Al2O3 (s) + 2OH- 2AlO2- + H2O
AlO2- + H3O+ Al(OH)3 (s)
2Al(OH)3 (s) Al2O3 (s) + 3H2O PERCOBAAN VII
Judul : Pembuatan KAl(SO4)2.12H2O
Tujuan : 1. Memahami beberapa aspek kimia tentang unsur aluminium
2. Membuat tawas Hari/Tanggal : Kamis/06 Mei 2010
Tempat : Laboratorium Kimia FKIP UNLAM Banjarmasin
I. DASAR TEORI
Sepanjang sejarah peradaban manusia, senyawa aluminium sudah digunakan diberbagai bidang. Tanah liat pada dasarnya adalah hidrat aluminium silikat dan tembikar sudah sejak 8000 tahun yang lampau. Tawas (kalium aluminium sulfat), KAl(SO4)2.12H2O sudah digunakan di bidang obat-obatan dan pencelupan tekstil selama kurang lebih 4000 tahun. Aluminium adalah logam yang ringan, stabil di udara, mudah dibuat, kuat, dan tahan terhadap korosi.
Di antara logam golongan III (Boron-Aluminium), aluminium merupakan logam terpenting. Berdasarkan massa, aluminium menempati urutan ke tiga di antara unsur yang terbesar kelimpahannya di kerak bumi. Bijih aluminium yang terpenting adalah bauksit yang mengandung Al2O3. Untuk ekstraksi aluminium, bauksit perlu dimurnikan berdasarkan sifat amfoter dari aluminium dan senyawanya. Mula-mula pada bauksit ditambahkan larutan NaOH pekat yang akan melarutkan Al2O3, kemudian zat pengotor yang tidak melarut dapat dipisahkan dengan cara penyaringan.
Jika filtrat mengandung AlO2- diasamkan akan terbentuk endapan Al(OH)3
Setelah disaring, Al(OH)3 dipijar dan hasil pemijarannya adalah Al2O3 (s)
11
8
Al3+ + 6H2O [Al(H2O)6]3+ Ion heksaaquaaluminium(III) atau disingkat Al3+ (aq)
[Al(H2O)6]3+ + H2O[Al(H2O)52+ + H3O+
2[Al(H2O)6]3+ + 3S2- 2[Al(H2O)3(OH)3] (s)+ 3H3S (g)
[Al(H2O)6]3+ + 3OH- (aq)[Al(H2O)3(OH)3] (s) + 3H3O
2[Al(H2O)3(OH)3] (s) + OH- [Al(H2O)2(OH)4]- + H2O
Al3+ (aq) + 3OH- (aq) Al(OH)3 (s) Endapan putih
Al(OH)3 (s) + OH- (aq) [Al(OH)4]- (aq) Larutan jernih
Reaksi-Reaksi ion Al dalam air3+
Bila garam aluminium dilarutkan ke dalam air, ion Al3+ mengalami hidrasi
Oleh karena kerapatan ion sangat besar maka ion ini dapat menarik elektron dalam ikatan OH- dari air ke dekatnya, sehingga air merupakan donor proton.
Oleh karena itu larutan garam Al3+ bersifat asam, seas am asam asetat. Jika basa yang lebih kuat dari air seperti S2- dan CO
32- ditambahkan pada larutan aluminium, ion H+ akan dilepaskan dari [Al(H
2O)6]3+
Reaksi yang mirip terjadi jika basa kuat seperti NaOH (aq) ditambahkan pada larutan garam aluminium
Dengan NaOH (aq) berlebih endapan akan melarut
Meskipun tidak tepat, reaksi antara ion aluminium dengan NaOH (aq) biasanya ditulis sebagai berikut:
Al3+ (s) + SO42- (aq) + Ca2+ (aq) + 3OH- (aq) Al(OH)3 (s) + CaSO4 (s) Aluminium hidroksida seperti halnya aluminium oksida adalah amfoter, melarut dalam basa membentuk aluminat dan dalam asam membentuk garam aluminium.
Sesuai dengan harga potensial elektrodanya (-1,66 V) dapat diramal bahwa aluminium lebih reaktif dari seng dan logam ini mudah bereaksi dengan oksigen, melarut dalam asam encer dan membebaskan hidrogen. Meskipun tidak terlihat dengan jelas, sebenarnya aluminium bereaksi dengan oksigen. Namun setiap permukaan aluminium yang baru segera dilapisi oleh aluminium oksida yang sangat tipis. Lapisan oksida yang hanya setebal 10-8 m sangat keras, stabil, dan tidak berpori itu melindungi aluminium dari reaksi dengan oksigen sehingga terhalang dari oksidasi selanjutnya.
Tawas (KAl(SO4)2.12H2O)
Reaksi antara kalium sulfat dengan aluminium sulfat pada jumlah mol yang sama akan menghasilkan garam rangkap tawas, K2SO4.Al(SO4)3.24H2O atau KAl(SO4)2.12H2O. Senyawa tawas sering dijumpai di pasaran, bermanfaat dalam proses penjernihan air dan industry pencelupan warna. Aluminium sulfat juga sering dipakai sebagai bahan pemadam kebakaran tipe busa bersamaan soda NaHCO3.
Reaksi yang terjadi, yaitu:
Endapannya bersifat gelatin yang mampu menyerap kotoran dan juga zarah bakteri untuk mengendap ke dasar tempat lain sehingga diperoleh air yang jernih. Dalam industri pencelupan warna, larutan tawas ditambahkan dan dipanaskan dengan uap air bersama dengan bahan kain yang dicelupkan. Pada proses ini, tawas akan mengalami hidrolisis menghasilkan endapan gelatin, Al(OH3), yang akan melekat pada serat kain, menyerap dan melekatkan warna pada serat kain menjadi lebih kuat.
II. ALAT DAN BAHAN A. Alat yang digunakan:
12
0
3. Gelas kimia 200mL/400mL @ 1buah 4. Cawan penguapan 1 buah
3. Mencampurkan kedua larutan. Memindahkan larutan ini ke dalam cawan penguapan.
4. Mendinginkan pada suhu kamar sehingga terbentuk kristal. 5. Mencuci dengan sedikit air dan mengeringkan kristal dengan kertas
saring.
IV. HASIL PENGAMATAN
No. Variabel yang diamati Hasil Pengamatan 1.
Terdapat endapan K2SO4 yang tidak melarut
Larutan berwarna putih keruh
Al3+ (aq) + 3OH- (aq) Al(OH)3 (s)
Massa kertas saring = 0,544 g Massa serbuk putih = 10,8451 g
V. ANALISIS DATA
Percobaan kali ini adalah untuk pembuatan KAl(SO4)2.12H2O atau yang biasa disebut dengan tawas. Perlakuan pertama yaitu melarutkan masing-masing kedua bahan pembuatan tawas yaitu 8,3508 g Al2(SO4)3.18H2O ke dalam 6,25 mL aquades dan 2,1867 g K2SO4 ke dalam 12,5 mL aquades.
Pada larutan I yaitu Al2(SO4)3.18H2O digunakan air yang bersuhu sekitar 80oC sehingga air terlebih dahulu dipanaskan. Suhu air tidak boleh lebih dari 80oC karena akan mengakibatkan terjadinya hidrolisis, dan akan membentuk endapan putih gelatin, Al(OH)3, yang berwarna putih dan bersifat sukar larut dalam air, menurut persamaan reaksi di bawah ini:
Namun, adapun reaksi yang terjadi antara Al2(SO)3.18H2O dengan air, yaitu:
12
2
K2SO4 (s) + H2O (l) 2KOH (aq) + H2SO4 (aq)
2[Al(H2O)6]3+ + 3OH- (aq) [Al(H2O)3(OH)3] (s) + 3H2O (l)
Endapan putih
[Al(H2O)6]3+ (aq) + H2O (l) [Al(H2O)5(OH)]2+ (aq) + H3O (aq) Pada larutan II yaitu K2SO4 masih terdapat endapan berupa butiran K2SO4 yang tidak melarut dalam air. Air yang digunakan pada proses pelarutan berada pada suhu kamar sehingga tidak perlu dipanaskan terlebih dahulu.
Adapun persamaan reaksi yang terjadi yaitu:
Proses pelarutan K2SO4 ini menghasilkan suatu basa kuat, KOH, yang apabila ditambahkan ke dalam ion aluminium maka akan menghasilkan suatu endapan putih pada larutan.
Kemudian kedua larutan tersebut dicampurkan lalu diaduk beberapa saat sampai kedua larutan dipastikan telah bercampur. Campuran yang dihasilkan berwarna putih keruh dan masih terdapat endapan putih. Adapun persamaan reaksi yang terjadi adalah:
Reaksi di atas dapat terjadi karena adanya penambahan basa kuat yaitu KOH yang berasal dari K2SO4 dan menghasilkan endapan putih. Namun ternyata, gugus OH- yang terikat pada endapan aluminium hidroksida tersebut bukan berasal (dari penambahan) basa atau KOH melainkan dari molekul H2O dalam [Al(H2O)6]3+ yang terionisasi menghasilkan sifat asam (H3O+), seperti pada persamaan reaksi di bawah ini:
Ionisasi ini semakin kuat yang berarti kesetimbangan bergeser ke kanan dan jika di dalamnya ditambahkan basa yang mampu menetralkan atau bereaksi dengan ion asam H3O+ hasil sehingga jumlah H2O dalam ion kompleks yang terionisasi semakin bertambah dan akhirnya terbentuk endapan putih, Al(OH)3 (aq).
Kemudian memanaskan campuran di dalam cawan penguapan padahal seharusnya prosedur ini tidak dilakukan sehingga nantinya malah akan memengaruhi hasil percobaan. Campuran ini seharusnya didinginkan pada suhu kamar sehingga terbentuk kristal putih yang berupa tawas. Campuran didinginkan di dalam cawan penguapan yang ditutup dengan plastik selama
beberapa hari sampai kristal terbentuk dan mongering. Reaksi antara K2SO4 dengan Al2(SO4)3.18H2O akan menghasilkan garam rangkap tawas K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O atau KAl(SO4)2.12H2O jika direaksikan dalam jumlah mol yang sama.
Kristal-kristal yang berupa serbuk putih itu diperoleh setelah beberapa hari didinginkan lalu menyaring dengan kertas saring pada corong biasa. Proses pengeringan juga dilakukan selama beberapa hari agar serbuk tawas benar-benar dalam keadaan kering saat ditimbang.
Berdasarkan hasil perhitungan (Lampiran) diperoleh massa tawas seberat 10,3011 g dengan % rendemen hasil yaitu 86,92%. Rendemen ini tidak mencapai angka 100% karena mungkin terjadi kekurangtelitian praktikan selama praktikum. Kekurangtelitian itu seperti suhu air untuk melarutkan Al2(SO4)3.18H2O yang melebihi 80oC, pengadukan yang tidak searah saat pelarutan masing-masing bahan sehingga memengaruhi pertumbuhan kristal, serta saat kesalahan prosedur kerja saat memanaskan dalam cawan penguapan sehingga diduga kristal melarut kembali. Namun, rendemen yang diperoleh cukup besar sehingga tawas yang dihasilkan sudah cukup bagus.
VI. KESIMPULAN
1. Logam aluminium bersifat amfoterik yakni dapat bereaksi dengan asam kuat membebaskan gas hidrogen, sedangkan dengan basa kuat membentuk aluminat.
2. Untuk melarutkan Al2(SO4)3.18H2O digunakan air bersuhu 80oC dan tidak boleh melebihi 80oC karena akan terjadi hidrolisis dan membentuk endapan putih gelatin yang sukar larut dalam air. 3. Saat Al2(SO4)3.18H2O dilarutkan dalam air meghasilkan ion
kompleks [Al(H2O)6]3+, sedangkan pada pelarutan K2SO4 dengan air menghasilkan basa kuat KOH.
4. Pencampuran antara larutan Al2(SO4)3.18H2O dengan larutan K2SO4 akan menghasilkan serbuk putih yaitu garam rangkap tawas (KAl(SO4)2.12H2O) dengan massa 10,3011 g dan % rendemen 86,92%.
12
4
VII. DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Hiskia. 1992. Kimia Unsur dan Radiokimia. Bandung: PT. Citra Aditya Bakti.
Cotton dan Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta: UI.
Mahdian dan Parham Saadi. 2009. Panduan Praktikum Kimia Anorganik. Banjarmasin: FKIP UNLAM.
Sugiyarto, Kristian Handoyo. 2000. Kimia Anorganik. Yogyakarta: F.MIPA UNY.
Al2(SO4)3 (aq) + K2SO4 (aq) 2 KAl(SO4)2 Awal: 0,0125 mol 0,0125
mol-Reaksi: 0,0125 mol 0,0125 mol 0,025 mol Akhir:-- 0,025 mol
LAMPIRAN A. Perhitungan
1. Mol K2SO4
Diketahui : Mr K2SO4 = 174,279 g/mol m K2SO4 = 2,1867 g Ditanya : n K2SO4?
Dijawab :
n
K2SO4=
g
Mr
=
174,279
2,1867
g
g
mol
=
0,0125
mol
2. Mol Al2(SO4)3.18H2O
Diketahui : Mr Al2(SO4)3.18H2O = 426,22 g/mol m Al2(SO4)3.18H2O = 8,3508 g Ditanya : n Al2(SO4)3.18H2O?
Dijawab :
n
Al2(SO4)3.18H2O=
Mr
g
=
8,3508
g
426,22
mol
g
=
0,0125
mol
3. Mol aluminium kalium sulfat
Diketahui : n K2SO4 = 0,0125 mol n Al2(SO4)3.18H2O = 0,0125 mol Ditanya : n KAl(SO4)2
Dijawab : Persamaan reaksi:
12
1. Tiga reaksi penting dalam pemurnian aluminium, yaitu: a. Al2O3 (s) + 2OH- (aq) → 2AlO2- (aq) + H2O (l)
Jika filtrat mengandung AlO3- diasamkan, maka akan terbentuk endapan Al(OH)3.
b. AlO2- (aq) + H3O+ (aq) → Al(OH)3 (s) c. 2Al(OH)3 (s) → Al2O3 (s) + H2O (s)
Pada reaksi ekstraksi aluminium, Al2O3 (s) dilarutkan dalam leburan kriolit, Na3AlF6, kemudian dielektrolisis.
2. Persamaan reaksi dari reaksi antara logam aluminium dengan asam kuat dan basa kuat:
a. Dengan asam kuat, misalnya HCl Reaksinya:
2Al (s) + 6HCl (aq) → 2AlCl3 (aq) + 3H2 (g)
Bisa juga bereaksi dengan asam sulfat encer namun reaksi yang terjadi lambat membentuk garam sulfat dan hidrogen:
2Al (s) + 3H2SO4 (aq) → Al2(SO4)3 (s) + 3H2 (g)
Apabila bereaksi dengan air, asam sulfat pekat menghasilkan garam sulfat, belerang dioksida, dan air:
2Al + 6H2SO4 → Al2(SO4)3 + SO2 + 6H2O b. Dengan basa kuat, misalnya NaOH
Reaksinya:
2Al (s) + H2O (l) + 2NaOH (aq) → 2NaAlO2 (aq) + 3H2 (g) atau Al (s) + OH- (aq) + 3H
2O (l) → [Al(OH)4]- (aq) + 3/2 H2 (g)
3. Persamaan reaksi yang menunjukkan bagaimana aluminium hidroksida melarut dalam asam maupun basa:
a. Reaksi yang menunjukkan Al(OH)3 melarut dalam asam (bersifat basa)
Al(OH)3 (s) + 3H+ (aq) → Al3+ (aq) + 3H2O (l)
b. Reaksi yang menunjukkan Al(OH)3 melarut dalam basa (bersifat asam)
Al(OH)3 (s) + OH+ (aq) → [Al(OH)4]- (aq)
4. Dua cara menuliskan rumus ion aluminat:
a. [Al(H2O)3(OH)3] (s) + OH- (aq) → [Al(H2O)2(OH)4]- (aq) + H2O (l) Ion aluminat
b. Al2O3 (s) + 2OH- (aq) → 2AlO2- (aq) + H2O (l) Ion aluminat
12
8
8,35 g Al2(SO4)3.18H2O + 6,25 mL air 80oC- melarutkan - melarutkan
Larutan I
2,175 g K2SO4 + 12, 5 mL air
Larutan II
- mencampurkan kedua larutan
Catatan:
suhu tidak boleh lebih dari 80oC karena akan terjadi hidrolisis Menyimpan kristal dalam botol cokelat
Campuran
Kristal
Kristal kering (tawas) FLOWCHART
Pembuatan KAI(SO4)2.12H2O
- memindahkan campuran ini ke dalam cawan penguapan
- mendinginkan pada suhu kamar sehingga terbentuk kristal
- mencuci dengan sedikit air
