau untuk memastikan konsentrasi larutan tertentu, yaitu larutan yang konsentrasinya belum diketahui secara pasti (larutan standar
sekunder).
• Larutan standar sekunder (titran) biasanya
ditempatkan pada buret yang kemudian ditambahkan ke dalam larutan zat yang telah diketahui
Syarat-syarat larutan standar primer
• Harus mudah didapat dan dalam keadaan murni • Tidak higroskopis, tidak ter oksidasi, tidak
menyerap udara dan selama penyimpanan tidak boleh berubah (stabil)
• Mengandung kotoran (zat lain) tidak melebihi 0,01%
• Harus mempunyai berat ekivalen yang tinggi • Mudah larut dalam pelarut yang sesuai
• Reaksinya stoichiometri dan berlangsung terus menerus
Larutan standar primer
• Untuk asam-basa : Na2CO3 , Na2B4O7 , K biftalat , as benzoat, KIO3, H2C2O4.2H2O
• Reaksi redoks : K2Cr2O7 , KBrO3 , KIO3 , as oksalat, As2O3, I2, As2O3, Na2C2O4, KH(IO3)2 • Titrasi pegendapan : NaCl , KCl dan KBr,
AgNO3
• Reaksi Pembentukan kompleks : Zn , Mg , Cu , Na2EDTA , NaCl, AgNO3, NaCl, KCl
Titrasi
• Proses penambahan larutan standar ke
dalam larutan yang akan ditentukan sampai terjadi reaksi sempurna disebut titrasi.
Sedang saat dimana reaksi sempurna
dimaksud tercapai disebut titik ekivalen atau titik akhir titrasi.
Persyaratan Titrasi
• Reaksi yang dapat digunakan dalam metode
volumetri adalah reaksi-reaksi kimia yang sesuai dengan persyaratan sebagai berikut:
Reaksi harus berlangsung cepat Tidak terdapat reaksi samping
Reaksi harus stoikiometri, yaitu diketahui dengan pasti reaktan dan produk serta perbandingan mol / koefisien reaksinya
Terdapat zat yang dapat digunakan untuk
mengetahui saat titrasi harus dihentikan (titik akhir titrasi) yang disebut zat indikator
buret
Level volume titran Klem Stopcock erlenmeyer magnet Pengaduk Larutan analit aA + tT produk
sejumlah a molekul analit A bereaksi dengan t molekul reagensia T (titran). Penambahan titran dilakukan sedikit demi sedikit melalui buret.
Titik ekuivalen
Titik dimana jumlah titran yang ditambahkan ekuivalen dengan jumlah analit secara stoikhiometri
Penentuan titik akhir titrasi
Perhatikan perubahan warna
Titik Ekivalen dan Titik Akhir Titrasi
• Titik ekuivalen diketahui dari adanya perubahan dalam larutan yang disebabkan karena
penambahan indikator yang dapat
menyebabkan perubahan warna setelah titik ekuivalen tercapai
• Titik ekivalen (ttk akhir teoritis titrasi) adalah titik (saat) dimana jumlah ekivalen zat penitrasi sama dengan jumlah ekivalen zat yang dititrasi • Titik akhir titrasi adalah saat timbul perubahan
Titik akhir titrasi
• Perubahan warna indikator
• Terjadinya kekeruhan yang disebabkan oleh terbentuk atau melarutnya endapan • Perubahan DHL larutan
Indikator
• Nama Indikator Warna asam Warna basa Trayek pH • Alizarin kuning - kuning ungu 10,1 - 12,0
• Fenolftalein tak berwarna merah 8,0 - 9,6 • Timolftalein tak berwarna biru 9,3 - 10,6 • Fenol merah kuning merah 6,8 - 8,4
• Bromtimol blue kuning biru 6,0- 7,6 • Metil merah merah kuning 4,2 - 6,2 • Metil jingga merah kuning 3,1 - 4,4
• Para nitrofenol tak berwarna kuning 5,0 - 7,0 • Timol blue kuning biru 8,0 - 9,6
Perubahan warna pada fenolftalien
Perubahan warna pada biru bromtimol
Perubahan warna pada merah metil
Satuan Konsentrasi
a. Persen berat (% w/w)
b. Persen volume (%v/v)
c. Persen berat/volume (%w/v)
d. Parts Per Million dan Parts Per Billion
1 ppm (bag. per sejuta) = 1mg zat/L larutan 1 ppb (bag. per milliard) = 1g/L larutan
100 x pelarut g ut zat terlar g ut zat terlar g berat % 100 x pelarut mL ut zat terlar mL ut zat terlar mL berat % 100 x larutan mL ut zat terlar g w/v %
a. Kemolaran (M)
Jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan b. Kenormalan (N)
ekivalen zat terlarut dalam liter larutan
Berat satu ekivalen disebut berat ekivalen (BE) Reaksi asam-basa
1 ekivalen 1 mol H+ atau 1 mol OH
- Reaksi pengendapan dan pembentukan kompleks
BE = BM/ muatan ion Reaksi redoks
Jenis - jenis titrasi
• Titrasi netralisasi /asam-basa • titrasi redoks
• titrasi pengendapan
Titrasi Netralisasi
– TITRASI ASIDIMETRI
• Titrasi terhadap basa bebas atau lar garam yang
berasal dari asam lemah, dengan lar STANDAR
ASAM.
• Contoh : NaOH dititrasi dengan HCl
• Reaksi : NaOH + HCl NaCl + H2O
Titrasi netralisasi
– TITRASI ALKALIMETRI
• Titrasi terhadap asam bebas atau garam yang berasal dari basa lemah, dengan larutan
STANDAR BASA.
• Contoh : CH3COOH dititrasi dengan NaOH
• Reaksi :
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
Titrasi pengendapan
• Titrasi yang mengakibatkan terjadinya endapan • Contoh : Titrasi Cl- dengan larutan standar
AgNO3
• Cl
-(aq) + Ag+(aq) AgCl(s) (=reaksi kombinasi
Titrasi pembentukan kompleks
• Semua jenis titrasi yang mengakibatkan terjadinya senyawa kompleks
• Contoh : Titrasi Cl- dengan larutan standar Hg(NO3)2
• 2Cl
Titrasi redoks
• Titrasi yg menyangkut reaksi redoks / reaksi
perpindahan elektron antara zat yg dititrasi dan zat pentitrasi atau sebaliknya
• Larutan standar = Oksidator • Larutan sampel = Reduktor • Contoh : Titrasi Cerimetri
• Garam Fero (FeSO4) sebagai reduktor dititrasi dengan garam seri (Ce(SO4)2) sebagai oksidator • Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+
• Fe2+ Fe3+ + e
Titrasi Asam - Basa
• Titran merupakan asam atau basa kuat
– titrasi asam kuat - basa kuat – titrasi basa kuat - asam kuat – titrasi asam lemah - basa kuat – titrasi basa lemah - asam kuat
10 20 30 40 50 60 70 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 pH ml NaOH Fenolftalein Biru bromtimol Merah metil Titik ekuivalen
10 20 30 40 50 60 70 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 pH ml NaOH Titik ekuivalen
Cara menghitung pH titrasi
untuk titrasi asam lemah - basa kuat
T=0 T<1 T=1 T>1 Spesi yang terdapat pada larutan Persamaan HA HA dan A -A -OH -HA + H2O = H3O++ A- [H3O+][A-] [HA] Ka = [H3O+] = [A-] [H3O+] = Ka.[HA]
buffer pH = pKa + log
[A-] [HA] A-+ H 2O = HA + OH - [HA][OH -] [A-] Kb = [HA] = [OH -] [OH-] = Kb.[A-]
[OH-] = kelebihan titran
[H3O+][A-] [HA] Ka = HA + OH - = A- + H 2O asam terionisasi Garam terhidrolisis
Cara menghitung pH titrasi
untuk titrasi basa lemah - asam kuat
T=0 T<1 T=1 T>1 Spesi yang terdapat pada larutan Persamaan B B dan HB+ HB+ H3O+ B + H2O = HB++ OH
-buffer pOH = pKb + log
[HB+] [B] [HB+][OH -] [B] Kb = [HB] = [OH -] [OH-] = Kb.[A-] [H3O+] = kelebihan titran HB++ H 2O = H3O++ B [H3O +][B] [HB+] Ka = [H3O+] = [B] [H3O+] = Ka.[HB+] B + H3O+ = HB++ H 2O [HB+][OH -] [B] Kb = Garam terhidrolisis Basa terionisasi
Soal
Dua cuplikan terdiri dari NaOH, Na2CO3 dan zat inert dan mengandung 30% berat NaOH dilarutkan dalam air sehingga larutan mempunyai volume 100 ml. 25 ml larutan kemudian dititrasi dengan larutan HCl encer mula-mula dengan indikator pp
kemudian dengan indikator mo. Apabila
banyaknyavolume HCl pada titrasi pp = 25 ml, dan volume HCl pada titrasi mo = 10 ml.
a. Hitung konsentrasi larutan HCl
Titrasi pengendapan
• Titrasi argentometri : larutan standarnya garam AgNO3
• Indikator : larutan garam K2CrO4, larutan garam Fe3+, larutan fluoresein atau eosin
Argentometri dengan indikator
K2CrO4
• Larutan garam LiCl 0,1 M dititrasi dengan larutan standar 0,1 N AgNO3 dengan indikator K2Cr2O7. Apabila banyaknya larutan K2CrO4 5% b/v yang digunakan sebagai indikator adalah 5 tetes (0,05 ml) setiap 100 ml larutan, hitunglah berapa molar besarnya konsentrasi ion Cl- dalam larutan pada
saat terjadi endapan merah dari garam Ag2CrO4. • Ksp AgCl = 1,2 x 10-10
• Dalam 100 ml larutan K2CrO4 5% b/v terkandung 5/194 mol zat terlarut
• Konsentrasi K2CrO4 = 10 x (5/194) = 50/194 M
• 0,05 ml K2CrO4 1 liter larutan banyaknya K2CrO4 = 0,5 ml, berarti ion CrO42- dalam larutan :
-, [CrO ] x , x M Ksp , x [Ag ] , x M [CrO ] , x , x
Konsentrasi ion Cl dalam larutan = , x M
, x 2 4 4 12 4 2 4 4 10 6 4 0 5 50 1 289 10 1000 194 1 7 10 1 148 10 1 289 10 1 2 10 1 045 10 1 148 10
Titrasi redoks
• Titrasi redoks : titrasi yang mengakibatkan terjadinya reaksi reduksi dan oksidasi
• Titrasi redoks ada beberapa jenis : Titrasi permanganometri
Titrasi bikromatometri Titrasi bromatometri Titrasi iodometri
Titrasi permanganometri
• Titrasi permanganometri : titrasi redoks yang menggunakan larutan standar KMnO4.
• Dalam suasana asam, ion permanganat
(MnO4-) tereduksi menjadi garam mangan (Mn2+) mgrek = 1
• Dalam suasana basa, ion MnO4- tereduksi menjadi mangan dioksida (MnO2) sehingga mgrek = 1/3
Titrasi bikromatometri
• Titrasi bikromatometri : titrasi redoks yang larutan standarnya K2Cr2O7
• K2Cr2O7 Cr3+ • Mgrek = 1/6
Titrasi bromatometri
• Titrasi bromatometri : titrasi redoks yang larutan standarnya berupa kalium bromat (KBrO3).
• BrO3- + 6H+ + 6e- Br- + 3H2O • 1 grek = 1/6 mol
Titrasi Iodo-iodimetri
• Titrasi iodo-iodimetri : titrasi antara larutan iodium (I2) dengan larutan standar garam
natrium tiosulfat (Na2S2O3) dengan indikator amilum.
-Derajat Kemurnian Bahan Kimia
• COMERCIAL GRADE = TECHNICAL GRADE = TEKNIS
– mengandung beberapa pengotor – untuk industri
– tidak untuk pereaksi/zat standar primer dalam analisis kimia
Derajat Kemurnian Bahan Kimia
• CHEMICALY PURE (CP)
– Kemurnian lebih tinggi dari teknis – Untuk reagensia/pereaksi
– Tidak untuk baku primer
• REAGENT/ANALYZED GRADE, PRO ANALYSIS (P.A.) GUARANTED REAGENT (G.R.)
– Ada batas kadar maksimum zat-zat pengotor – Untuk reagensia dan baku primer dalam
Derajat Kemurnian Bahan Kimia
• PRIMARY STANDARD GRADE
– Kemurnian 100%
– Lebih murni dari pro analisis
– Mikroanalisis (analisis dengan ketelitian tinggi, dengan alat-alat yang peka)
• SUPRA PURE
– Kemurnian paling tinggi